Pengantar Ekonometrika
BAB
VI
BENTUK-BENTUK FUNGSI REGRESI
DAN PENAKSIRANNYA
Oleh:
RANA YUSPITA
1305102010044
FAKULTAS
PERTANIAN
UNIVERSITAS
SYIAH KUALA
DARUSSALAM,
BANDA ACEH
2015
BAB VI
BENTUK-BENTUK FUNGSI
REGRESI DAN PENAKSIRANNYA
6.1 Bentuk-bentuk
Fungsi Model Regresi
Dalam analisis digunakan istilah regressand yang berarti variable
tergantung (depent variable) dan regresssors yang berarti variable bebas
(independent variables) atau variable
penjelas (explanatory variables).
1. Model-model:
Double-log, Log-linear, atau constant-elasticity
Perhatikan model
berikut:
Yi =
αoXi-βeui
Atau dapat
ditulis menjadi:
LnYi
= Lnαo – βLnCi + Ui
Dimana
Ln = Logaritma natural yaitu log dengan basis e;e = 2,718. Fungsi
ini merupakan fungsi linier dalam log, karena variable In Y adalah fungsi
linier variable In X. Istilah matematisnya adalah model *log-log* (double-log)
atau model “log-linier” (log-linear).
Model
di atas dapat ditulis menjadi Yi* = α –βXi* +Ui,
dimana, Yi* = LnYi,
Xi* = LnXi dan α = Lnαo. Penaksir-penaksir
OLS,
o
dan
yang diperoleh merupakan penaksir-penksir α
dan β yang memenuhi sifat BLUE.
Model “log-linier” memiliki dua sifat khusus , yaitu:
(a) Model
ini mengasumsikan bhwa koefisien elastisitas antara Y dan X (yaitu β) adalah
konstan. Model ini disebut “model elastisitas konstan* (constant elasticity model).
(b) Walaupun
dan
merupakan penaksir-penaksir yng tidak bias
terhadap α dan β, namun “antilog”-nya (yaitu
o)
merupakan penaksir yang bias (biased estimator). Meskipun demikian,
o
merupakan penaksir yang konsisten bagi
o.
Biasanya analisis ekonomi difokuskan pada
slope, yakni β, sehingga tidak perlu dirisaukan meskipun
o
merupakan penaksir yang bias.
2. Model-model
Semilog
Dua bentuk model
berikut ini disebut model semilog, yaitu:
LnYi = αo + α1Xi
+ Ui, dan
Yi
= βo + β1LnXi + Ui
Pada model yang pertama terlihat bahwa slope (α1)
mengukur perubahan proporsional Y sebagai akibat perubahan absolute X, yaitu:
α1 =
(LnYi) = (
)
(
)
= (
)
(
)
= 
Oleh karena itu,
α1
= Perubahan Proporsional Y
Perubahan absolute Y
3. Model-Model
Hiperbola atau Model Transformasi Terbalik
Model-model ini disebut
model “Transformasi terbalik” (Recipro-cal
Transformation):
Yi = α+ β (
)
+ Ui
Jika α dan β positif, menunjukkan Y menurun secara nir-linier
bila X menigkat. Y menurun secata kontinyu dengan meingkatnya X, kemudian
mendekati nilai asimptotik konstan sebesar intercept model.
Model semacam ini mempunyai nilai asimptotik atau nilai limit (limit value) sebesar α dimana nilai
variable terikat ditentukan oleh nilai X.
Bentuk lain dari model hiperbola adalah model log-hiperbola
seperti berikut ini:
LnYi = α – β (
)
+ Ui
Atau Yi = eα-β/Xi Ui
6.2 Pemilihan Bentuk Fungsi
Dalam memilih bentuk
fungsi yang cocok diperlukan kombinasi beberapa kriteria yang ada dalam teori
ekonomi, seperti goodness of fit, dan kesederhanaan. Tidak ada aturan yang
pasti untuk menentukan bahwa suatu bentuk fungsi adalah yang paling cock pada
masalah tertentu. Namun ada baiknya memperhatikan beberapa kriteria umum
berikut ini:
1. Dalam
memilih bentuk fungsi harus memakai basis teori ekonom. pada hakikatnya tujuan
ekonometrika adalah memberikan isi empiris teori ekonomi. Kalau pemilihan
bentuk fungsi hanya berdasarkan pada “keindahan” bentuknya saja, tanpa pembenaran
secara teoritis, maka yang diperoleh hanya sekedar “suatu pengukuran tanpa
teori”. Pendekatan semacam ini bukanlah analisis ekonometri.
