Ökonometrie: Das R-Arbeitsbuch

479 Pages·2017·4.88 MB·German

by  Ludwig von Auer

Ludwig von Auer
Sönke Hoffmann
Ökonometrie
Das R-Arbeitsbuch
Ökonometrie
(cid:2)
Ludwig von Auer Sönke Hoffmann
Ökonometrie
Das R-Arbeitsbuch
LudwigvonAuer SönkeHoffmann
UniversitätTrier Otto-von-Guericke-UniversitätMagdeburg
Trier,Deutschland Magdeburg,Deutschland
ISBN978-3-662-49181-2 ISBN978-3-662-49182-9(eBook)
DOI10.1007/978-3-662-49182-9
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Für unsere Familien
Vorwort
ÖkonometrischeAnalyseistheutzutageimmercomputergestützt.DieHardwareist
fürwenigGeldzubekommenunddieökonometrischeSoftwarekannsogarkosten-
losbezogenwerden(z.B.»R«oder»gretl«).FolglichsinddieEinstiegsbarrieren
des empirischen Arbeitens inzwischen sehr niedrig. Barrierefrei ist der Einsteig
aberauchheutenichtundwirdeswohlauchniewerden,dennohnegutetheoreti-
scheKenntnissederÖkonometrieistesnachwievorunmöglich,solideempirische
Wirtschaftsforschungzuleisten.DenAnwendernökonometrischerSoftwarebleibt
esalsonachwievornichterspart,sichmitderökonometrischenTheorieintensiv
auseinanderzusetzenundsichentsprechendeKenntnisseanzueignen.1
Hierfür stehen viele sehr gute Lehrbücher der Ökonometrie zur Verfügung.
Grundsätzlich ist es möglich, das vorliegende Arbeitsbuch mit einer beliebigen
theoretischenEinführungindieÖkonometriezukombinieren.Werallerdingsei-
nebesondersintensiveVerzahnungvonLehr-undÜbungsinhaltenanstrebt,dem
sei ein spezielles Werk empfohlen, das sich bereits seit vielen Jahren auf dem
deutschsprachigenMarktetabliertundinderLehrebewährthat:
Ökonometrie-EineEinführung,v.Auer,7.Auflage,Springer2016
SowohlderInhaltalsauchdieStrukturunseresArbeitsbuchessindsorgfältigauf
dieses Lehrbuch abgestimmt. Daher sprechen wir im Folgenden nur noch von
»demLehrbuch«,wennwirunsaufdieobigeQuellebeziehen.
DassdieEmpirikerauchheutenochdieökonometrischeTheorieerlernenmüs-
sen, ist die schlechte Nachricht. Die gute Nachricht ist aber, dass mit Hilfe des
Computers und geeigneter Übungsaufgaben dieser Lernprozess zu einem span-
nendenZeitvertreibwerdenkann.Wirwürdenunssehrfreuen,wenndieNutzer
unseresArbeitsbuchesdasähnlichsähen.
VieleLeserdesLehrbuchsregtenan,esumÜbungsaufgabenzuerweitern.Übli-
cherweisewerdenzudiesemZweckandasEndejedesKapitelseinigeÜbungsauf-
gabenangehängt,dieabzuarbeitensind.DieserAnsatzistsicherlichbesseralsein
LehrbuchohneÜbungsaufgaben.Letztlichwärediesaberkeinezufriedenstellende
Lösunggewesen.DiemeistenLeserwollennichtnurdieökonometrischeTheorie
erlernen, sie wollen sie auch gleich für die empirische Untersuchung konkreter
ökonomischerFragestellungennutzen.Siemüssensichalsonichtnurmitdenlogi-
schenProblemenderTheoriebefassen,sondernsichauchmitdenWidrigkeitenbei
der Anwendung ökonometrischer Computer-Programme herumschlagen. Ferner
erforderteineigenständigerproduktiverUmgangmitÜbungsaufgaben,dassdie
RichtigkeitdeseigenenLösungswegesselbstüberprüftwerdenkann.Esmüssen
alsoauchdieLösungenderAufgabenverfügbargemachtwerden.
