8  Autocorrelación

Objetivos

Al finalizar este capítulo el lector debería ser capaz de:

  • Explicar por qué la autocorrelación (o correlación serial) es el análogo en series temporales de la heterocedasticidad, y articular qué efecto tiene —y cuál no tiene— sobre el insesgamiento, la eficiencia y los errores estándar del estimador MCO.
  • Escribir el modelo AR(1) para los errores, \(u_t = \rho\,u_{t-1} + \varepsilon_t\), enunciar la condición de estacionariedad \(|\rho|<1\) y derivar la media, la varianza y las autocovarianzas estacionarias.
  • Detectar autocorrelación de primer orden de manera visual (gráfico temporal de residuos, gráfico de retardos \(\hat u_t\) frente a \(\hat u_{t-1}\)) y formal (contraste de Durbin-Watson), utilizando las cotas \(d_L\) y \(d_U\) de las tablas y reconociendo las regiones de indeterminación.
  • Reconocer las situaciones en las que el test de Durbin-Watson no es válido (presencia de retardos de la variable dependiente entre los regresores) y aplicar el h-test de Durbin como alternativa.
  • Aplicar el procedimiento iterativo de Cochrane-Orcutt para obtener estimaciones eficientes por MCG factibles bajo errores AR(1), y comprender el papel de la modificación de Prais-Winsten para la primera observación.
  • Implementar el flujo de trabajo completo en R con lmtest::dwtest() y orcutt::cochrane.orcutt(), contrastando los resultados de MCO con los corregidos sobre una regresión trimestral simulada de ventas frente a publicidad.

Pregunta motivadora

¿Por qué las regresiones trimestrales de ventas sobre publicidad casi siempre producen estadísticos \(t\) demasiado optimistas?

Imaginemos a un analista de marketing que regresa las ventas trimestrales sobre el gasto en publicidad y una tendencia temporal, obtiene un estadístico \(t\) de \(7{,}4\) sobre el coeficiente de publicidad y reporta con orgullo un efecto “altamente significativo”. El consejo de administración aprueba un aumento del presupuesto del 30 % y, al año siguiente, las ventas decepcionan. ¿Qué ha fallado? Muy a menudo, la respuesta es autocorrelación: los errores en el trimestre \(t\) están correlacionados con los errores en \(t-1\), los errores estándar de MCO son demasiado pequeños y el estadístico \(t\) está inflado. Este capítulo trata precisamente de cómo diagnosticar y corregir ese problema.

8.1 Contexto: del corte transversal a la serie temporal

los capítulos 1-7 cada observación era un individuo (un trabajador, una empresa, un hogar, una provincia) muestreado en un único momento del tiempo. Indexábamos las observaciones por \(i = 1,\dots,n\). Las series temporales son distintas: hay una sola unidad —un país, una empresa, un mercado— observada repetidamente a lo largo de períodos discretos. Sustituimos el índice \(i\) por \(t = 1,\dots,n\) y el modelo poblacional se convierte en

\[ y_t = \beta_0 + \beta_1 x_{1t} + \beta_2 x_{2t} + \cdots + \beta_k x_{kt} + u_t. \]

En forma matricial, \(\mathbf{Y} = \mathbf{X}\beta + \mathbf{u}\), exactamente como antes —solo cambia el índice—. Un ejemplo típico es una serie mensual de datos de una empresa:

Mes Ventas \(y_t\) Publicidad \(x_t\)
Ene 2020 120 15
Feb 2020 135 18
Mar 2020 128 10
\(\vdots\) \(\vdots\) \(\vdots\)
Nov 2020 175 24
Dic 2020 190 30

Desde el punto de vista mecánico, casi todo lo aprendido en los capítulos 2-6 se traslada sin cambios: MCO sigue resolviendo \(\min_{\beta} \sum_t (y_t - \mathbf{x}_t'\beta)^2\); la interpretación por partialling-out es la misma; los regresores no lineales y cualitativos se comportan igual. Lo que cambia es la estructura del error. Dos errores \(u_t\) y \(u_s\) se refieren a la misma unidad económica observada en momentos distintos, y en general no hay razón para que sean incorrelados.