2. Bila
terdapat dua bentuk fungsional yang cocok dan bisa menjelaskan suatu masalah
dengan sama baiknya, maka lebih baik memilih bentuk yang lebih sederhana.
Walaupun tidak selalu bisa ditentukan bentuk mana yang lebih sederhana, namun
cukup masuk akal untuk mengatakan bahwa semakin sedikit jumlah parameter nya,
berarti semakin sederhana bentuk suatu fungsi.
3. Bentuk
fungsi harus mencakup (fit) data dengan sebaik-baiknya, model yang dihasilkan
akan memiliki kekuatan prediksi yang baik. Kriteria ini disebut goodness of fit
yang didasarkan pada nilai R2. Semakin besar R2, maka
semakin banyak proporsi variasi variabel terikat yang bisa dijelaskan oleh
variasi variabel-variabel bebasnya.
6.3 Pengujian Linieritas
Ada 3 cara uji
linearitas suatu model, yaitu:
1. Menguji
hipotesis linier dengan hipotesis alternatif yang mengasumsikan suatu fungsi
pangkat derajat tertentu.
Contoh : Ada dua pilihan bentuk fungsi, yaitu:
Linier : Yi = α
+ βi Xi + Ui, dan
Kubik : Yi = α
+ βi Xi + β2 Xi2
+ β3 Xi3 Ui
Bila
ingin menguji hipotesis, bahwa persamaan regresi populasi adalah linier dengan
hipotesis alternatif yang menyatakan persamaan regresi diwakili oleh fungsi
polinomial derajat tiga, maka rumusan hipotesisnya adalah:
Ho : β2 = β3
= 0, model sebenarnya adalah linier
Ha : Ho salah.
Untuk menguji hipotesis nol: β2
= β3 = 0, diperlukan perhitungan statistik-F :
RSSQ
/ (N-Q)
2. Implikasi
dari bentuk linier adalah bahwa lereng dan intercept persamaan regresi harus
tetap konstan untuk seluruh nilai variabel bebasnya. Untuk menguji hal ini,
sampel dibagi menjadi dua subsampel, kemudian ditaksir slope dan intercept
antara kedua subsampel tersebut. Apabila hasil pengujian menunjukkan ada perbedaan
yang berarti, maka persamaan regresi populasi seharusnya tidak linier.
Subsampel 1: X1, X2,
..., Xm
Subsampel
2: Xm+1, X m+2, ..., XN
Untuk
menetapkan model regresinya digunakan variabel “dummy”, yaitu:
Yi = α + βi
Xi + β2 Di1 + β3(Xi
Di1) + β4 Di2 + β5(Xi
Di2) + Ui
D1
= 1 jika i merupakan subsampel 1
0
jika bukan subsampel 1 (otherwise)
D2
= 1 jika i merupakan subsampel 2
0
jika bukan subsampel 2
Selanjutnya
hipotesis tentang linieritas dapat diuji sebagai berikut:
Ho
: β2 = β3 = β4 = β5 =0
Ha
: Ho salah.
Persamaan
regresi subsampel pertama, adalah:
Yi = (α + β2)
+ (β1 + β3) Xi + Ui
Sedangkan
persamaan regresi subsampel kedua, adalah:
Yi = (α + β4)
+ (β1 + β5) Xi + Ui
Jika Ho
benar, kedua persamaan itu mempunyai
intercept (= α) maupun slope (=β1)
yang sama. Untuk menguji Ho, digunakan statistik-F seperti
cara (1).
3. Pengujian
linieritas dapat dilakukan dengan mengamati pola-pola faktor residu (e1).