1 ImSinnederbesserenLesbarkeitsindmit»Anwender«immerAnwenderinnenundAnwender
gemeint(ebenso»Empiriker«,»Nutzer«,»Leser«,»Ökonometriker«,etc.).
viii Vorwort
DerPlatzimLehrbuchhätteniemalsausgereicht,umallendiesenAnforderun-
gen gerecht zu werden. Nach einigem Zögern haben wir uns deshalb für eine
radikale Lösung entschieden: Ein eigenständiges R-Arbeitsbuch, das nicht nur
ökonometrische Übungsaufgaben enthält, sondern auch deren Lösungen doku-
mentiertunddarüberhinausdieverwendeteökonometrischeSoftwareSchrittfür
Schritterklärt.FasteinDritteldesR-Arbeitsbuchesistdeshalbausschließlichder
ökonometrischenSoftwaregewidmet.DiesorgfältigeDokumentationderLösun-
gen beansprucht sogar zwei Fünftel des Platzes. Unser R-Arbeitsbuch geht also
inhaltlichübereinbloßesÜbungsbuchdeutlichhinaus.
Bei der Software haben wir uns für das kostenfreie Programm R entschieden.
DiessolltenichtalsAbwertungandererProgrammemissverstandenwerden.Die
verschiedenenProgrammehabenalleihreeigenenStärkenundwenigenSchwä-
chen.AnRgefälltuns,dasseskostenlosist,dassessichmithoherDynamikzum
meistverwendetenstatistisch-ökonometrischenProgrammpaketentwickelt,dass
es inzwischen auch im Berufsalltag Eingang gefunden hat und dass es quasi kei-
ne Anwendungsgrenzen kennt, denn Menschen auf der ganzen Welt tragen aus
FreudeanderSachezurWeiterentwicklungdesProgrammsbei.
Wirwissenaberauch,dassderEinstieginRschwierigeristalsbeieinigenan-
deren Programmen. Deshalb haben wir uns entschieden, unser Arbeitsbuch mit
einerganzbehutsamenEinführunginRauszustatten.FernerhabenwirfürRein
Zusatzpaketnamensdesk(dieAbkürzungstehtfür»DidacticEconometricsStarter
Kit«)programmiert,welchesdasökonometrischeArbeitenmitRerheblichverein-
facht.DieAdressatenunsererLehrbuch-Arbeitsbuch-Kombinationsindsozusagen
die»doppeltenEinsteiger«,alsodieLeserohnestatistischeoderökonometrische
KenntnisseundohneErfahrunginderAnwendungstatistischerProgramme.
Zur Beruhigung sei gleich an dieser Stelle gesagt, dass man sich als Leser des
ArbeitsbuchesnichtersttagelangdurcheingroßesEinstiegskapitel»Einführungin
R«kämpfenmuss,bevormandannendlichanfangendarf,ökonometrischzuarbei-
ten. Das Arbeitsbuch beginnt sofort mit angewandten ökonometrischen Übungs-
aufgaben. Die notwendigen Kenntnisse in R werden in sogenannten »R-Boxen«
quasi nebenbei vermittelt. In den ersten fünf Kapiteln ist die Dichte an R-Boxen
notwendigerweisenochhoch,danachnimmtsiejedochschnellab.
Die Qualität von Unterrichtsmaterialien hängt immer auch von den Rückmel-
dungenihrerNutzerab.WirmöchtendeshalbdieLeserunseresArbeitsbuchesaus-
drücklichermuntern,unsperE-mail([email protected]@ovgu.de)
ihreErfahrungenundVerbesserungswünschezuübermitteln.Wirwünschenallen
LesernvielFreudebeimGebrauchunseresR-Arbeitsbuches!
LudwigvonAuer SönkeHoffmann
TrierimAugust2016 MagdeburgimAugust2016
Vorwort ix
Umgang mit diesem Arbeitsbuch
Das Arbeitsbuch ist in je 23 Aufgaben- und Lösungskapitel unterteilt. Fast alle
AufgabenkapitelenthaltennebendenAufgabenauchR-Boxen.DieLösungenzu
den Aufgaben finden sich im entsprechenden Lösungskapitel. Die Kapitelziffern
korrespondierendenzudenentsprechendenKapitelnimLehrbuch.Beispielsweise
ist Kapitel 6 des Lehrbuches dem Thema »Hypothesentest« gewidmet. Übungs-
aufgabenzudiesemThemasindfolglichinKapitelA6desArbeitsbuchesplatziert
unddieLösungenzudiesenAufgabeninKapitelL6desArbeitsbuches.
Jedes Aufgabenkapitel beginnt mit einem kurzen Überblick über das Kapitel.
WirempfehlendasKapitelchronologischzubearbeiten,denndieAufgabensind
mit den R-Boxen abgestimmt und wenn mehrere R-Boxen im Kapitel enthalten
sind,dannistauchihreReihenfolgemitBedachtgewählt.AlleR-BoxendesArbeits-
buchessindindenAufgabenkapitelnplatziert.IndenLösungskapitelnfindensich
auschließlichdieLösungsvorschlägezudenAufgaben.NatürlichsolltendieAufga-
benohnevorherigenBlickindieLösungenbearbeitetwerden.Wieempfehlenaber,
nach Bearbeitung der Aufgabe die eigene Lösung mit dem Lösungsvorschlag im
R-Arbeitsbuchzuvergleichen,zumalsichindenLösungsvorschlägenaucheinige
hilfreicheAnmerkungenundErklärungenfinden.