NoteRecordatorio del supuesto RLM.2 (muestra aleatoria) en contexto temporal

El supuesto RLM.2 en datos de corte transversal exigía que la muestra constara de \(n\) extracciones independientes: para todo par \(i\neq j\), \(\mathbb{E}[u_i\,u_j]=0\). El mecanismo que garantizaba RLM.2 era el muestreo aleatorio de una población fija: conocer \(u_i\) no aportaba información sobre \(u_j\).

En una serie temporal no hay muestreo aleatorio entre unidades. Los errores sucesivos \(u_t\) y \(u_{t+1}\) son generados por el mismo proceso que se despliega en el tiempo, y lo natural es que estén relacionados. Cuando \(\mathbb{E}[u_t\,u_s] \neq 0\) para algún \(t\neq s\) decimos que los errores están autocorrelacionados (o presentan correlación serial). ¿Influirá el shock no observado de demanda de enero sobre febrero? Casi con seguridad, sí —y esa es la definición operativa de autocorrelación.

El contraste con el capítulo 7 es útil. La heterocedasticidad es una patología transversal en la que \(\operatorname{Var}(u_i)\) depende de los regresores, pero los errores entre unidades son independientes. La autocorrelación es su prima temporal: los elementos fuera de la diagonal de la matriz de varianzas-covarianzas del error son no nulos, mientras que la diagonal puede o no permanecer constante. Ambas dejan a MCO insesgado, pero invalidan sus errores estándar.

8.2 Definición, estructura AR(1) y consecuencias

8.2.1 Definición

NoteDefinición (autocorrelación)

Diremos que las perturbaciones \(u_t\) presentan autocorrelación (o correlación serial) cuando

\[ \operatorname{Cov}(u_t, u_s) \neq 0 \quad \text{para algún } t \neq s. \]

La matriz de varianzas-covarianzas del vector \(\mathbf{u} = (u_1,\dots,u_n)'\) es entonces

\[ \operatorname{Var}(\mathbf{u}) = \begin{pmatrix} \sigma^2 & \gamma_1 & \gamma_2 & \cdots & \gamma_{n-1} \\ \gamma_1 & \sigma^2 & \gamma_1 & \cdots & \gamma_{n-2} \\ \gamma_2 & \gamma_1 & \sigma^2 & \cdots & \gamma_{n-3} \\ \vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ \gamma_{n-1} & \gamma_{n-2} & \gamma_{n-3} & \cdots & \sigma^2 \end{pmatrix}, \]

con al menos un elemento fuera de la diagonal \(\gamma_k = \operatorname{Cov}(u_t, u_{t-k}) \neq 0\).

Bajo los supuestos clásicos del modelo de regresión lineal con datos transversales, los elementos fuera de la diagonal son todos nulos y \(\operatorname{Var}(\mathbf{u}) = \sigma^2 \mathbf{I}_n\). La autocorrelación rompe esa simplificación.

8.2.2 El modelo AR(1): el caballo de batalla

A lo largo de todo el capítulo —y de la inmensa mayoría del trabajo aplicado de grado— utilizaremos un modelo concreto para la dependencia serial: el proceso autorregresivo de primer orden o AR(1):

\[ u_t = \rho\,u_{t-1} + \varepsilon_t, \qquad |\rho| < 1, \]

donde \(\varepsilon_t\) es un ruido blanco: \(\mathbb{E}[\varepsilon_t]=0\), \(\operatorname{Var}(\varepsilon_t) = \sigma_\varepsilon^2\) constante, \(\operatorname{Cov}(\varepsilon_t,\varepsilon_s)=0\) para \(t \neq s\) y (habitualmente) \(\varepsilon_t \sim \mathcal{N}(0,\sigma_\varepsilon^2)\). La condición \(|\rho|<1\) garantiza la estacionariedad del proceso, es decir, que su media, varianza y autocovarianzas no dependan del tiempo.