Biasanya, asumsi faktor-faktor gangguan menyatakan bahwa faktor-faktor
gangguan tersebar secara random di sekitar garis regresi populasi,
atau faktor-faktor gangguan cenderung tidak memiliki pola khusus, jika garis
regresi populasi tidak liier, maka sebaran random disekitargaris lurus. Oleh
karena itu, cara yang paling umum untuk menguji pola sebaran faktor gangguan
adalah degan menggambar faktor-faktor residu dan variabel terikat yag diamati
dalam satu kuadran.
6.4 Waktu sebagai Pendeteksi Kecenderungan (Trend Variable)
Variabel
waktu dimasukkan ke dalam model berdasarkan alasan-alasan berikut:
1. Variabel
trend (variabel waktu) merupakan pengganti bagi variabel dasar yang tidak dapat
diamati secara langsung namun disadari mempunyai pengaruh rterhadap variabel
terikat.
2. Perhatian
juga dapat difokuskan untuk mengamati perilaku variabel terikat, selama periode
waktu tertentu. Tujjuannya bukan untuk meneliti penyebab terjadinya
kecenderungan naik atau turun, tapi untuk memperoleh gambaran mengenai pola
data sepanjang kurun waktu tertentu.
Bentuk-bentuk Fungsi Alternatif
yang Digunakan dalam Persamaan Trend
(a).
Persamaan-trend linier: Yt = α+βt+Ul
Dalam bentuk ini, β adalah suatu konstan
yang menunjukkan perubahan absolut dalam Y per satuan waktu. Dalam kasus
normal, yaitu β positif berarti pertambahan t memperlambat tingkat pertumbuhan
akumulatif dari variabel terikat Y
(b).
Persamaan-trend eksponensial :
Contoh : Yt = α+βeτt
Yt= α+β-τt
Yt= α+β(1-e-τt)
α,
β, dan τ adalah konstanta-konstanta positif persamaan trend di atas.
(c).
Persamaan-trend logistik:
Yt 
6.5 Penaksiran
Model-model Regresi Nir-linier
6.5.1. Model Linier
Intrinsik
(a).
Transformasi dari Model Polonomial
Yi = β0+β1+Xi+β2Xi2+...+βnXin+Ui
Dimana
Xi adalah nir-stokastik dan Ui memenuhi semua asumsi
model regresi linier klasik.
Untuk
penaksiran OLS, variabel-variabel nir-linier di beri label baru misalnya X2
= Z1, X3 = Z2
Sehingga
menghasilkan persamaan linier
Yi
= β0 + β1Xi +β2Z1i + β3Z2i...
+ Ui
(b).
Transformasi dari Model Elastisitas Konstan
Berbentuk double-log
Hubungan
nir-linier: Y = αX1β1 X2β2
Log
Y= log α + β1 log X1 + β2 log X2
Atau
dalam bentuk linier:
Y*
= α* + β1X1* + β2X2*
Faktor
gangguan dimasukan dalam 2 cara
Dalam
bentuk perkalian Yi = αX1β1 X2β2
Ui
Dalam
bentuk penambahan Yi = αX1β1 X2β2
+ Ui
Model
model linier intrinsik, yaitu model dengan bentuk multiplikatif:
Yi
= α X1β1 X2β2
Ui
Untuk
fungsi ini tidak dapat ditetapkan E(U) = 0 karena kalau ditetapkan demikian,
fungsi tersebut akan lenyap, mengingat secara rerata merupakan perkalian dengan
nol. Sebagai gantinya disarankan mengambil salah satu dari bentuk berikut :
Yi
= α X1β1 X2β2 10Ui (6.1)
Atau
Yt
= α X1β1 X2β2 eUi (6.2)
Bentuk
(6.1) menggunakan logaritma dengan basis 10, sedangkan bentuk (6.2) menggunakan
logaritma dengan basis “e” (logaritma natural). Bentuk-bentuk ini dapat
digunakan untuk keperluan transformasi, sehingga:
Y*=α
+ β1X1* + β2X2* +
Ui (6.3)
Dimana
tanda “bintang” menunjukkan bahwa variabel yang bersangkutan dalam logaritma
(basis 10 ataupun basis e) dari nilai nilai variabel aslinya. Dengan bentuk
ini, dapat diterapkan asumsi faktor gangguan:
E[Ui]
= 0, E[Ui2] = σu2 , E[UiUj]
= 0 untuk i ≠ j, dan E[UX] = 0
α*
= log α , dan anti log-nya :
α
= eα* (kalau logaritma natural)
Jadi
taksiran α akan menjadi :
Tapi
adalah
penaksir yang bias terhadap α
Jadi
dalam model ini:
E(Y)
≠ α X1β1 X2β2
Karena:
E(eU)
≠ eE(U) = e0 = 1
Artinya,
E(eU) ≠ 1 tapi sama dengan nilai konstanta selain 1,
Sehingga:
E[Y] = α E[eu] X1β1X2β2 = (αC) X1β1X2β2
E[Y] = α E[eu] X1β1X2β2 = (αC) X1β1X2β2
(
dimana “c” menunjukkan beberapa nilai konstan )
6.5.2. Model Nir-linier
Intrinsik
(a).