Im Arbeitsbuch werden zahlreiche R-Befehle erläutert und verwendet. Es ist
vollkommennormal,dassmandieFunktionundVerwendungeinigerdieserBefeh-
lewiedervergisstunderneutnachschlagenmuss.AusdiesemGrundhabenwiran
dasEndedesArbeitsbucheseinenNachschlageindexeingefügt,dersämtlicheim
ArbeitsbuchverwendetenBefehlealphabetischauflistet.ZujedemBefehlwirddie
Nummer der Seite angegeben, auf welcher der Befehl erstmals erläutert wurde.
Die Seiten, auf denen der Befehl eingesetzt wird, werden ebenfalls aufgelistet.
Zusätzlich sind die Befehle auch im Stichwortverzeichnis des Arbeitsbuches zu
finden.
Stellen, an denen R-Befehle ausgeführt werden, sogenannte »Chunks«, sind
farblichhinterlegt.SiebesteheninderRegelauseinemInput,alsodenBefehlen,
diemaninRhineingibt,undeinemOutput,derdieAntwortvonRdarstellt.Zur
besserenUnterscheidbarkeitzwischenInputundOutputwurdensieunterschied-
lich koloriert und in allen Chunks durch eine Leerzeile voneinander getrennt.
FernerwurdederInputsoformatiert,dasserausderelektronischenVersiondes
BuchesherauskopiertunddirektinReingefügtwerdenkann.Sovermeidetman
insbesonderebeilängerenBefehlskettenlästigeundfehleranfälligeTipparbeit.
Danksagungen
VorVeröffentlichungdesR-ArbeitsbuchesmachtenwirmitdemManuskripteinen
»Probelauf« in unserem Ökonometrie-Einführungskurs. Kursteilnehmer haben
x Vorwort
durch ihre Rückmeldungen und Anregungen die didaktische Qualität des R-
Arbeitsbuches und der begleitenden Software desk maßgeblich erhöht. Karen v.
Auer,GerdHoffmann,AndranikStepanyan,MarkTredeundSebastianWeinand
lasendasManuskriptundgabenunswichtigeVerbesserungshinweise.Verbliebene
UngereimtheitensindeinzigderUneinsichtigkeitdesAutorenteamsanzulasten.
Wir möchten uns darüber hinaus bei allen bedanken, die unser Trierer und
MagdeburgerArbeitsumfeldbilden.UnsereFreudeanArbeitundBerufwäreohne
sienichtdenkbar.
Inhalt
A Aufgaben und R-Boxen 1
A1 Einleitung 3
A1.1WasistÖkonometrie? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
A1.2Datensatztypen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
R-Box1.1: EinrichtenderArbeitsumgebung . . . . . . . . . . . . . . 4
R-Box1.2: ErsteSchritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
A1.3Spendenbereitschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
A1.4KellnermitzweiGästen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
A2 Spezifikation 15
A2.1A-,B-undC-Annahmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
R-Box2.1: DievierHauptfenster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
R-Box2.2: R-Paketeinstallierenundaktualisieren. . . . . . . . . . . 19
A2.2Paketdeskinstallierenundaktivieren . . . . . . . . . . . . . . 21
R-Box2.3: Erstellen von R-Skripten im Zusammenspiel der vier
Fenster. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
A2.3SpezifikationinderEinfachregression . . . . . . . . . . . . . . 25
A2.4StatistischesRepetitorium. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
R-Box2.4: WahrscheinlichkeitsverteilungundZufallsgenerator . . 28
A2.5Zufallswerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
A3 Schätzung I: Punktschätzung 31
R-Box3.1: Objektverwaltung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
R-Box3.2: Datentypen,DatenstrukturenundObjektklassen. . . . . 32
R-Box3.3: DatenstrukturenI:Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
R-Box3.4: DatenstrukturenII:Vector . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
A3.1Trinkgeld(Teil1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
R-Box3.5: DatenstrukturenIII:MatrixundArray . . . . . . . . . . . 44
R-Box3.6: DatenstrukturenIV:Dataframe . . . . . . . . . . . . . . . 47
R-Box3.7: DatenstrukturenV:List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
A3.2Trinkgeld(Teil2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
R-Box3.8: KQ-SchätzungdeseinfachenRegressionsmodells . . . . 52