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PPT 東京大学公共政策大学院教材 - Rieti

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Academic year: 2023

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全文

(1)

事例研究 ( ミクロ経済政策・問題分析 I) - 規制産業と料金・価格制度 -

(#502 – ベクトル自己回帰分析 (VAR) の応用 ) 2017 年 12 月

戒能一成

(2)

0. 本講の目的    ( 手法面)

- 応用データ解析の手法のうち、時系列分析

   VAR 分析の概要を理解する

(内容面 )

- 計量経済学・統計学を実戦で応用する際の 留意点を理解する

           

(3)

1. 時系列分析と VAR

1-1. “Box-Jenkins 法 ” (定常化解析法) [ 復習 ]

 

#1 定常化処理 ( 成立条件 #2)

    

y, x

を 対数化、階差化、指数化などの処理により 定常性     

(ADF)

検定 を用いて、ほぼ「弱定常」の状態にする

#2

モデル仮構築・推計

    

ACF, PACF

の状態を見て、モデル構築・非線形回 帰推計

#3

系列相関消滅の確認 ( 成立条件

#1)

    

#2

のモデルの残差

ε(t)

を求め、 Q 検 定、

BGLM

検定など

により系列相関が残っていないことを確認す る;

#0

因果方向性判定

(ARMAX

モデルのみ

) (

成立条件

#3)

    

Granger

因果性検定で

y → x

の因果性がないことを確認     

(4)

1.

時系列分析と

VAR

1-2. “Box-Jenkins

法”の条件が不成立の場合

- #3

系列相関が残留 (成立条件

#1

不成立

)

→ パネルデータ分析・ (パネル

VAR

分析

)

複数主体・時点のデータを統合しパネル化

- #1

定常化処理が困難 (成立条件

#2

不成立

)

→ 共和分

(Co-integration)

分析

       (しかし通常は 1 階階差・ 2 階階差で定常化

) - #0

逆因果性

(or

双方向因果性)が存在

        (成立条件

#0

不成 立

)

→

VAR

分析・ (パネル

VAR

分析 )           

(5)

1.

時系列分析と

VAR

1-3. Granger

因果性検定と因果方向性  [復習

]

  

- y

と

x

の間に 「

y

→

x

」方向 の因果性がない     (成立条件

#0)

ことを確認する検定

- Granger Causality ( 因果性

)

検定 (

∀ β k = 0?)

x(t)

=

μ + Σθ i *x(t-i) + Σβ k *y(t-k) +ε(t)

x

* (t) = μ * + Σθ * i *x(t-i) +ε * (t)

仮に

x(t)

を x の過去値 と y の過去値 を説明    変数として推計した結果が、 x の過去値のみ

   で推計した結果

(x * (t))

と有意な差がないならば、

    y

→ x

方向の「

(Granger

の意味での ) 因果性」な

(6)

1.

時系列分析と

VAR

1-4. Granger

因果性検定の意味

(1)

   - Granger 因果性検定時には、

y

と

x

を用いた

VAR

と、

x

のみの

VAR

を行い、 過去分の yの 係数に関する F 検定

or χ2

検定 を行う

   

( F

検定

: y

の過去の係数が全て

0

と仮定した          際の残差平方和

(SSR)

を比較 )

   

( χ2

検定 : y の過去の係数を

0

と比較

) → 過去分の y

の係数が全て

0

と有意な

      差がないのであれば、

y

の過去の系列は       

x

に影響を与えているとは言えない

(7)

1.

時系列分析と

VAR

1-5. Granger

因果性検定の意味

(2)

  

- Granger

因果性検定で

y

→

x

方向の「逆因果」

    が検出されることと、実際に

y

と

x

の間に通常     の意味での原因と結果の関係があることとは、

    直接的に関係しない

    ←

Granger

因果性検定は、通常の因果性の        必要条件でしかなく、時系列的に見て

       「先に起きたのはどちらか」を判定するのみ     

(ex.

企業の債務不履行 と 業績悪化

        決算で業績悪化が報じられる前に債務不        履行が起きるが、真の因果は逆である ) 

(8)

1.