Un único parámetro \(\rho\) resume toda la estructura de dependencia. Bajo estacionariedad puede demostrarse:

\[ \mathbb{E}[u_t] = 0, \qquad \operatorname{Var}(u_t) = \frac{\sigma_\varepsilon^2}{1-\rho^2}, \qquad \operatorname{Cov}(u_t, u_{t-k}) = \rho^k \cdot \frac{\sigma_\varepsilon^2}{1-\rho^2}. \]

De modo que \(\gamma_k = \rho^k \sigma^2\) con \(\sigma^2 = \sigma_\varepsilon^2/(1-\rho^2)\): las autocovarianzas decaen geométricamente en el retardo \(k\). El signo de \(\rho\) clasifica el patrón:

  • \(\rho > 0\) (autocorrelación positiva). Los errores del mismo signo se agrupan. Un shock positivo persiste, y se atenúa suavemente: largas rachas de residuos positivos, seguidas de largas rachas de residuos negativos. Es con diferencia el caso más frecuente en datos macroeconómicos y empresariales.
  • \(\rho < 0\) (autocorrelación negativa). Los errores alternan en signo: cada shock positivo es seguido, con probabilidad desproporcionada, por uno negativo. Menos habitual, pero aparece en series de inventarios y en modelos donde el ajuste sobrerreacciona.
  • \(\rho = 0\) (sin autocorrelación). \(u_t = \varepsilon_t\) y los errores son ruido blanco: se recupera el caso transversal por defecto.

Los procesos de orden superior (AR(2), AR(\(p\)), ARMA, …) existen y se estudian en Econometría II; para nuestros propósitos el AR(1) basta para fijar las ideas y motivar los diagnósticos y correcciones que siguen.

8.2.3 Consecuencias para MCO

¿Qué efecto tiene la autocorrelación sobre el estimador MCO \(\hat{\beta}\)?

  1. MCO sigue siendo insesgado y consistente —siempre que la esperanza condicional esté correctamente especificada, esto es, \(\mathbb{E}[u_t \mid \mathbf{x}_t] = 0\)—. La autocorrelación afecta a los elementos fuera de la diagonal de \(\operatorname{Var}(\mathbf{u})\) y no desplaza la media del estimador respecto a \(\beta\). Las estimaciones puntuales no son el problema.
  2. MCO ya no es ELIO (BLUE). Pierde la propiedad de óptimalidad: ya no es el estimador lineal e insesgado de mínima varianza. Existe un estimador alternativo, el de Mínimos Cuadrados Generalizados (MCG), que sí lo es (§8.4).
  3. Los errores estándar habituales de MCO son incorrectos. La fórmula de manual \(\operatorname{Var}(\hat{\beta}) = \sigma^2 (\mathbf{X}'\mathbf{X})^{-1}\) presupone \(\operatorname{Var}(\mathbf{u}) = \sigma^2 \mathbf{I}_n\), supuesto que falla. Bajo autocorrelación positiva, los errores estándar reportados por MCO típicamente infravaloran la variabilidad muestral verdadera: los estadísticos \(t\) resultan demasiado grandes, los \(p\)-valores demasiado pequeños y los intervalos de confianza demasiado estrechos. Los “estadísticos \(t\) optimistas” de la pregunta motivadora son exactamente este artefacto.
WarningCausalidad frente a eficiencia: la trampa del retardo de la variable dependiente

Existe un caso en el que la autocorrelación va más allá de inflar los \(t\): destruye la identificación. Si la regresión incluye un retardo de la variable dependiente \(y_{t-1}\) y los errores son AR(1),

\[ y_t = \alpha\,y_{t-1} + \beta_0 + \beta_1 x_t + u_t, \qquad u_t = \rho\,u_{t-1} + \varepsilon_t, \]

entonces \(y_{t-1}\) depende de \(u_{t-1}\), y \(u_{t-1}\) está correlacionado con \(u_t\) a través de \(\rho\). El regresor queda correlacionado con el error, \(\mathbb{E}[u_t \mid y_{t-1}] \neq 0\), y MCO ya no es solo ineficiente: se vuelve sesgado e inconsistente. El coeficiente causal \(\beta_1\) deja de estar identificado. Es el primo temporal del sesgo de variable omitida del capítulo 3.