Model Elastisitas Konstan Aditif
Yi = α X1β1X2β2
+ Ui (6.4)
Dalam
hal ini tidak ada transformasi yang dapat mengubah model (6.4) menjadi bentuk
hubungan linier dalam parameternya. Akan tetapi jika X1 dan X2
adalah nir-stokastik dan Ui memenuhi semua asumsi model regresi
linier klasik, maka metode “maximum likelihood” digunakan untuk menaksir model
semacam itu.
Dengan
anggapan bahwa Ui berdistribusi normal, fungsi log “likelihood”
untuk sampel yang berukuran N adalah
L=
[Σ(Yi-α X1β1 X2β2
) 2]
(b).
Fungsi Produksi CES (Constant Elasticity of Substitution)
Q1 = A [αKi-τ
+ (1- α) Li-τ]-v/τ eUi (6.5)
6.5.3. Aplikasi
Penaksiran Model-model Elastisitas Konstan
Contoh
:
Tabel 6.2 menunjukkan total investasi bersih (I),
dalam miliar rupiah dan tingkat bunga (i) dalam persen. Fungsi total investasi
bersih untuk seluruh perekonomian diasumsikan berbentuk :
I = f(i) = α(i)β.
Hasil
perhitungan ditunjukkan pada Tabel 6.2 :
Tabel 6.2. Tabel Kerja
untuk Model : I = α(i)β

(i)

logeα
= {Ȳ - (-1,2965)(1,5175)} = 3,0812
(ii)
R2 =
=
= 0,93
(iii)
=
=
= 0,0379
(iv)
Var (β) =
=
= 0,0141
Jadi, SE(β)
= 0,1188
(v)
Hasil-hasil regresi
tersebut dapat disajikan sebagai berikut:
loge I
= 3,0801 – 1,2957 loge (I) R2 = 0,93
(0,1188)
atau: Ȋ = α* (i) -1,2965 dimana, α* log e = 3,0801
Hasil-hasil
tersebut menunjukkan bahwa elastisitas Investasi terhadap tingkat bunga
(interest elasticity) adalah : -1,2965. Ini berarti permintaan akan investasi
“elastis” terhadap perubahan tingkat bunga, dan hasil elastisnya nyata
(significant) secara statistik.
Dalam teori ekonomi dikatakan bahwa
bila β1+β2 = 1 makan proses produksi termasuk constant
return to scale. Untuk menguji sifat “returns to scale” fungsi produksi dapat
dilakukan dengan uji-t menggunakan statistik berikut ini :
t=
Jika nilai-t dihitung lebi besar daripada nilai-t kritis yang
dipilih pada tingkat significant tertentu, maka hipotesis yang mengatakan “constant return to scale” ditolak.
6.5.4 Penaksiran Fungsi
yang Mengandung Kendala (Constraint)
Sering kali model yang akan
diestimasi berupa model yang mengandung kendala atau batasan (restrictions).