時系列分析と

VAR

1-6. Granger

因果性検定の意味

(3)

  

-

同様に、因果性があるはずがない

x

と

y

の

   間に

Granger

因果性検定で

y → x

方向の「逆因 果」が検出された場合でも、

ARMAX

モデルや単    純なパネルデータ分析の利用は避けるべき

    ←

Granger

因果性検定で逆方向の因果性が

       観察されるということは、真の因果性はとも かく

Y = β*X + ε

という算式の

Y

と

ε

が相関を持ち、最小二乗法の成立要件が

       数学的に満たされていないことを示す

(9)

1.

時系列分析と

VAR

1-7. Granger

因果性検定結果と対処

Y = β*X + ε

というモデルを用いて分析を     行おうとする際に

;

  

- y

と

x

の間に 「

y

→

x

」方向 の因果性がない     (

Granger

因果性検定 「保留」

)

→

ARMAX,

パネルデータ分析などが可

  

- y

と

x

の間に 「

y → x」方向の因果性がある

   

(Granger

因果性検定 「棄却」

)

→ VAR (

・パネル

VAR)

分析を行う必要有

但し 結果解釈が困難という問題有 (後述

)

(10)

2.

時系列分析としての

VAR 2-1. VAR

の基礎

(1)

 

-

試料

y, x

の間に「

y

→

x

」方向の逆因果性が

   ある場合でも、

y, x

両方の過去の値を説明変数    として使い、

y(t), x(t)

を自己相関項

(AR)

モデ

ルで

同時推計してしまうことが可能

-

当該推計を

Vector Auto Regression

と呼ぶ

    

    

y(t) β yy1 β xy1 y(t-1)

   

ε y (t) x(t) β yx1 β xx1 x(t-1)

   

ε x (t)

   →

VAR

には最小二乗法が使える利点有

但し結果の分析・解釈が困難という欠点有

= +

・・・

+

(11)

2.

時系列分析としての

VAR 2-2. VAR

の基礎

(2)

 

- VAR

分析では、

y, x

の時系列をともに内生変数

   の

AR(

自己相関

)

であると仮定して解くため、

同時均衡など双方向の因果性や逆因果性が

存在する場合でも

Y = β*X + ε

とした際の係数    行列

β

を得ることができる

  

- 適切な外生変数が設定され、適切な次数が選

   択された

VAR

の係数行列 β は、

y, x

を誘導型    で分析した結果を与える  

(12)

2. 時系列分析としての VAR 2-3. VAR による分析の概念

t +1 期

βxx

βxy βyy

βyx t 期

衝撃応答→ h 期後への △ x の伝搬 分散分解→ h 期後の △xの由来比 較

x(t+1) y(t+1)

x (t) y(t)

△ X

(13)

2.

時系列分析としての

VAR

2-4. VAR

による分析と結果表現

 

- VAR

分析においては、

y, x

の過去の値を両方と

   も内生変数として同時推計するため、次数が    多くなると個々の係数を解釈する意味は乏しい

  

- VAR

分析の結果分析・解釈は以下の 2 つを使用

    

-

衝撃応答分析

Impulse Response Analysis

当期に △

x

の変化があった際、 h 期後の x

, y

が

どの程度変化するか

-

分散分解分析

Variance Decomposition

An.

(14)

2. 時系列分析としての VAR

2-5. VAR による分析結果の意味

 

- VAR 分析の結果は、 β について行列形式で    誘導型で分析した係数が表現される

- VAR 分析の結果は構造型での分析結果同様の    解釈をすることはできない (ex. β は弾力性 ? )     → 必要な外生変数が欠けている可能性有

    → 不必要な AR 項が含まれている可能性有    - 見方を変えれば、これらの問題があっても数学

   的に解くことができ予測も可能という手法が

VAR

(15)

2.