La intuición de por qué la autocorrelación positiva hace que los errores estándar de MCO sean demasiado pequeños merece reflexión: si los errores sucesivos contienen información sobre los siguientes, \(n\) observaciones correlacionadas aportan menos información independiente que \(n\) observaciones incorreladas. El tamaño muestral efectivo es menor que el nominal \(n\), pero la fórmula de MCO trata cada observación como si fuese una extracción fresca. La precisión reportada está, por tanto, exagerada.

8.3 Detección

Disponemos de dos cajas de herramientas complementarias: gráfica (rápida e intuitiva) y analítica (contrastes formales). El flujo de trabajo recomendado es mirar primero y contrastar después.

8.3.1 Métodos gráficos

Gráfico temporal de los residuos. Representamos \(\hat u_t\) frente a \(t\). Si los errores están incorrelados, los residuos deberían dispersarse aleatoriamente alrededor de cero —sin patrón visible, sin agrupamientos, sin ciclos manifiestos—. Si observamos rachas largas de residuos del mismo signo (muchos positivos consecutivos, luego muchos negativos), esa es la firma visual de \(\rho>0\). Si los residuos alternan en un patrón de diente de sierra, indica \(\rho<0\).

Gráfico de retardos. Representamos \(\hat u_t\) en el eje vertical frente a \(\hat u_{t-1}\) en el horizontal. Bajo \(\rho=0\) la nube no tiene pendiente; bajo \(\rho>0\) se inclina hacia arriba a la derecha (asociación lineal positiva); bajo \(\rho<0\) se inclina hacia abajo. Mecánicamente, esta es la imagen de la regresión MCO \(\hat u_t = \rho\,\hat u_{t-1} + \text{(ruido)}\), cuya pendiente es exactamente el estimador de \(\rho\) que utilizaremos a continuación.

Las tres formas de referencia son: una nube sin estructura (\(\rho\approx 0\)), una recta de pendiente positiva (\(\rho>0\)) y una recta de pendiente negativa (\(\rho<0\)). En la práctica del §8.5 veremos las tres.

8.3.2 El contraste de Durbin-Watson

El estadístico de Durbin-Watson (DW) es el contraste formal por excelencia para la autocorrelación de primer orden.

NoteDefinición (estadístico de Durbin-Watson)

\[ DW = \frac{\sum_{t=2}^{n} (\hat u_t - \hat u_{t-1})^2}{\sum_{t=1}^{n} \hat u_t^2}. \]

El contraste es de \(H_0: \rho = 0\) (incorrelación) frente a \(H_1: \rho \neq 0\) (autocorrelación), o bien frente a una alternativa unilateral.

Por qué \(DW \approx 2(1-\hat\rho)\). Desarrollamos el cuadrado del numerador:

\[ \sum_{t=2}^{n}(\hat u_t - \hat u_{t-1})^2 = \sum_{t=2}^{n} \hat u_t^2 \;-\; 2\sum_{t=2}^{n}\hat u_t \hat u_{t-1} \;+\; \sum_{t=2}^{n} \hat u_{t-1}^2. \]

Si la muestra es suficientemente grande, \(\sum_{t=2}^{n}\hat u_t^2 \simeq \sum_{t=2}^{n} \hat u_{t-1}^2 \simeq \sum_{t=1}^{n}\hat u_t^2\) (las tres sumas difieren a lo sumo en una observación). Dividiendo:

\[ DW \;\approx\; \frac{2\sum_{t=2}^{n}\hat u_t^2 - 2\sum_{t=2}^{n} \hat u_t \hat u_{t-1}}{\sum_{t=1}^{n}\hat u_t^2} \;=\; 2\left(1 - \frac{\sum_{t=2}^{n} \hat u_t \hat u_{t-1}}{\sum_{t=1}^{n}\hat u_t^2}\right) \;=\; 2(1 - \hat\rho), \]

donde \(\hat\rho = \sum_{t=2}^n \hat u_t \hat u_{t-1} \big/ \sum_{t=1}^n \hat u_t^2\) es la autocorrelación muestral de primer orden de los residuos. Puesto que \(\rho \in [-1,1]\), el estadístico vive en el intervalo \([0,4]\):

