七章经典计量经济学应用模型.ppt

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1、第七章 经典计量经济学应用模型,7.1 生产函数模型7.2 需求函数模型7.3 消费函数模型7.4 宏观计量经济模型,7.1 生产函数模型(Production Function Models，P.F.),一、几个重要概念二、以要素之间替代性质的描述为线索的生产函数模型的发展三、以技术要素的描述为线索的生产函数模型的发展,四、几个重要生产函数模型的参数估计方法五、生产函数模型在技术进步分析中的应用六、建立生产函数模型中的数据质量问题,一、几个重要概念,生产函数 定义描述生产过程中投入的生产要素的某种组合同它可能的最大产出量之间的依存关系的数学表达式。,投入的生产要素 最大产出量,生产函数模型的

2、发展从20年代末，美国数学家Charles Cobb和经济学家Paul Dauglas提出了生产函数这一名词，并用1899-1922年的数据资料，导出了著名的Cobb-Dauglas生产函数。,1928年 Cobb,Dauglas C-D生产函数1937年 Dauglas,Durand C-D生产函数的改进型1957年 Solow C-D生产函数的改进型1960年 Solow 含体现型技术进步生产 函数,1967年 Arrow等 两要素CES生产函数 1967年 Sato 二级CES生产函数 1968年 Sato,Hoffman VES生产函数 1968年 Aigner,Chu 边界生产函数

3、1971年 Revanker VES生产函数 1973年 Christensen,Jorgenson 超越对数 生产函数 1980年 三级CES生产函数,生产函数是经验的产物生产函数是在西方国家发展起来的，作为西方经济学理论体系的一部分，与特定的生产理论与环境相联系。西方国家发展的生产函数模型可以被我们所应用：生产函数反应的是生产中投入要素与产出量之间的技术关系；生产函数模型的形式是经验的产物；不能照搬。,要素产出弹性（Elasticity of Output）,要素的产出弹性某投入要素的产出弹性被定义为，当其他投入要素不变时，该要素增加1%所引起的产出量的变化率。,要素产出弹性的数值区间？为

4、什么？,规模报酬所有要素的产出弹性之和规模报酬不变规模报酬递增规模报酬递减为什么经常将规模报酬不变作为生产函数必须满足的条件？,要素替代弹性（Elasticity of Substitution）,要素的边际产量(Marginal Product)其他条件不变时，某一种投入要素增加一个单位时导致的产出量的增加量。用于描述投入要素对产出量的影响程度。,边际产量不为负。,边际产量递减。,要素的边际替代率(Marginal Rate of Substitution)当两种要素可以互相替代时，就可以采用不同的要素组合生产相同数量的产出量。要素的边际替代率指的是在产量一定的情况下，某一种要素的增加与另一

5、种要素的减少之间的比例。,要素的边际替代率可以表示为要素的边际产量之比。,从生产函数可以求得要素的边际产量和要素的边际替代率。,要素替代弹性要素替代弹性定义为两种要素的比例的变化率与边际替代率的变化率之比。,要素替代弹性是描述生产行为的重要参数，求得要素替代弹性是生产函数的重要应用。要素替代弹性不为负。特殊情况：要素替代弹性为0、要素替代弹性为。,技术进步,广义技术进步与狭义技术进步所谓狭义技术进步，仅指要素质量的提高。狭义的技术进步是体现在要素上的，它可以通过要素的“等价数量”来表示。,求得“等价数量”，作为生产函数模型的样本观测值，以这样的方法来引入技术进步因素。所谓广义技术进步，除了要素

6、质量的提高外，还包括管理水平的提高等对产出量具有重要影响的因素，这些因素是独立于要素之外的。在生产函数模型中需要特别处理广义技术进步。,中性技术进步假设在生产活动中除了技术以外，只有资本与劳动两种要素，定义两要素的产出弹性之比为相对资本密集度，用表示。即:,如果技术进步使得越来越大，即劳动的产出弹性比资本的产出弹性增长得快，则称之为节约劳动型技术进步；如果技术进步使得越来越小，即劳动的产出弹性比资本的产出弹性增长得慢，则称之为节约资本型技术进步；如果技术进步前后不变，即劳动的产出弹性与资本的产出弹性同步增长，则称之为中性技术进步。,在中性技术进步中，如果要素之比不随时间变化，则称为希克斯中性技