Misalnya, secara a priori diketaui bahwa fungsi produksi yang diamati adalah Qi
= AiIβ1Kiβ2Ui mempunyai sifat “constant return to scale”, sehingga kendala (constraint) β1+ β2 = 1 harus dipenui dalam
menaksir β1 dan β2 .
Dalam
kasus restriksi
Dalam kasus restriksi linier yang sederhana semacam
ini, modifikasi dapat dilakukan terhadap prosedur penaksiran menjadi seperti
berikut ini :
Fungsi
produksi: Qi = A Liβ1 Kiβ2Ui
Loge Qi = loge A +β1
loge Li + β2 loge Ki +
loge Ui
Substitusikan
β2 = 1 - β1
Loge
Qi = loge A + β1 loge Li +
(1- β1) loge Ki + loge Ui
Sehingga
:
Loge Qi - loge Ki = loge A + β1 (loge
Li - loge Ki) + loge Ui
Loge
= loge A
+ β1 loge
+ loge Ui
=
[(log Q-log Q)-(log K-log K)]
Anggaplah:
∑(Ii-ki)² ∑Ii²-2∑Iiki+∑ki²
Untuk memperjelas masalah ini,
perhatikan contoh hipotesis mengenai penaksiran fungsi produksi Cobb-Douglas
dengan “constant returns to scale” berikut
ini.
Contoh 3:
Berikut ini tersedia
data dari 28 perusahaan yang membentuk logaritma, sebagai berikut:
Data
ini dapat diubah menjadi bentuk deviasi sebagai berikut :
∑(Ii-ki)² ∑Ii²-2∑Iiki+∑ki²
20 – 2 (10) + 30 30
atau:
Jadi, taksiran fungsi produksi “constant returns to scale” adalah:
Qi
= A* Li⁰'⁶⁷ Ki⁰'³³
Dengan
demikian, taksiran fungsi produksi dengan restriksi“constant returns to scale” adalah:
Qi
= e¹³'³ Li⁰'⁶⁷ Ki⁰'³³
Kalau restriksi “constant
returns to scale” ditiadakan, maka
dengan data yang sama, diperoleh taksiran:
Qi
= e¹⁵'⁰
Li⁰'⁶⁰ Ki⁰'³³
Masalahnya, bagaimana menguji validitas restriksi
β1+β2=1
Validitas restriksi dapat diuji dengan menerapkan
uji-F menurut prosedur berikut:
Misalnya ∑e₁²
= RSS, jumlah kuadrat residu (residual
sum of square) dari fungsi tanpa
restriksi
∑e₂²
= RSS dari fungsi dengan restriksi
n =
jumlah pengamatan
k =
jumlah parameter dalam fungsi “tanpa restriksi”
m = jumlah
restriksi linier yang dimasukkan (dalam contoh ini adalah 1).
Maka:
∑e₁²
/ (n-k)
yang
mengikuti distribusi F dengan derajat bebas: m, (n-k).
Jika nilai F hitung secara statitik
tidak signifikan maka hipotesis yang menyatakan restriksi linier itu valid
tidak ditolak. Jika nilai F hitung signifikan secara statistic, maka hipotesis
yang menyatakan parameter-parameter itu merupakan restriksi linier ditolak;
dengan demikian fungsi “dengan restriksi” berbeda dengan fungsi “tanpa
restriksi”.
6.6. Metode Alternatif untuk Menaksir Fungsi
Produksi Cobb-Douglas
Paling sedikit ada lima metode untuk
menaksir parameter-parameter fungsi produksi Cobb_Douglass (C-D), sesuai
alternative asumsi dan masalah ekonometri.
a. Metode
pertama, menaksir fungsi produksi alam dalam bentuk log-lignier. Metode ini
membutuhkan beberapa asumsi lanjutan, misalnya berkaitan dengan “returns to scale” yang menimbulkan
beberapa masalah dalam penaksiran. Masalah-masalah yang akan muncul dalam
menaksir fungsi C-D adalah: penyimpangan simultan, multikolinieritas, dan
heteroskedastisitas.