時系列分析としての

VAR

2-6. VAR

における最大次数決定

 

- VAR

分析の最大次数の決定

( =

何期前迄の過    去値を内生変数に設定するか )については、

   

AIC/BIC

 などを用いて自動判定が可

  

( STATA

コマンド

; varsoc [var.X1] [var. X2]

・・

)

  

  

- FPE, AIC, BIC(SBIC), HQIC

など利用する手法や    情報基準により結果が異なるが、

BIC(SBIC)

又は

HQIC

が適切で、

FPE

・

AIC

では次数が過大推計    になる場合があることが証明されている

  

( Lutkepohl (2005) )

(16)

2.

時系列分析としての

VAR

2-7. VAR

による分析と順序仮定

 

- VAR

分析において、衝撃応答・分散分解の両方

   とも、結果表現に際して変数の「順序

ordering

」 を

   仮定する必要有

(ex. Cholesky Deco. Ordering ) (

∵

x , y

に同時に起きた変動は識別できない

)

-

順序を仮定する結果、最も上位の変数の 1 期目

の変動には、自己の変動分しか寄与しない

(= 1

期後について分析を行うことはできない

)

-

期数が増加するにつれて、順序を仮定した影響

は減衰していく

(17)

3. VAR を用いた分析例

3-0. 家計の灯油・ LPG の価格・消費量 [ 復習 ] - 家計世帯別月次灯油消費量 ( 家計調 , ‘03

JAN-)

→ 月次ダミ- , 原油価格など外生変数が存

在

 

(18)

3. VAR

を用いた分析例

3-1.

家計の灯油・

LPG

の価格・消費量

(1)

 

#0

各データの時系列設定

(STATA : tsset X, [monthly] )

  

#1

 価格・消費量についての最大次数解析

(STATA : varsoc X1, X2 ;

灯油

13

期・

LPG14 期 )

#2 (#1

の結果を用いた

) Granger

因果性検定

(STATA : var X1, X2, lag(1/13(14))

→        (推計後

) vargranger )

  

#3

定常化 (この場合 対数化

, ADF

検定

) (

続

く )

(19)

3. VAR を用いた分析

3-2. 家計の灯油・ LPG の価格・消費量 (2) 最大 次数

 

16 -605.134 4.3522 4 0.360 115.893 10.4052 10.9997 11.8683 15 -607.31 1.9624 4 0.743 112.204 10.3769 10.9354 11.7514 14 -608.292 7.0951 4 0.131 106.695 10.3301 10.8526 11.6159 13 -611.839 16.002 4 0.003 105.624* 10.3231* 10.8095* 11.5202 12 -619.84 41.67 4 0.000 112.089 10.3851 10.8355 11.4936*

11 -640.675 47.555 4 0.000 145.194 10.6461 11.0605 11.6659 10 -664.452 9.3563 4 0.053 196.928 10.9527 11.3311 11.8838 9 -669.13 13.84 4 0.008 198.706 10.9633 11.3056 11.8057 8 -676.05 8.8836 4 0.064 207.652 11.0085 11.3148 11.7623 7 -680.492 15.865 4 0.003 208.877 11.0154 11.2856 11.6805 6 -688.425 41.553 4 0.000 221.843 11.0764 11.3106 11.6527 5 -709.201 11.363 4 0.023 287.587 11.3364 11.5346 11.8242 4 -714.882 43.885 4 0.000 295.071 11.3625 11.5247 11.7616 3 -736.825 31.754 4 0.000 389.612 11.6407 11.7668 11.9511 2 -752.702 179.81 4 0.000 468.321 11.8248 11.9149 12.0465 1 -842.606 556.4 4 0.000 1773.91 13.1567 13.2107 13.2897 0 -1120.81 124506 17.4079 17.4259 17.4522 lag LL LR df p FPE AIC HQIC SBIC Sample: 2003m7 - 2014m3 Number of obs = 129 Selection-order criteria

. varsoc pkro qkro, maxlag(18)

. * Before Starting, Check the Lag Structure *

. * Check Granger Causality by VAR for Kerosene Price and Quantity *

(20)

3. VAR を用いた分析

3-3. 家計の灯油・ LPG の価格・消費量 (3) Gr. 因 果性

(

途中結果略

)

 