7、术进步；如果劳动产出率不随时间变化，则称为索洛中性技术进步；如果资本产出率不随时间变化，则称为哈罗德中性技术进步。,二、以要素之间替代性质的描述为线索的生产函数模型的发展,线性生产函数模型(Linear P.F.),为什么？如果选择线性生产函数，就意味着承认什么假设？,投入产出生产函数模型(Input-Output P.F.),为什么？如果选择投入产出生产函数，就意味着承认什么假设？,C-D生产函数模型,在C-D生产函数中要素的替代弹性是否随研究对象变化？是否合理？为什么？在C-D生产函数中要素的替代弹性是否随样本区间变化？是否合理？为什么？在C-D生产函数中要素的替代弹性是否随样本点变化？是

8、否合理？为什么？C-D生产函数中每个参数的数值范围是什么？为什么？,CES生产函数模型(Constant Elasticity 0f Substitution),替代弹性的推导过程？（独立推导一遍）在CES生产函数中要素的替代弹性是否随研究对象变化？是否合理？为什么？在CES生产函数中要素的替代弹性是否随样本区间变化？是否合理？为什么？在CES生产函数中要素的替代弹性是否随样本点变化？是否合理？为什么？CES生产函数中每个参数的数值范围是什么？为什么？,VES生产函数模型(Variable Elasticity 0f Substitution),1968年Sato和Hoffman 假定:得到:

9、,与CES有什么联系与区别？,1971年 Revankar 假定 其中:,当b=0时，,令,退化为CES模型。为什么？,当b=0，a=1时，,退化为C-D生产函数。为什么？,当a=1时，,为什么是“变替代弹性”？,为实际应用的VES生产函数。,超越对数生产函数模型(Translog P.F.),如果，表现为何种时常函数？如果，表现为何种时常函数？,多要素生产函数模型,多要素线性生产函数模型,多要素投入产出生产函数模型,多要素C-D生产函数模型,多要素一级CES生产函数模型,要素之间的替代弹性是否相同？是多大？为什么？,多要素二级CES生产函数模型,要素之间的替代弹性是否相同？是多大？为什么？,

10、多要素三级CES生产函数模型,三、以技术进步的描述为线索的生产函数模型的发展,将技术要素作为一个不变参数的生产函数模型,改进的C-D生产函数模型,参数的经济意义是什么？关于技术进步的假设是什么？为什么？,改进的CES生产函数模型,关于技术进步的假设是什么？为什么？,含体现型技术进步的生产函数模型,总量增长方程,分离资本质量的含体现型技术进步的生产函数模型,分离劳动质量的含体现型技术进步的生产函数模型,引入人力资本的生产函数模型,Lucas（1988）为了解决技术内生问题，提出人力资本的概念，Romer等人（1992）提出包括人力资本的生产函数模型,边界生产函数模型,确定性边界生产函数,随机边界

11、生产函数,四、几个重要生产函数模型的参数估计方法,C-D生产函数模型及其改进型的估计,线性估计方法非线性估计方法,能否线性化，与假设有关。哪个方法更合理？,CES生产函数模型及其改进型的估计,假设？误差？,VES生产函数的估计,二级CES生产函数模型的估计,二级CES生产函数为：,由第2级函数展开取近似，得到：,由第1级函数展开取近似，得到：,代入前式，得到：,代入后的式中有多个二次项，应该选择多少项？为什么？是否造成估计结果的任意性？,含体现型技术进步生产函数模型的估计,估计的生产函数为：,直接作为线性模型估计：,关键是如何得到X1t的样本观测值,确定性统计边界生产函数模型的修正的普通最小二

12、乘估计（Corrected OLS,COLS）,采用C-D生产函数形式：,为理论上的最大产出量。,其中实质上的边界生产函数为：,作为 的值，代入得到。于是所要求的边界生产函数为：,将:,边界生产函数即是平均生产函数向上平移了。,五、生产函数模型应用一例：生产函数模型在技术进步分析中的应用,从纵向研究技术进步：测算技术进步速度及其对经济增长的贡献,技术进步速度的测定从生产函数模型求得要素的产出弹性计算产出和各种要素的平均增长速度利用增长方程计算技术进步速度 技术进步对增长贡献的测定实例,从横向研究技术进步：部门之间、企业之间技术进步水平的比较分析,建立并估计某行业的企业确定性统计边界生产函数模型