  • \(DW \simeq 0 \;\Leftrightarrow\; \hat\rho \simeq +1\) (autocorrelación positiva fuerte).
  • \(DW \simeq 2 \;\Leftrightarrow\; \hat\rho \simeq 0\) (incorrelación).
  • \(DW \simeq 4 \;\Leftrightarrow\; \hat\rho \simeq -1\) (autocorrelación negativa fuerte).

Cotas y regla de decisión. La distribución exacta de \(DW\) depende de la matriz de diseño \(\mathbf{X}\), de modo que Durbin y Watson tabularon una cota inferior \(d_L\) y una cota superior \(d_U\) (funciones de \(n\), del número de regresores \(k\) y del nivel de significación). La regla de decisión, para el contraste con alternativa unilateral \(H_1:\rho>0\), es:

Región Conclusión
\(0 < DW < d_L\) Se rechaza \(H_0\): autocorrelación positiva.
\(d_L < DW < d_U\) Zona de indeterminación.
\(d_U < DW < 4 - d_U\) No se rechaza \(H_0\): incorrelación.
\(4 - d_U < DW < 4 - d_L\) Zona de indeterminación.
\(4 - d_L < DW < 4\) Se rechaza \(H_0\): autocorrelación negativa.

Las dos zonas de indeterminación son inevitables: son el precio que se paga por no tener que asumir una matriz de diseño concreta. En software moderno (lmtest::dwtest() en R, por ejemplo), el contraste devuelve un \(p\)-valor exacto calculado para la \(\mathbf{X}\) observada, evitando el manejo de tablas. Las cotas se utilizan en ejercicios a mano; el \(p\)-valor, en el laboratorio.

TipEjemplo resuelto: cálculo manual de DW (accidentes y coches)

Una ciudad registra durante 10 años el número de pequeños accidentes \(Y_t\) y el número de coches matriculados \(X_t\):

\(Y\) 25 27 28 32 33 36 38 40 41 45
\(X\) 510 520 528 540 590 650 700 760 800 870

La estimación MCO del modelo \(Y_t = \beta_1 + \beta_2 X_t + u_t\) es

\[\hat Y_t = 2{,}5676 + 0{,}04937\,X_t,\qquad R^2 = 0{,}942.\]

Construimos la tabla de residuos y sus diferencias:

\(Y\) \(\hat Y\) \(\hat u_t\) \(\hat u_{t-1}\) \((\hat u_t - \hat u_{t-1})^2\) \(\hat u_t^2\)
25 27{,}7462 \(-2{,}7462\) — — 7{,}5416
27 28{,}2399 \(-1{,}2399\) \(-2{,}7462\) 2{,}2689 1{,}5374
28 28{,}6349 \(-0{,}6349\) \(-1{,}2399\) 0{,}3661 0{,}4030
32 29{,}2273 \(\phantom{-}2{,}7727\) \(-0{,}6349\) 11{,}6115 7{,}6879
33 31{,}6958 \(\phantom{-}1{,}3042\) \(\phantom{-}2{,}7727\) 2{,}1565 1{,}7010
36 34{,}6580 \(\phantom{-}1{,}3420\) \(\phantom{-}1{,}3042\) 0{,}0014 1{,}8010
38 37{,}1265 \(\phantom{-}0{,}8735\) \(\phantom{-}1{,}3420\) 0{,}2195 0{,}7630
40 40{,}0887 \(-0{,}0887\) \(\phantom{-}0{,}8735\) 0{,}9258 0{,}0079
41 42{,}0635 \(-1{,}0635\) \(-0{,}0887\) 0{,}9502 1{,}1310
45 45{,}5194 \(-0{,}5194\) \(-1{,}0635\) 0{,}2961 0{,}2697
18{,}7960 22{,}8435

El estadístico vale

\[DW = \frac{18{,}7960}{22{,}8435} \approx 0{,}823.\]

Para \(n=10\) y \(k=1\), las cotas al 5 % son \(d_L=0{,}879\) y \(d_U=1{,}320\). Como \(DW < d_L\), se rechaza \(H_0\) y se concluye que existe autocorrelación positiva. Usaremos este mismo ejemplo en §8.4 para ilustrar Cochrane-Orcutt.

