Bài giảng Toán tài chính - Chương 7: Dãy số thời gian Time Series
ĐỊNH NGHĨA
Dãy số thời gian (chuỗi thời gian) là một tập hợp các
quan sát của một biến tại các thời điểm nhất định hay
trong những khoảng thời gian nhất định.
Phân tích chuỗi thời gian nhằm mục đích cung cấp các dự
báo hay tiên đoán các giá trị tương lai của chuỗi thời
gian.
VÍ DỤ VỀ CHUỖI THỜI GIAN
- Doanh số của công ty trong 20 năm gần đây,
- Nhiệt độ ghi nhận tại một trạm quan trắc khí tượng,
- Công suất điện năng tiêu thụ trong một nhà máy,
Với chuỗi thời gian ta thường biểu thị trong một mặt
phẳng với trục hoành biểu thị thời gian và trục tung biểu
thị giá trị biến quan sát
h thu của một công ty hàng quý trong 3 năm. Hãy dự đoán xu hướng của các giá trị tiếp theo trong chuỗi. 23 Năm 2016 Năm 2017 Năm 2018 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 42 41 52 39 45 48 61 46 52 51 60 46 VÍ DỤ 3 24 42,015 1,0105T t 10/27/2018 5 VÍ DỤ 4 Quan sát doanh thu hàng quý từ năm 2015 đến 2018 ta có bảng sau: a) Kiểu xu hướng và mùa nào sẽ phù hợp khi phân tích các số liệu trên? Vẽ biểu đồ số liệu? b) Đánh số quý đầu tiên năm 2015 là 1 và tương ứng quý cuối cùng năm 2018 là 16. Hãy tìm phương trình đường hồi quy của xu hướng T? 25 Q1 Q2 Q3 Q4 2015 24.8 36.3 38.1 47.5 2016 31.2 42.0 43.4 55.9 2017 40.0 48.8 54.0 69.1 2018 54.7 57.8 60.3 68.9 VÍ DỤ 4 a) Hàng quý, hàng năm cho thấy doanh thu gia tăng, do đó ta có thể dự đoán xu hướng tăng. Ngoài ra có một kiểu mẫu theo mùa với việc gia tăng ổn định từ quý 1 đến quý 4. b) Phương trình hồi quy: So sánh năm 2017. Dự báo doanh thu năm 2019 26 28,54 2,3244T t Q1 Q2 Q3 Q4 Ký hiệu 2017 55,1 56,1 57,2 58,2 𝑇 2017 40.0 48.8 54.0 69.1 T Q1 Q2 Q3 Q4 Ký hiệu 2019 68.0548 70.3792 72.7036 75.028 𝑇 17 18 19 20 t DỰ BÁO THÀNH PHẦN MÙA VỤ Mô hình nhân được sử dụng nhiều hơn. Theo mô hình nhân ta có: Thành phần theo mùa chính là tỷ lệ giữa giá trị thực của biến quan sát và thành phần xu hướng. Thông thường ta tính thành phần theo mùa bằng cách lấy trung bình các giá trị có sẵn để tận dụng được nhiều thông tin nhất. Để dự báo, ta giả định mức độ mùa vụ được tiếp tục không đổi trong tương lai 27 YY T S S T VÍ DỤ 5 Hãy tính toán thành phần mùa vụ trong ví dụ 3 Đầu tiên ta tính toán các thành phần xu thế: 28 421 42,015 1,0105 1 43,026 0,9762 43,026 .............................................................................................. 