13、 确定技术效率为1的企业 计算每个企业的技术效率 实例,六、建立生产函数模型过程中的问题一例：数据质量问题,样本数据的一致性问题,一致性问题在生产函数模型中的具体体现。为什么建立某个行业的生产函数模型必须采用时间序列数据？为什么建立某个行业的企业生产函数模型必须采用截面数据？为什么建立某个特定企业的生产函数模型必须采用时间序列数据？,样本数据的准确性问题,样本数据的准确性的两层含义。什么样的要素投入量数据才是“准确”的？用部分的数据代替全体的数据必须满足什么假设？,样本数据的可比性问题,可比性的极端重要性。如何才能保证产出量数据的可比性？如何才能保证资本投入量数据的可比性？,7.2需求函数,一

14、、几个重要概念 二、几个重要的单方程需求函数模型及其参数估计 三、线性支出系统需求函数模型及其参数估计*四、交叉估计*五、大类商品的数量与价格,(Demand Function,D.F.),一、几个重要概念,需求函数,定义需求函数是描述商品的需求量与影响因素，例如收入、价格、其他商品的价格等之间关系的数学表达式。,特定情况下可以引入其他因素。,需求函数与消费函数是两个完全不同的概念。为什么？单方程需求函数模型和需求函数模型系统 哪类更符合需求行为理论？,单方程需求函数模型是经验的产物与需求行为理论不符经常引入其他因素参数的经济意义不明确,需求函数模型系统来源于效用函数由效用函数在效用最大化下导

15、出，符合需求行为理论 只包括收入和价格参数有明确的经济意义,从效用函数到需求函数,从直接效用函数到需求函数直接效用函数为：,预算约束为：,在预算约束下使效用最大，即得到需求函数模型。,构造如下的拉格朗日函数：,极值的一阶条件：,求解即得到需求函数模型。,从间接效用函数到需求函数间接效用函数为：,利用公式,可以得到所求的使效用达到最大的商品需求函数。,需求函数的0阶齐次性,需求的收入弹性,生活必须品的需求收入弹性？高档消费品的需求收入弹性？低质商品的的需求收入弹性？,需求的自价格弹性,生活必须品的需求自价格弹性？高档消费品的需求自价格弹性？“吉芬品”的的需求收入弹性？,需求的互价格弹性,替代品的

16、需求互价格弹性？互补品的需求互价格弹性？互相独立商品的需求互价格弹性？,需求函数的0阶齐次性条件当收入、价格、其他商品的价格等都增长倍时，对商品的需求量没有影响。即:,需求函数模型的重要特征 模型的检验,二、几种重要的单方程需求函数模型及其参数估计,线性需求函数模型,经验中存在缺少合理的经济解释不满足0阶齐次性条件OLS估计,对数线性需求函数模型,经验中比较普遍存在参数有明确的经济意义 每个参数的经济意义和数值范围？可否用0阶齐次性条件检验？OLS估计,耐用品的存量调整模型,导出过程,直接估计。参数估计量的经济意义不明确。必须反过来求得原模型中的每个参数估计量，才有明确的经济意义。由4个参数估

17、计量求原模型的5个参数估计量，必须外生给定。,常用于估计的模型形式,非耐用品的状态调整模型,Houthakker和Taylor于1970年建议。反映消费习惯等“心理存量”对需求的影响。用上一期的实际实现了的需求（即消费）量作为“心理存量”的样本观测值。,三、线性支出系统需求函数模型及其参数估计(LES，Linear Expenditure System),线性支出系统需求函数模型,Klein、Rubin 1947年 直接效用函数,该效用函数的含义？R.Stone、1954年 在预算约束,导出需求函数,拉格朗日方程,极值条件,对于前n个方程，消去可得:,LES是一个联立方程模型系统函数的经济意义

