数模论文A题中国经济危机的风险数学模型.doc
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1、桂林电子科技大学第八届大学生数学建模竞赛承 诺 书我们仔细阅读了桂林电子科技大学第八届大学生数学建模竞赛的竞赛规则。我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与队外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为,我们将受到严肃处理。参赛队员信息 :序号姓名学号学院电话号码队长黄玉茜1052400105桂林
2、电子科技大学信息科技学院13557538357组员王秀兰1052400102桂林电子科技大学信息科技学院18778399557组员江俊瑜1052400109桂林电子科技大学信息科技学院13768332450A题 中国经济危机的风险数学模型摘要本文主要研究的是我国目前的经济状况和影响经济指标的风险因素,这些因素包括汇率、进出口总额、国房景气指数值、固定资产投资完成额、GDP总值以及社会消费品零售总额。问题一,建立了指标选取的原则,确定了7个重要经济指标,考虑到指标影响的时效行,选取了2008年2011年内各指标的统计数据,并用Excel软件制作了这些数据的图形。问题二,根据建模需要,定义了相关系
3、数,通过运用主成分分析法,建立多多组数据的整理,其中包括上面提及的7个风险因素。在模型的解决过程中,我们用MATLABl软件算出了特征根、特征向量还有方差贡献率,并通过用主成分分析法,我们确立了GDP总额和社会消费品总额两个主要风险因素,还建立了关于两个重要主成分的综合评价函数:Y1=0.2426X1+0.1276X2+0.1989X3+0.9073X4-0.2306X5-0.0852X6-0.0406X7Y2=0.4112X1-0.4224X2-0.4263X3-0.1032X4-0.3481X5-0.4230X6+0.4000X7和根据分析,我们求出了两个主成分的综合评价值,用MATLAB
4、软件进行拟合,根据拟合得出得出的图可以判定我国的经济走势。问题三,根据问题二得出的结论,在经过用Excel软件制图并用MATLAB软件进行拟合,拟合得出的图可以表现出我国的经济的走势。问题四,经过前面三个问题的分析以及结构,我们用得出的数据来分析我国目前的经济状况,分析两个重要主成分对我国经济的影响和危害,并提出我们的看法。 关键字:经济指标 主成分 风险因素 主成分分析法 MATLAB软件1 问题的重述与分析1.1问题的重述温家宝回顾了2011年的工作:国内生产总值47.2万亿元,比上年增长9.2;公共财政收入10.37万亿元,增长24.8;粮食产量1.14万亿斤,再创历史新高;城镇新增就业
5、1221万人,城镇居民人均可支配收入和农村居民人均纯收入实际增长8.4和11.4。2012年工作总体部署指出:我国工业化、城镇化和农业现代化快速推进,消费结构和产业结构升级蕴藏着巨大的需求潜力;经过30多年改革开放,我国发展建立了良好的物质基础和体制条件,宏观调控经验不断丰富,企业竞争力和抗风险能力明显提高;东部地区创新发展能力增强,中西部地区和东北等老工业基地发展潜力有序释放;经济发展的传统优势依然存在,劳动力资源丰富、素质提高;财政收支状况良好,金融体系运行稳健,社会资金比较充裕。今年经济社会发展的主要预期目标是:国内生产总值增长7.5;城镇新增就业900万人以上,城镇登记失业率控制在4.
6、6以内;居民消费价格涨幅控制在4左右;进出口总额增长10左右,国际收支状况继续改善。同时,要在产业结构调整、自主创新、节能减排等方面取得新进展,城乡居民收入实际增长和经济增长保持同步。资深经济学家鲁政委认为:我国未来10年经济危机风险大增的理由是:1.美元进入持续升值周期;2.美联储进入加息周期;3.当前储备多,更愿大胆开大门,并认为可摆平所有冲击;4.国内进入金融解除管制时期;5.认为财政实力雄厚,所有事情可积极财政搞定;6.我国自1990年以来摆平两次大危机达成20年高速增长,自信满满。”为此,请就中国目前的经济状况回答以下问题:1. 给出我国几个重要的经济指标历年的分布,并分析其特征;2
7、. 寻找与经济风险相关的因素,建立风险与相关经济指标的数学模型;3. 利用建立的模型,分析我国目前的经济状况以及风险程度;4. 写一篇我国目前经济状况的分析报告(1000字左右)。1.2问题的分析通过对问题1的分析,我们可通过所给材料中的关于几个重要经济指标因素的数据进行整理,进行数据统计、绘制数据表和走势图,再直观的观察走势图,查阅有说服力的相关百科、新闻、书籍等作为基础,得出我们的结论。对于关键的问题2,因为考虑的因素较多,我们采用主成分分析法,排除次要的因素。我们在问题1得出的重要经济指标的特征上,将几个平行的与经济风险相关的因素作为研究对象,在同一层次上。而这几个因素共同影响的经济风险