4612 42,015 1,0105 12 54,141 0,8496 54,141 Yt T S T Yt T S T BẢNG TỔNG HỢP Năm Quý Doanh thu (Y) Thứ tự thời gian (t) Xu thế (T) Tỷ lệ (Y/T) 2016 Q1 42 1 43.026 0.9762 Q2 41 2 44.036 0.9311 Q3 52 3 45.047 1.1544 Q4 39 4 46.057 0.8468 2017 Q1 45 5 47.068 0.9561 Q2 48 6 48.078 0.9984 Q3 61 7 49.089 1.2427 Q4 46 8 50.099 0.9182 2018 Q1 52 9 51.11 1.0174 Q2 51 10 52.12 0.9785 Q3 60 11 53.131 1.1293 Q4 46 12 54.141 0.8496 29 BẢNG HỆ SỐ MÙA VỤ THEO NĂM Q1 Q2 Q3 Q4 2016 0.9762 0.9311 1.1544 0.8468 2017 0.9561 0.9984 1.2427 0.9182 2018 1.0174 0.9785 1.1293 0.8496 Trung bình 0.9832 0.9693 1.1754 0.8715 30 Các giá trị trên tạo thành thành phần theo mùa trung bình cho từng quý từ dữ liệu. Về trung bình trong quá khứ, doanh thu quý 1xấp xỉ 98% của xu hướng, quý 2 là 97%, Các giá trị này được xem như các thành phần theo mùa (ký hiệu là S). Ta cần làm tròn để tổng 4 giá trị trên bằng 4. 10/27/2018 6 MÔ HÌNH DỰ BÁO KẾT HỢP XU THẾ VÀ THỜI VỤ Giả sử mô hình chỉ có hai thành phần là T và S. Khi đó giá trị dự báo: Tức là lấy xu hướng nhân với trung bình của thành phần theo mùa. 31 .Y T S VÍ DỤ 6 Ta dự báo doanh thu của năm 2019 trong ví dụ 3, ví dụ 5 như sau: 32 Quý 1 năm 2019 Quý 2 năm 2019 Quý 3 năm 2019 Quý 4 năm 2019 55,1 0,9833 54,18Y T S 56,1 0,9694 54,38Y T S 57,2 1,1756 67,24Y T S 58,2 0,8716 50,73Y T S VÍ DỤ 7 Dự đoán doanh thu của 4 quý năm 2019 trong ví dụ 4. 33 Dự đoán xu hướng 68,0548 70,3792 72,7036 75,028 Thành phần theo mùa 0,8303 0,993 0,9979 1,1788 Dự đoán doanh thu 56,5 69,9 72,6 88,4 ĐIỀU CHỈNH THEO MÙA Seasonal Adjustment Công ty trong ví dụ 3 báo cáo doanh thu của quý 4 trong năm là 50.000$. Hãy điều chỉnh theo mùa giá trị này. Ta đã biết thành phần theo mùa của quý 4 trong chuỗi số thời gian là 0,8716. Từ đây ta có: Như vậy doanh thu được điều chỉnh theo mùa trong quý trên là 57.365$ 34 50.000 57.365 0,8716 TRUNG BÌNH TRƯỢT (MOVING AVERAGE) Không cần giả thiết xu hướng tuyến tính Dễ tính toán Phần này trình bày trung bình trượt trung tâm (centred moving average) 35 VÍ DỤ 8 Sử dụng lại số liệu doanh thu của công ty trong ví dụ 3 Để dự đoán xu hướng bằng trung bình trượt trung tâm ta làm 2 bước: 1. Tính trung bình trượt 4 mức độ. 2. Tính trung bình trượt 2 mức độ từ các giá trị ở bước 1 3. Lập bảng tổng hợp, ghi từ thứ tự thời gian thứ 3 36 Năm 2016 Năm 2017 Năm 2018 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 42 41 52 39 45 48 61 46 52 51 60 46 10/27/2018 7 VÍ DỤ 8 Sử dụng lại số liệu trong ví dụ 3 Tính trung bình trượt 4 mức độ. Giá trị trung bình đầu tiên: (42+41+52+39)/4=43,5 Giá trị trung bình thứ hai: (41+52+39+45)/4=42,25 Giá trị trung bình thứ ba: (52+39+45+48)/4=46 37 Năm 2016 Năm 2017 Năm 2018 