18、参数的经济意义模型系统估计的困难是什么？,扩展的线性支出系统需求函数模型(ELES,Expend Linear Expenditure System),模型的扩展 1973年 Liuch,两点扩展扩展后参数的经济意义发生了什么变化？为什么扩展后的模型可以估计？,扩展的线性支出系统的0阶齐次性证明,扩展的线性支出系统需求函数模型的估计方法,迭代法,首先改写成如下形式：,（1）,其中:,再改写成如下形式：,(2),迭代过程 给定一组边际消费倾向b的初始值；计算(1)中X的样本观测值；采用OLS估计(1)，得到基本需求量r的第一次估计值；代入(2)中，计算Z和W的样本观测值；,采用OLS估计(1)时

19、，应该首先将个方程相加，然后对相加得到的方程进行最小二乘估计。为什么？首先给定b的初始值与首先给定r的初始值，不影响估计结果。为什么？,采用OLS估计(2)，得到b的第一次估计值；重复该过程，直至两次迭代得到的参数估计值满足收敛条件为止。即完成了模型的估计。,截面数据作样本时的最小二乘法,利用截面上价格相同，写成：,对模型采用普通最小二乘法进行估计，得到：,然后利用参数之间的关系计算:,*四、交叉估计,问题的提出,收入和价格两类变量对商品需求量的影响是不同的。为什么？商品需求量和收入之间存在长期关系；而价格水平一般只对商品需求量具有短期影响。为什么？时间序列数据适合于短期弹性的估计，截面数据适

20、合于长期弹性的估计。,于是就提出了合并时间序列数据和截面数据的估计方法，即交叉估计方法。用截面数据为样本估计模型中的一部分反映长期影响的参数，然后再用时间序列数据为样本估计模型中的另一部分反映短期影响的参数，分两阶段完成模型的估计。,用同一组样本数据同时估计需求函数模型的所有参数，在理论上是存在问题的。,2、估计方法以对数线性需求函数为例，假设只包括收入和自价格,利用第T年的截面数据,在截面上认为价格是常数,估计得到:,当以时间序列数据为样本时，将模型写成：令 有 估计得到,*五、大类商品的数量与价格,1、问题的提出,需求函数研究中的一个实际问题。在采用例如线性支出系统这样的联立方程模型时，必

21、须对商品和服务进行分类，因为不可能将成千上万种商品和服务单独建立模型。那么一个实际问题就是如何计量“类商品”的数量与价格。,大类商品的数量与价格,以购买支出额度量数量、以价格指数度量价格 例如：,模型是否满足0阶齐次性条件？,对于具有相同计量单位的类商品的处理,对于具有不同计量单位的类商品的处理,一种经验处理方法，缺少理论支持,7.3 消费函数（Consumption Function）,一、几个重要的消费函数模型及其参数估计 二、消费函数模型的一般形式 三、中国居民消费行为实证分析,一、几个重要的消费函数模型及其参数估计,绝对收入假设消费函数模型,消费是由收入唯一决定的,参数的经济意义和数值

22、范围？是否反映消费的边际效用递减规律？,变参数模型可以较好地反映边际消费倾向递减规律。,相对收入假设消费函数模型,“示范性”假设消费函数模型Duesenberry认为，在一个群体收入分布中处于低收入的个体，往往有较高的消费倾向。,消费函数,参数的经济意义和数值范围？,“不可逆性”假设消费函数模型Duesenberry认为当前收入低于曾经达到的最高收入时，往往有较高的消费倾向。,消费函数,生命周期假设消费函数模型,Modigliani，Brumberg和Ando于1954年提出预算约束为,使得效用函数达到最大，消费是各个时期的收入和贴现率的函数。即:,表示为当前收入和资产存量的函数,持久收入假设

23、消费函数模型,Friedman于1957年提出收入与消费都分为两部分,消费函数,对于时间序列数据，第t时刻的持久收入可表示为,如何估计？,合理预期的消费函数模型,假设第t期的消费是收入预期值的函数，即:,收入预期值是现期实际收入与前一期预期收入的加权和：,理论假设的合理性？,代入得到:,适应预期的消费函数模型,理论假设和最终模型与的异同？,二、消费函数模型的一般形式,消费函数模型的一般形式,形式,经济意义解释合理。各种消费函数模型，除绝对收入假设消费函数外，都可以近似表达为这种形式。,估计中的问题有哪些？共线性问题？随机解释变量问题？,各种消费函数模型向一般形式的推导,“示范性”相对收入假设消