8.3.3 Cuando DW falla: el h-test de Durbin

El contraste de DW descansa sobre dos hipótesis que a menudo quedan implícitas: el proceso del error es AR(1) y la regresión no incluye un retardo de la variable dependiente. El caso del retardo —discutido en el recuadro de advertencia del §8.2.3— es precisamente aquel en el que MCO se vuelve inconsistente, y en el que DW pasa a estar fuertemente sesgado hacia 2 (hacia la hipótesis nula de no autocorrelación), que es el peor comportamiento posible para un contraste diagnóstico.

Para modelos de la forma

\[ y_t = \alpha\,y_{t-1} + \beta_0 + \beta_1 x_{1t} + \cdots + \beta_k x_{kt} + u_t, \qquad u_t = \rho\,u_{t-1} + \varepsilon_t, \]

Durbin propuso el estadístico \(h\):

\[ h \;=\; \hat\rho \,\sqrt{\frac{n}{1 - n\,\widehat{\operatorname{Var}}(\hat\alpha)}} \;\sim\; \mathcal{N}(0,1) \quad \text{bajo } H_0:\rho=0, \]

donde \(\hat\alpha\) es el coeficiente MCO sobre \(y_{t-1}\) y \(\widehat{\operatorname{Var}}(\hat\alpha)\) es la varianza MCO habitual (la “incorrecta”). Suele utilizarse \(\hat\rho \approx 1 - DW/2\). Se rechaza \(H_0\) al nivel \(\alpha\) si \(|h| > z_{1-\alpha/2}\).

TipEjemplo resuelto: h-test de Durbin

Sea la estimación MCO con \(n=21\) observaciones:

\[\widehat Y_t = 1{,}3 + 0{,}97\,Y_{t-1} + 2{,}31\,X_t, \qquad \mathrm{se}(\hat\alpha) = 0{,}07, \qquad DW = 1{,}21.\]

Entonces \(\hat\rho \approx 1 - 1{,}21/2 = 0{,}395\), \(\widehat{\operatorname{Var}}(\hat\alpha) = 0{,}07^2 = 0{,}0049\) y

\[h = 0{,}395 \cdot \sqrt{\frac{21}{1 - 21 \cdot 0{,}0049}} = 0{,}395 \cdot 4{,}838 \approx 1{,}91.\]

Al 5 % el valor crítico es \(z_{0{,}975}=1{,}96\). Como \(|h|=1{,}91 < 1{,}96\), no se rechaza \(H_0\): no hay evidencia estadística de autocorrelación de primer orden. Una lectura ingenua del DW de \(1{,}21\) podría haber sugerido lo contrario, pero DW está sesgado en este modelo.

Existen otros contrastes —la prueba LM de Breusch-Godfrey, válida para órdenes superiores; la prueba portmanteau de Ljung-Box— que se cubren en Econometría II. Para esta asignatura, DW (o el \(h\) de Durbin cuando proceda) es la herramienta estándar.

8.4 Corrección: de MCG a Cochrane-Orcutt

Si MCO es ineficiente bajo AR(1), ¿qué debemos hacer? La respuesta es Mínimos Cuadrados Generalizados (MCG): transformar el modelo de modo que los errores transformados sean ruido blanco, y entonces aplicar MCO al modelo transformado.