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 42 41 52 39 45 48 61 46 52 51 60 46 VÍ DỤ 8 Trung bình trượt hai mức độ lần 2: + Giá trị trung bình đầu tiên: (43,5+44,25)/2=43,875 + Tính tương tự cho các giá trị tiếp theo. 38 BẢNG GIÁ TRỊ XU HƯỚNG MỚI Năm Quý Sales M.A4 mức độ M.A trung tâm 2016 Q1 42 Q2 41 43.5 Q3 52 44.25 43.875 Q4 39 46 45.125 2017 Q1 45 48.25 47.125 Q2 48 50 49.125 Q3 61 51.75 50.875 Q4 46 52.5 52.125 2018 Q1 52 52.25 52.375 Q2 51 52.25 52.25 Q3 60 Q4 46 39 VÍ DỤ 9 Sử dụng dữ liệu doanh thu trong ví dụ 4, tính trung bình trượt trung tâm Chú ý. Để tiện ta có thể tính tổng 2 lần, sau đó lấy kết quả cuối cùng chia cho 8 40 Q1 Q2 Q3 Q4 2015 24.8 36.3 38.1 47.5 2016 31.2 42.0 43.4 55.9 2017 40.0 48.8 54.0 69.1 2018 54.7 57.8 60.3 68.9 VÍ DỤ 9 Năm Quý Sales Tổng 4 điểm Tổng 8 điểm M.A trung tâm 2015 Q1 24.8 Q2 36.3 Q3 38.1 146.7 299.8 37.475 Q4 47.5 153.1 311.9 38.9875 2016 Q1 31.2 158.8 322.9 40.3625 Q2 42 164.1 336.6 42.075 Q3 43.4 172.5 353.8 44.225 Q4 55.9 181.3 369.4 46.175 2017 Q1 40 188.1 386.8 48.35 Q2 48.8 198.7 410.6 51.325 Q3 54 211.9 438.5 54.8125 Q4 69.1 226.6 462.2 57.775 2018 Q1 54.7 235.6 477.5 59.6875 Q2 57.8 241.9 483.6 60.45 Q3 60.3 241.7 Q4 68.9 41 VÍ DỤ 10 Từ ví dụ 9, giả sử ta sử dụng mô hình nhân. A) Hãy tính thành phần mùa vụ với giá trị xu hướng mới này. B) Dự đoán doanh thu của năm 2019 C) Điều chỉnh mùa với báo cáo doanh thu quý 4 là 50.000$ 42 10/27/2018 8 VÍ DỤ 10 Năm Quý Sales M.A trungtâm (𝑇 ) 𝑆 2016 Q1 42 Q2 41 Q3 52 43.875 1.1852 Q4 39 45.125 0.8643 2017 Q1 45 47.125 0.9549 Q2 48 49.125 0.9771 Q3 61 50.875 1.199 Q4 46 52.125 0.8825 2018 Q1 52 52.375 0.9928 Q2 51 52.25 0.9761 Q3 60 Q4 46 43 Q1 Q2 Q3 Q4 2016 1.1852 0.8643 2017 0.9549 0.9771 1.199 0.8825 2018 0.9928 0.9761 Total 1.9477 1.9532 2.3842 1.7468 Mean 0.9739 0.9766 1.1921 0.8734 THÀNH PHẦN MÙA VỤ Q1 Q2 Q3 Q4 2016 1.1852 0.8643 2017 0.9549 0.9771 1.199 0.8825 2018 0.9928 0.9761 Total 1.9477 1.9532 2.3842 1.7468 Mean 0.9739 0.9766 1.1921 0.8734 4.016 Adjustment -0.0040 -0.0040 -0.0040 -0.0040 -0.016 Seasonal Component 0.9699 0.9726 1.1881 0.8694 4 44 VÍ DỤ 10 B) Để dự đoán doanh thu năm 2019 ta cần phải có thành phần xu hướng. Giả sử ta có số liệu sau: Vậy giá trị doanh thu dự đoán: 45 Q1 Q2 Q3 Q4 51.8 51.6 51.5 51.4 Y T S Q1 Q2 Q3 Q4 𝑇 51.8 51.6 51.5 51.4 𝑆 0.9699 0.9726 1.1881 0.8694 𝒀 50.2408 50.1862 61.1872 44.6872 ĐỒ THỊ 46 2016 2019 2017 2018 DÙNG CHUỖI THỜI GIAN ĐÃ KHỬ MÙA ĐỂ DỰ ĐOÁN XU HƯỚNG Ví dụ. Doanh số bán tivi của 1 công ty trong 4 năm gần nhất như sau. a) Có biến động theo mùa? b) Có biến động theo xu hướng? 