24、费函数模型已具有相同的统计形式。“不可逆性”相对收入假设消费函数模型推导过程中仅忽略收入的两期滞后量的影响。生命周期假设消费函数模型推导过程中仅去掉明显共线性项，引入常数项。,持久收入假设消费函数模型推导过程中仅将瞬时消费归入随机项，引入常数项。合理预期假设与适应预期假设消费函数模型已经是相同的统计形式。结论：该一般形式与各种理论假设都相容，具有包容性。,三、中国居民消费行为实证分析,中国的总消费构成,总消费=居民消费+政府消费=农业居民消费+非农业居民消费+政府消费总消费构成数据（看统计年鉴）各个消费群体具有不同的消费行为拟按照各自的消费行为建立各自的消费函数模型,农业居民的消费行为分析,（

25、讨论）关于两种假设的检验：绝对收入假设和生命周期假设。两种假设导致不同的政策选择。模型检验表明绝对收入假设可以用来描述我国农业居民的消费行为。说明目前我国农民的消费仍然由收入决定，所以欲启动农村消费市场以拉动经济增长，必须研究如何提高农民的收入。,*7.4 宏观计量经济模型Macro-Economy Econometrics Model,一、宏观计量经济模型的设定理论二、建立宏观计量经济模型的工作程序三、一个小型模型的例子Klein战争之间模型四、中国宏观计量经济模型的案例分析,一、宏观计量经济模型的设定理论,1、宏观经济模型的分类,（1）宏观经济模型与宏观计量经济模型宏观经济模型是在宏观总量

26、水平上把握和反映经济运动的全面特征，研究宏观经济主要指标间的相互依存关系，描述国民经济和社会再生产过程各环节之间的联系，并可以用以进行宏观经济的结构分析、政策评价、决策研究和发展预测。,将应用计量经济学方法建立的宏观经济模型称为宏观计量经济模型，它是宏观经济模型中的一类。,（2）宏观经济计量模型的类型按建模目的分类 按建模范围分类 按时间长度分类 按照经济理论基础分类,2、传统宏观计量经济模型的设定,（1）基本理论要点依据某种已经存在的经济理论或者已经提出的对经济行为规律的某种解释设定模型的总体结构和个体结构，即模型是建立在已有的经济理论和经济行为规律假设的基础之上的；引进概率论思想作为模型研

27、究的方法论基础，选择随机联立线性方程组作为模型的一般形式；,模型的识别、参数的估计、模型的检验是主要的技术问题；以模型对样本数据的拟合优度作为检验模型的主要标准。（2）模型设定方法从简单到复杂 从一般到简单,（3）评价传统宏观计量经济模型的设定理论是在宏观计量经济模型的发展过程中逐渐形成的，反过来又极大地推动了宏观计量经济模型的发展。对于同样的研究对象，不同的研究者只要对理论假设理解不同，仍然可以建立不同的模型。对传统宏观计量经济模型的设定理论的主要批判源于20世纪70年代初期。,3、影响宏观经济计量模型设定的几个因素,（1）宏观经济环境对模型设定的影响需求不足和供给不足是两类不同的宏观经济环

28、境。在需求不足的环境下，需求成为经济增长的主要制约，刺激需求成为宏观经济政策的主要目标。讨论：宏观计量经济模型的总体结构特征和个体结构特征。,在供给不足的环境下，供给成为经济增长的主要制约，刺激生产成为宏观经济政策的主要目标。讨论：宏观计量经济模型的总体结构特征和个体结构特征。,（2）宏观经济决策方式对模型设定的影响宏观经济决策方式主要分为以集中决策为主和以分散决策为主两类。讨论：分散决策方式对宏观计量经济模型的总体结构和个体结构都将产生影响。讨论：集中决策方式对宏观计量经济模型的总体结构和个体结构都将产生影响。,（3）经济核算体系对模型设定的影响宏观计量经济模型是在一定的核算体系基础是建立起