8.4.1 La cuasi-diferenciación de MCG

Partimos del modelo y de su retardo multiplicado por \(\rho\):

\[ y_t = \beta_0 + \beta_1 x_t + u_t, \qquad \rho\,y_{t-1} = \rho\beta_0 + \rho\beta_1 x_{t-1} + \rho\,u_{t-1}. \]

Restando la segunda ecuación de la primera:

\[ y_t - \rho\,y_{t-1} = \beta_0(1-\rho) + \beta_1(x_t - \rho\,x_{t-1}) + (u_t - \rho\,u_{t-1}). \]

Por el supuesto AR(1), \(u_t - \rho\,u_{t-1} = \varepsilon_t\), que es ruido blanco. Definimos las variables cuasi-diferenciadas:

\[ y_t^* \;=\; y_t - \rho\,y_{t-1}, \qquad x_t^* \;=\; x_t - \rho\,x_{t-1}, \qquad \beta_0^{*} \;=\; \beta_0(1-\rho). \]

La regresión transformada

\[ y_t^* = \beta_0^* + \beta_1\,x_t^* + \varepsilon_t \]

tiene errores homocedásticos e incorrelados —se recuperan los supuestos clásicos del modelo de regresión—, y MCO sobre el modelo transformado es el estimador MCG, que es óptimo (BLUE).

La primera observación. La transformación tal como está escrita pierde la observación \(t=1\). Para conservarla, la modificación de Prais-Winsten la reescala de modo distinto:

\[ y_1^* = \sqrt{1-\rho^2}\,y_1, \qquad x_1^* = \sqrt{1-\rho^2}\,x_1, \qquad \text{cte}_1^* = \sqrt{1-\rho^2}. \]

El factor \(\sqrt{1-\rho^2}\) es justamente el que hace que \(\operatorname{Var}(u_1^*) = \sigma_\varepsilon^2\), igualándola al resto. En muestras pequeñas esto importa; en muestras grandes, descartar la observación 1 (“Cochrane-Orcutt en dos etapas”) es prácticamente equivalente.

En forma matricial, la transformación MCG se escribe de forma compacta como

\[ \mathbf{Y}^* \;=\; \begin{pmatrix} \sqrt{1-\rho^2}\,y_1 \\ y_2 - \rho\,y_1 \\ \vdots \\ y_n - \rho\,y_{n-1} \end{pmatrix}, \qquad \mathbf{X}^* \;=\; \begin{pmatrix} \sqrt{1-\rho^2} & \sqrt{1-\rho^2}\,x_{21} & \cdots & \sqrt{1-\rho^2}\,x_{k1} \\ 1-\rho & x_{22} - \rho\,x_{21} & \cdots & x_{k2} - \rho\,x_{k1} \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ 1-\rho & x_{2n} - \rho\,x_{2,n-1} & \cdots & x_{kn} - \rho\,x_{k,n-1} \end{pmatrix}. \]

Aplicando MCO a \((\mathbf{Y}^*, \mathbf{X}^*)\) se obtiene \(\hat{\beta}_{\text{MCG}}\).

8.4.2 El procedimiento iterativo de Cochrane-Orcutt

La pega: \(\rho\) es desconocido. Hay que estimarlo. El procedimiento de Cochrane-Orcutt (CO) es el algoritmo de MCG factibles más sencillo: alternar entre estimar \(\rho\) a partir de los residuos y reestimar \(\beta\) sobre los datos cuasi-diferenciados, hasta que \(\rho\) se estabilice.

NoteAlgoritmo: procedimiento iterativo de Cochrane-Orcutt
  1. Estimar el modelo original \(y_t = \beta_0 + \beta_1 x_t + \cdots + u_t\) por MCO y obtener los residuos \(\hat u_t\).
  2. Estimar \(\rho\) regresando \(\hat u_t\) sobre \(\hat u_{t-1}\) (sin término constante): \[\hat\rho = \frac{\sum_{t=2}^{n}\hat u_t\,\hat u_{t-1}}{\sum_{t=2}^{n}\hat u_{t-1}^2}.\]
  3. Construir las variables cuasi-diferenciadas \(y_t^* = y_t - \hat\rho\,y_{t-1}\) y \(x_t^* = x_t - \hat\rho\,x_{t-1}\) (y, en la variante Prais-Winsten, la primera observación reescalada por \(\sqrt{1-\hat\rho^2}\)).
  4. Aplicar MCO sobre \((y_t^*, x_t^*)\) para obtener nuevos coeficientes \(\hat{\beta}^{(2)}\) y nuevos residuos \(\hat u_t^{(2)}\).
  5. Volver al paso 2 con \(\hat u_t^{(2)}\) y actualizar \(\hat\rho\).
  6. Iterar hasta que \(\hat\rho\) converja (la variación entre iteraciones sea despreciable).