8、作为他们的上层,也就是最重要的主成分。据相关数据,建立模型,用相关数值代表,用MATLAB的解出可表示风险与相关经济指标的数据。然后结合问题1得出的特征、问题2得出的风险与相关经济指标的指数和问题2中的模型与求解。问题3,2.模型的假设1. 忽略政府宏观调控对我国经济的影响;2. 假设从互联网上获得的数据真实可靠;3. 忽略自然灾害因素的影响;4. 忽略战争因素的影响;3.符号说明5. X1: 表示汇率6. X2: 表示我国的进口总额7. X3: 表示我国的出口总额8. X4: 表示国房景气指数值9. X5: 表示固定资产投资完成额10. X6: 表示我国的GDP总值11. X7: 表示我国的
9、社会消费零销售总额12. H: 表示交叉评价矩阵13. Xp: 样品14. Y: 样品的各项指标15. Q: 风险等级4模型的建立4.1 问题1的模型建立与求解: 对于问题1所提出的几个关键字,重要的经济指标。通过百度百科的查询及具有说服力的教科书进行翻阅。得出:宏观经济指标有消费者物价指数、生产者的物价指数、国内生产总值固定资产投资额、社会消费零售总额、货币存量(流通量)、外汇储备、投机性短期资本、外商直接投资、贸易顺差、工业增加等.主要经济指标是指、地区生产总值、工业增加值、固定资产投资、地方财政一般预算收入、地方财政一般预算支出、对外贸易、社会消费品零售总额、消费物价指数、城镇居民人均可
10、支配收入、农牧民人均现金收入、外商直接投资、外汇储备、币存量(流通量)。还有对题目所给材料的分析,2012年工作总体部署中提及的消费结构和产业结构的关系、企业竞争力和抗风险能力、地区发展能力、劳动力、财政收支、金融体系、社会资金和资深经济学家分析中的未来10年经济危机风险。经分析问题的解答可由这几个重要因素来得出:汇率、进出口额、社会消费(GDP、GPI、PPI)、国房景气指数值、固定资产投资完成额。假设其他的经济指标因素忽略,对经济指标不造成影响分析0811年的相应数据,每半年进行统计,得出下列各因素的相关资料。因素1:汇率表1.1.1 汇率表08上半年08下半年09上半年09下半年10上半
11、年10下半年11上半年11下半年汇率6.9456.8376.8336.8296.8256.7176.5406.383图1.1.1汇率曲线图分析:汇率是一国货币兑换另一国货币的比率,是以一种货币表示另一种货币的价格。由于世界各国货币的名称不同,币值不一,所以一国货币对其他国家的货币要规定一个兑换率,即汇率。在题目材料所中资深的经济学家所指出的我国未来10年经济危机风险大增的理由中,可分析得出其一是外汇造成经济指标的风险,而且主要是对美国的汇率。表1.1.1和图1.1.1采用了直接标价法,即2011年下半年中1美元兑6.383元人民币。表1.1.1和图1.1.1观察到:中国对美国的汇率在08年的下
12、半年至10年的上半年波动非常小,08到11年总体呈缓慢下降状态,波动起伏较小。由此,可得出:我国对美国的汇率在08至11年间是逐年小幅度下降的,我国的汇率降低会导致人民币对外升值与对内贬值。汇率下降,能起到促进出口、抑制进口的作用,汇率下降会引起国内价格总水平的提高,汇率对长期资本流动影响较小。从短期来看,汇率贬值;资本流出。所以,汇率是重要的经济指标,且对外汇率是逐年缓慢下降的。因素2、3:进口、出口总额表1.2.1 进口、出口总额表08上半年08下半年09上半年09下半年10上半年10下半年11上半年11下半年进口总额(亿美元)1110.301270.52869.591133.661175
13、.311455.451457.51707.95出口总额(亿美元)947.83941.23707.42965.721082.351240.831380.771521.59图1.2.1 进口总额图图1.2.2 出口总额图图1.2.3进口、出口总额图分析:进口指向非居民购买生产或消费所需的原材料、产品、服务,目的是获得更低成本的生产投入,或者是谋求本国没有的产品与服务的垄断利润。出口指向非居民提供它们所需的产品和服务,目的是扩大生产规模、延长产品的生命周期。由它们的含义就可知道其严重的影响了经济,是经济指标的重要因素之一。由表1.2.1、图1.2.1、1.2.2、1.2.3可分析:进口额、出口额有小
14、波动,在09上半年轻微下降,而09上半年至11下半年总体呈上升趋势。出口额同时期大于进口额,而且出口额和进口额增长趋势保持同变化。因素4:社会消费社会消费主要包括:GDP、PPI、CPI等,我们就这几个构成社会消费的重要因素进行分析。表1.4.1 GDP总值时间(半年)08上08下09上09下10上10下11上11下 GDP(亿元)140477.6173567.6148203.6192699.4174878.8226634205775.4265788.3图1.4.1 GDP总值表1.4.2 社会消费(GDP、PPI、CPI)增长率数据表2008年-2011年我国GDP、PPI、CPI增长率数据