b. Metode
kedua, menaksir fungsi produksi melalui “persamaan yang menunjukkan intensitas
penggunaan input” (intensive form equation),
yaitu suatu persamaan yang menghubungkan antara output tenaga kerja dengan
nisbah capital tenaga kerja. Asumsi yang mendasari pengubahan bentuk fungsi
produkski menjadi intensive form equation
yaitu asumsi constant returns to
scale:
Ki
Metode ini dapat menghilangkan masalah
multikolinieritas dan heteroskedastisitas, tetapi membutuhkan asumsi dasar
tentang constant returns to scale,
sehingga tidak dapat digunakan untuk menguji increasing returns to scale ataupun decreasing returns to scale.
c. Metode
ketiga, metode yang didasarkan pangsa (share)
penghasilan tenaga kerja dalam output total, dengan mengamsusikan constant returns to scale, bersama-sama
dengan asumsi persaingan sempurna dan maksimisasi keuntungan,.
Metode
ini pada dasarnya adalah pendekatan klasik dalam penaksiran fungsi C-D. dalam
keseimbangan klasik diperlukan persyaratan bahwa produktivitas marjinal sama
dengan upah riil:
δLi Li
p
δKi
Li
p
(w=upah, ῑ=tingkat
bunga, p=harga produk).
Dengan tambahan asumsi constant returns to scale:
pQi
β2 = 1- β₁
Dengan cara ini, pangsa penghasilan merupakan taksiran
langsung untuk β₁
maupun β2, berdasarkan asumsi-asumsi ekonomi klasik. Parameter ini di ditaksir
dengan data silang waktu (cross section) atau
data runtun waktu (time series). Hasilnya
merupakan rerata ukur dari pangsa penghasillan yang dihitung setiap satuan
produksi atau setiap periode. Metode ini tidak memelukan data input capital,
tetapi tergantung pada asumsi constant
returns to scale, sehingga tidak dapat digunakan untuk menguji hipotesis
tentang returns to scale lainnya.
d. Metode
keempat, masih didasarkan pada asumsi klasik. Metode ini memanfaatkan
persamaan-persamaan produktivitas marginal (i) dan (ii) dari metode ketiga
diatas. Persamaan (i) menunjukkan fungsi log-linier antara output per tenaga
kerja dengan upah riil:
Li p
Fungsi ini dapat diestimasi untuk mendapatkan
koefisien elastisitas, β, dengan cara menambahkan faktor gangguan stokhastik,
Ui. Dengan penambahan, fungsi diatas menjadi:
Li p
Dalam mengestimasi fungsi tersebut harus memenuhi
syarat a=1. Metode ketiga dan keempat dapat menghilangkan masalah bias
simultan, multikolinieritas, dan heteroskedasititas, tetapi membutuhkan
asumsi-asumsi: constant returns to scale,
persaingan sempurna dan maksimisasi keuntungan. Pilihan terbaik dari
berbagai metode diatas, akhirnya tergantung pada apa yang dapat diasumsikan dan
apa yang diselidiki. Sampai sekarang masih sedikit penelitian yang bisa
menunjukkan taksiran mana yang paling mendekati nilai parameter sesungguhnya.
e. Metode
kelima, fungsi C-D ditransformasikan menjadi model persamaan simultan untuk
menaksir koefisien-koefisien elastisitasnya. Model ini terdiri dari tiga
persamaan:
Q₁
= A Liᵝ¹ Kiᵝ² eˇⁱ
δLi
Li p
δLi
Li p
dengan mengambil logaritmanya:
log Q₁
= A + β₁
log Li+ β₂
log Ki + Ui
p
log Q₁
= - log β₂
+ log Ki + log ῑ + Wi
bentuk persamaan logaritma diatas merupakan bentuk
structural sebuah sistem persamaan yang mengandung log Q₁,
log L₁,
dan log K₁
sebagai variabel-variabel endogen, serta log (w/p) dan log (ῑ/p) sebagai
variabel eksogen, dengan asumsi adanya persaingan sempurna. Oleh karena sistem
persamaan tersebut tidak bisa diidentifikasikan, maka berbagai restriksi
dimasukkan untuk menaksir model simultan tersebut.





