Анализ рядов динамики в электронных таблицах. Учебное пособие

Валентин Юльевич Арьков

В данной работе мы рассмотрим раздел «Динамика». Здесь изучают данные, привязанные ко времени. Мы будем опираться на две предыдущие работы: «Анализ распределения (Сводка и группировка)» и «Анализ взаимосвязи (Корреляция и регрессия)».Работа выполняется в пакете типа электронных таблиц.Как и в предыдущих работах, вначале мы сгенерируем случайные числа и поиграем с ними, а затем поработаем с реальными данными.

4. Модели рядов динамики

Ряд динамики составлен из трёх компонентов, которые мы только что рассмотрели. Теперь остаётся вопрос: как именно соединить эти части в одну модель?

Обычно рассматривают два вида моделей динамики.

Вариант первый: сложить.

Вариант второй: перемножить.

Мы обсудим оба типа моделей. А потом ещё и сгенерируем данные обоих типов.

4.1. Аддитивная модель

Сложение компонентов даёт нам АДДИТИВНУЮ МОДЕЛЬ:

y = T + S + E.

Естественно, это сумма для каждого момента времени. То есть каждый член уравнения зависит от времени и меняется со временем:

y (t) = T (t) + S (t) + E (t).

В дальнейшем мы не будем постоянно писать, что все компоненты зависят от времени. Но это подразумевается.

Слово АДДИТИВНАЯ означает «сложение», от английского add — «складывать».

Задание. Дайте определение слову АДДИТИВНАЯ.

Рассмотрим, как же происходит сложение компонентов (рис. 4.1).

На верхнем графике изображён тренд в виде прямой линии, направленной вверх. Это растущий тренд.

На среднем графике показаны сезонные колебания ВОКРУГ НУЛЯ. Например, это могут быть колебания от — 20 до +20. То есть «плюс-минус двадцать рублей».

Теперь будем складывать эти два графика и построим нижний график: T + S. На графике колебаний есть точки, где линия S проходит через ноль: S = 0. Если к любому значению Т прибавить ноль, мы получаем то же самое значение Т. Это значит, что в этих точках мы окажемся на линии тренда.

Когда S положительно, линия S находится выше горизонтальной оси, и мы оказываемся выше линии тренда. Когда S отрицательно, мы будем ниже линии тренда. Так получаются колебания с постоянной амплитудой вокруг линии тренда. Размах этих колебаний соответствует амплитуде сезонных колебаний S. Например, «сто плюс-минус двадцать рублей» или «тысяча плюс-минус двадцать рублей».

Рис. 4.1. Тренд плюс сезонность

Нам предстоит делать много зарисовок по ходу выполнения работы. Технология вставки ручных зарисовок подробно описана в первой работе [1]. Можете ещё раз открыть это пособие и освежить в памяти материал.

Задание. Сделайте зарисовку рис. 4.1 и вставьте в отчёт.

4.2. Мультипликативная модель

Произведение компонентов даёт нам МУЛЬТИПЛИКАТИВНУЮ МОДЕЛЬ:

y = T * S * E.

Как и в предыдущем случае, каждый член уравнения является функцией времени:

y (t) = T (t) * S (t) * E (t).

Слово МУЛЬТИПЛИКАТИВНАЯ означает «умножение», от английского multiply — «умножать».

Можно умножать числа. Можно почувствовать, как происходит умножение на графике. Буквально увидеть умножение. Если вы его освоите, то в дальнейшем сможете легко узнать просто по внешнему виду.

Задание. Дайте определение слову МУЛЬТИПЛИКАТИВНАЯ.

Рассмотрим, как же происходит умножение компонентов (рис. 4.2).

На верхнем графике изображён растущий тренд — как и в предыдущем примере.

На среднем графике показаны сезонные колебания. Но теперь это колебания ВОКРУГ ЕДИНИЦЫ. Например, это могут быть колебания от 0,8 до 1,2. То есть плюс-минус 20% от единицы. Здесь колебания будут В ПРОЦЕНТАХ, а не в рублях!

Перемножим эти два графика и построим нижний график:

T * S.

На графике колебаний есть точки, где S проходит через единицу: S = 1. Если любое значение Т умножить на единицу, получим то же самое значение Т. Это значит, что в этих точках мы окажемся на линии тренда.

Когда S больше единицы, после умножения мы окажемся выше линии тренда. Когда S меньше единицы, мы будем ниже линии тренда. Получаем колебания вокруг линии тренда. Но теперь амплитуда колебаний будет изменяться вместе с трендом. Например, «плюс-минус двадцать процентов». Это «плюс-минус 200 рублей» вокруг значения 1000. А вокруг значения 2000 уже получим колебания «плюс-минус 400 рублей».

Рис. 4.2. Тренд умножить на сезонность

Задание. Сделайте зарисовку рис. 4.2 и вставьте в отчёт.