29、来的。由指标体系组成的核算体系反映宏观经济的运行过程和状态，是宏观计量经济模型的数据来源，是设定宏观计量经济模型的重要依据。,两类核算体系：国民核算体系，简称为SNA(System of National Accounting)体系；国民经济平衡表体系，简称为MPS(Material Product Balance System)体系。核算体系对宏观计量经济模型的影响在于指标体系以及主要指标的核算方法。,4、模型外生性程度的决定,所谓外生性程度，简单说就是模型中外生变量与内生变量数目之间的比例。影响外生性程度的因素：模型的功能、决策方式、可解释性、样本容量。,较高外生性程度的优点：控制模型规模

30、、减少方程设定误差、方便于政策模拟和多方案计算。较高外生性程度的缺点：需要较大的样本容量、预测外生变量值的困难。,5、模型分解性程度的决定,指部门的分解。影响模型分解性程度的因素：宏观经济中的结构性变化、建模目的的影响、模型规模的限制。,较高分解性程度的优点：模型具有较好的结构功能、方程能较好地描述经济行为、模型的样本期模拟精度和样本期外的预测精度都较高、使偏差多样化和分散化。较高分解性程度的缺点：数据收集和调整的工作量和难度增大、模型中包含了更多的方程带来更大的方程设定误差。,二、建立宏观经济计量模型的工作程序,三、一个著名的小型宏观经济计量模型Klein战争之间模型,变量,内生变量,外生变

31、量,模型,估计,以美国两次世界大战之间的19201941年年度数据为样本,采用FIML估计。,应用,直接应用结构参数估计结果。例如分析消费方程,工资收入是私人工资和政府工资之和,其消费边际倾向是0.8,即工资增加1美元,消费就增加0.8美元;现期利润的消费边际倾向0.02,而前期利润的边际消费倾向0.235。由此可见,现期工资收入是消费的一个决定性因素。,利用简化式参数估计结果。,表中政府控制变量列中数据表示这些变量对每一个内生变量的短期影响乘数。例如,当税收增加10000美元,引起消费下降1880美元,投资减少2960美元;例如，当政府支出增加10000美元,引起收入增加19300美元,如果

32、同时增加税收10000美元,收入减少14840美元,二者的平衡预算影响乘数(对收入)为二者之和,即4460美元。,计算并利用长期均衡乘数。,可见,各政策变量的投资均衡乘数为0,因为在均衡情况下,资本存量不变,没有投资发生；政府支出对收入的长期影响乘数是2.323,而短期乘数是1.930,即80%的影响是当期发生的。,四、中国宏观经济计量模型的案例分析,总体特征,（1）总体上的供给导向供给导向的模块结构关系；主要方程的供给导向；部分方程的需求导向或者供需双导向。,（2）集中决策与分散决策并存例如：关于投资模块的设计关于价格模块的设计,（3）以SNA体系为主，兼顾少数MPS体系指标总体上的SNA体

33、系少数MPS指标的方程数据收集和整理方面的困难,（4）较高的分解性程度经济中结构性问题突出,（5）虚变量的普遍应用政策在经济活动中的作用；“奇异点”的较多存在。例如某个模型中的工业生产方程：,2、中国宏观计量经济模型中主要模块的设计,（1）模块宏观计量经济模型由若干模块组成。每个模块描述某项经济活动或者某个经济主体的经济行为。每个模块由若干结构方程组成。模块中方程的数目取决于分解性程度。模块之间的关系描述了宏观计量经济模型的总体结构。,（2）一个模型示例“中国宏观计量经济模型CEMT-1”总体结构框图。共有12个模块：生产、投资、财政、信贷、企业、事业、居民、国际、消费、价格、就业和总供求。模

34、型共包含256个方程，其中随机方程102个，衡等方程154个；模型包括256个内生变量和41个外生变量。,3、中国宏观计量经济模型中主要方程的设定,具体略，参见教科书。例如，某类商品出口额=f（国内供给能力，国际市场需求，价格，汇率，政策，）,某类商品进口额=f（国际市场供给，国内需求，外汇支付能力，价格，汇率，政策，）某种商品价格指数=f（相关商品的价格指数，需求因素，供给因素，政策虚变量，）某部门劳动者人数=f（前一年劳动者人数，新增生产规模，）,某部门固定资产原值或净值=f（前一年固定资产原值或净值，当年投资额，）城镇居民储蓄存款=f（前一年末城镇居民储蓄存款余额，城镇居民收入，存款利率，）各项财政支出=f（财政支出，该项目前一年实际支出，政策，）,