15、年份GDPPPICPI08上半年10.35%8.03%7.9%08下半年7.90%3.90%3.90%09上半年6.10%-5.40%-0.47%09下半年9.80%-4.80%-0.30%10上半年11.10%5.67%2.56%10下半年9.70%5.07%4.10%11上半年9.65%6.97%5.40%11下半年9.00%5.08%5.44%图1.4.2社会消费(GDP、PPI、CPI)增长率数据图分析:GDP即英文gross domestic product的缩写,也就是国内生产总值. GDP是宏观经济中最受关注的经济统计数字,因为它被认为是衡量国民经济发展情况最重要的一个指标。PP
16、I = Producer Price Index,生产者物价指数。生产者物价指数(Producer Price Index, PPI)亦称 工业品出厂价格指数,是一个用来衡量制造商出厂价的平均变化的指数,它是统计部门收集和整理的若干个物价指数中的一个,市场敏感度:非常高。如果生产物价指数比预期数值高时,表明有通货膨胀的风险。如果生产物价指数比预期数值低时,则表明有通货紧缩的风险。费物价指数英文缩写为CPI,是根据与居民生活有关的产品及劳务价格统计出来的物价变动指标,通常作为观察通货膨胀水平的重要指标。CPI过高始终不是好事,高速经济增长率会拉高CPI,但物价指数增长速度快过人民平均收入的增长速
17、度就一定不是好事,而一般平均工资的增长速度很难超越3-4%。在表1.4.1和图1.4.2中,GDP的数值是逐年缓慢上升的,我国的国内生产总值是逐年增加的。可作为我国经济指标的重要因素。表1.4.2、图1.4.2所给出的社会消费(GDP、PPI、CPI)增长率数据中,可以看出:GDP、PPI、CPI的增长率在同一时期上的增长趋势是相似的,作为社会消费的重要因素,有着共同的相关性。社会消费(GDP、PPI、CPI)增长率在09年上半年处于最低点,而后逐年稳定上升。GDP、PPI、CPI同趋势的影响着经济指标。因素5:国房景气指数值表1.5.1国房景气指数值时间(半年)08上08下09上09下10上
18、10下11上11下国房景气指数值104.15299.98295.37101.273104.525103.485102.713100.343图1.5.1国房景气指数值分析:国房景气指数也称国房指数,是“全国房地产开发业综合景气指数”的简称,这是国家统计局在1997年研制并建立的一套针对房地产业发展变化趋势和变化程度的综合量化反映的指数体系,该指数体系是由8个分类指数合成运算出来的综合指数。是重要的经济指标。表1.5.1和图1.5.1中,09年上半年处于0811年中的最低,08上半年至09上半年呈直线下降趋势,而在09上半年至10上半年呈直线上升。10上半年至11下半年缓慢下降。总体上,08上半年
19、至11下半年的国房景气指数虽然波动很大,但是,数据的波动的逐渐减小的。因素6:固定资产投资完成额表1.6.1 固定资产投资完成额表时间(半年)08上08下09上09下10上10下11上11下固定资产投资完成额(月平均:亿元)68401.62103889.591321.1613354.43114187.38163952.6292512.47226341.92图1.6.1 固定资产投资完成额图分析:固定资产投资完成额,又称固定资产投资额。是以货币形式表现的在一定时期内建造和购置固定资产的工作量以及与此有关的费用的总称。它是反映固定资产投资规模、结构和发展速度的综合性指标,又是观察工程进度和考核投资
20、效果的重要依据。表1.6.1和图1.6.1中固定资产投资完成额总数波动较大。这些波动也表明了我国在固定资产投资规模、结构和发展速度中变动。因素7:社会消费品零售总额表1.7.1社会消费品零售总额时间(半年)08上08下09上09下10上10下11上11下社会消费品零售总额(亿元)95393.18551681884.372669.466631.558711.25744551042.7图1.7.1社会消费品零售总额分析:社会消费品零售总额所计量的是各种经济类型的商业由于经济的发展和社会的进步,特别是社会主义市场经济的建立,商品生产和商品交换的领域进一步扩大,用以确立和描述各类消费品市场对居民和社会
21、集团出售商品总和的商品零售额指标的口径范围也作了相应的调整。由表1.7.1和图1.7.1社会消费品零售总额逐年缓慢减少。各种经济类型的商业得到相应调整。4.2 问题2的模型建立与求解:4.2.1 模型的准备(1)经济指标根据我们收集到影响经济指标的风险的相关因素的数据,用主成分分析法,建立风险与相关经济指数的数学模型,用于问题3风险度的求解。在建立模型后,可求出与风险相关的具体系数。进而说明这些在影响经济指标中的重要性。以下是我们收集到的数据:表 4.2.1 从2008年到2011年经济指标的相关数据因素汇率进口额(亿美元)出口额(亿美元)国房景气指数值固定资产投资完成额(月亿)GDP总值社会
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