47 Năm Quý Số TV bán (1000 cái) 2015 Q1 4.8 Q2 4.1 Q3 6 Q4 6.5 2016 Q1 5.8 Q2 5.2 Q3 6.8 Q4 7.4 2017 Q1 6 Q2 5.6 Q3 7.5 Q4 7.8 2018 Q1 6.3 Q2 5.9 Q3 8 Q4 8.4 ĐỒ THỊ MINH HỌA Nhận xét. Có biến động theo mùa: đỉnh quý 4, đáy quý 2 Có biến động theo xu hướng (tăng lên) 48 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Series1 4.8 4.1 6 6.5 5.8 5.2 6.8 7.4 6 5.6 7.5 7.8 6.3 5.9 8 8.4 4.8 4.1 6 6.5 5.8 5.2 6.8 7.4 6 5.6 7.5 7.8 6.3 5.9 8 8.4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Số ti vi b án r a (1 00 0 cá i) Quý DOANH SỐ TI VI BÁN THEO QUÝ 10/27/2018 9 BƯỚC 1. TÍNH CHỈ SỐ MÙA Năm Quý Số TV bán (1000 cái) Tổng 4 cấp Tổng 8 cấp M.A trung tâm Chỉ số mùa 2015 Q1 4.8 Q2 4.1 Q3 6 21.4 43.8 5.475 1.09589 Q4 6.5 22.4 45.9 5.7375 1.132898 2016 Q1 5.8 23.5 47.8 5.975 0.970711 Q2 5.2 24.3 49.5 6.1875 0.840404 Q3 6.8 25.2 50.6 6.325 1.075099 Q4 7.4 25.4 51.2 6.4 1.15625 2017 Q1 6 25.8 52.3 6.5375 0.917782 Q2 5.6 26.5 53.4 6.675 0.838951 Q3 7.5 26.9 54.1 6.7625 1.109057 Q4 7.8 27.2 54.7 6.8375 1.140768 2018 Q1 6.3 27.5 55.5 6.9375 0.908108 Q2 5.9 28 56.6 7.075 0.833922 Q3 8 28.6 Q4 8.4 49 BƯỚC 1. TÍNH CHỈ SỐ MÙA 50 Năm Q1 Q2 Q3 Q4 2015 1.0959 1.1329 2016 0.9707 0.8404 1.0751 1.1563 2017 0.9178 0.8390 1.1091 1.1408 2018 0.9081 0.8339 Mean 0.9322 0.8378 1.0933 1.1433 4.0066 Adjustment 0.0017 0.0017 0.0017 0.0017 Seasonal Component 0.9305 0.8361 1.0917 1.1417 4,0000 BƯỚC 2. KHỬ THÀNH PHẦN MÙA Dùng hồi quy tuyến tính ta tính được: Slope = 0.1473 Intercept= 5.1086 51 Năm Quý Số TV bán(1000 cái) S.C T ti 201 5 Q1 4.8 0.9305 5.1583 1 Q2 4.1 0.8361 4.9037 2 Q3 6 1.0917 5.4960 3 Q4 6.5 1.1417 5.6935 4 201 6 Q1 5.8 0.9305 6.2329 5 Q2 5.2 0.8361 6.2193 6 Q3 6.8 1.0917 6.2288 7 Q4 7.4 1.1417 6.4818 8 201 7 Q1 6 0.9305 6.4478 9 Q2 5.6 0.8361 6.6977 10 Q3 7.5 1.0917 6.8700 11 Q4 7.8 1.1417 6.8322 12 201 8 Q1 6.3 0.9305 6.7702 13 Q2 5.9 0.8361 7.0565 14 Q3 8 1.0917 7.3281 15 Q4 8.4 1.1417 7.3578 16 0,1473 5,1086T t BƯỚC 3. DỰ ĐOÁN XU HƯỚNG Dự đoán xu hướng năm 2019. 52 Quý Q1 Q2 Q3 Q4 t 17 18 19 20 𝑇 7.6133 7.7606 7.9079 8.0552 BƯỚC 4. DỰ ĐOÁN DOANH THU Từ mô hình nhân ta có: 53 Quý Q1 Q2 Q3 Q4 𝑇 7.6133 7.7606 7.9079 8.0552 𝑆 0.9322 0.8378 1.0933 1.1433 𝒀 7.0971 6.5015 8.6461 9.2096 Y T S CHÚ Ý Nếu chuỗi thời gian tính theo tháng, nghĩa là 12 tháng thay vì 4 quý thì: 1. Tính trung bình trượt 12 tháng 2. Tính 12 chỉ số mùa cho mỗi tháng Các bước còn lại làm tương tự. 54
File đính kèm:
- bai_giang_toan_tai_chinh_chuong_7_day_so_thoi_gian_time_seri.pdf