L4. -.1696757 .0859701 -1.97 0.048 -.3381741 -.0011773 L3. .0515643 .0871426 0.59 0.554 -.1192321 .2223607 L2. -.1481301 .0843351 -1.76 0.079 -.313424 .0171638 L1. .5164954 .0853162 6.05 0.000 .3492788 .683712 qkro

qkro

Coef. Std. Err. z P>|z| [95% Conf. Interval]

pkro 27 2.72447 0.9872 10312.09 0.0000 qkro 27 3.29233 0.9695 4264.352 0.0000 Equation Parms RMSE R-sq chi2 P>chi2

Det(Sigma_ml) = 50.86184 SBIC = 11.57862 FPE = 115.1533 HQIC = 10.88539 Log likelihood = -643.5261 AIC = 10.41084 Sample: 2003m2 - 2014m3 No. of obs = 134 Vector autoregression

. var qkro pkro, lags(1/13)

qkro ALL 28.313 13 0.008 qkro pkro 28.313 13 0.008 Equation Excluded chi2 df Prob > chi2 Granger causality Wald tests

. vargranger

(21)

3. VAR を用いた分析例

3-4. 家計の灯油・ LPG の価格・消費量 (4)

 

#4 VAR 分析

(STATA : var X1, ・・ Xn, maxlag(1/t), exog( ・・ )

   #5 VAR – Impulse Response 分析 (STATA : IRF 関数・ファイル使用 )

→ 価格・数量に 1 単位 の変化があった場合        次期以降の価格・数量の変化を予測

   (#6 VAR – Variance Decomposition 分析

(22)

3. VAR を用いた分析例

3-5. 家計の灯油・ LPG の価格・消費量 (5) 灯油 VAR

 

(

途中結果略

)

lqkro lqkro

Coef. Std. Err. z P>|z| [95% Conf. Interval]

lpkro 41 .020608 0.9965 38037.8 0.0000 lqkro 41 .109765 0.9898 13031.29 0.0000 Equation Parms RMSE R-sq chi2 P>chi2

Det(Sigma_ml) = 2.39e-06 SBIC = -4.2731 FPE = 8.45e-06 HQIC = -5.325791 Log likelihood = 487.1091 AIC = -6.046405 Sample: 2003m2 - 2014m3 No. of obs = 134 Vector autoregression

> dmaug dmsep dmoct dmnov dmdec dmeq)

. . var lqkro lpkro, lags(1/13) exog(linc lpoil dmjan dmfeb dmapr dmmay dmjun dmjul . * VAR analysis for Kerosene Price and Consumption Quantity *

. do "D:\EXE\TOKYO\2015\KEROSTA\PKTM14VAR.do"

L4. -1.277653 .7484987 -1.71 0.088 -2.744683 .189378 L3. 1.647965 .736863 2.24 0.025 .2037404 3.09219 L2. -.3556453 .69605 -0.51 0.609 -1.719878 1.008588 L1. -.7198671 .465295 -1.55 0.122 -1.631829 .1920943 lpkro

linc -.4622657 .4647577 -0.99 0.320 -1.373174 .4486427

(23)

-.04 -.02 0 .02

0 10 20 30

VER1, lpkro, lqkro

3. VAR を用いた分析

3-3. 家計の灯油・ LPG の価格・消費量 (6) 灯油 - IRF

  価格に衝撃 / 数量への各時点での効果

 

(24)

-6 -4 -2 0

0 10 20 30

VER1, lpkro, lqkro

step

3. VAR を用いた分析

3-3. 家計の灯油・ LPG の価格・消費量 (7) 灯油 - IRF

  価格に衝撃 / 数量への累積効果

 

(25)

3. VAR を用いた分析

3-3. 家計の灯油・ LPG の価格・消費量 (8) 結果 解釈

     - 価格・数量の「自分自身への影響」に注 意 !

 

価格・費用

S0

Sn

D0

Pn P0

与えた衝撃

  △

P

(≠

Pn-P0)

X0 (

現状

)

Xn (N

期後に予測される均衡

       ← 

VAR-IRF

試算結果           △

P→Q & △ P→P)

消費者余剰

( X’

)

参照

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