El vector final de coeficientes es la estimación MCG factible de Cochrane-Orcutt; los errores estándar reportados son los de MCO en la regresión transformada, que son válidos bajo AR(1).

Existen alternativas —el procedimiento CO en dos etapas (una sola iteración), la búsqueda en rejilla de Hildreth-Lu sobre \(\rho\), el método de Durbin en dos etapas, Prais-Winsten con mínimos cuadrados restringidos— pero todas comparten la misma idea de fondo: estimar \(\rho\), cuasi-diferenciar y aplicar MCO para recuperar un estimador eficiente.

TipEjemplo resuelto: Cochrane-Orcutt sobre los datos de accidentes

Retomamos el ejemplo accidentes-vs-coches del §8.3.2. Como \(DW = 0{,}823\) y \(n=10\) es pequeño, aplicamos la variante de Prais-Winsten.

Paso 1 (MCO): \(\hat Y_t = 2{,}568 + 0{,}0494\,X_t\).

Paso 2 (\(\hat\rho\) a partir de los residuos): la regresión \(\hat u_t = \rho\,\hat u_{t-1} + \varepsilon_t\) da

\[\hat\rho = \frac{\sum \hat u_t \hat u_{t-1}}{\sum \hat u_{t-1}^2} = 0{,}4226.\]

Paso 3 (transformación). Para \(t > 1\):

\[Y_t^* = Y_t - 0{,}4226\,Y_{t-1}, \qquad X_t^* = X_t - 0{,}4226\,X_{t-1};\]

y para \(t=1\), multiplicamos por \(\sqrt{1 - 0{,}4226^2} \approx 0{,}9063\). La tabla resultante es:

\(Y^*\) cte\(^*\) \(X^*\)
22{,}659 0{,}9063 462{,}220
16{,}435 0{,}5774 304{,}471
16{,}590 0{,}5774 308{,}245
20{,}167 0{,}5774 316{,}864
19{,}477 0{,}5774 361{,}793
22{,}054 0{,}5774 400{,}662
22{,}786 0{,}5774 425{,}306
23{,}941 0{,}5774 464{,}176
24{,}096 0{,}5774 478{,}819
27{,}673 0{,}5774 531{,}915

Paso 4 (MCO sobre las variables transformadas): \(\hat Y_t^* = 2{,}111 + 0{,}0498\,X_t^*\).

La pendiente apenas se mueve —MCO era insesgado desde el principio—, pero el nuevo \(DW\) sobre los residuos transformados es \(1{,}52\), holgadamente dentro de la región de no autocorrelación. Los errores estándar del paso 4 son los válidos.

Nota. Como \(\hat\rho\) es una estimación, en principio deberíamos iterar el procedimiento hasta convergencia. En la práctica, con esta muestra tan pequeña una sola iteración ya elimina el problema.

La moraleja: en el mundo AR(1), MCO entrega las estimaciones puntuales correctas (en promedio), pero con una incertidumbre equivocada; Cochrane-Orcutt arregla la incertidumbre sin alterar apenas el punto.

8.5 Práctica: Autocorrelación en R

La práctica sigue el flujo del Tutorial 9 (autocorr_datos.xlsx): regresamos ventas trimestrales sobre publicidad y una tendencia temporal, diagnosticamos autocorrelación visual y formalmente con Durbin-Watson, y corregimos con Cochrane-Orcutt. Para que el capítulo sea autocontenido y reproducible sin necesidad del fichero .xlsx externo, generamos una versión sintética del tutorial con la misma estructura (ventas dependientes de publicidad más una tendencia, errores AR(1) con \(\rho\) conocido). El tutorial interactivo LEARNR/08_autocorrelation.Rmd utiliza la misma simulación.

Code
library(lmtest)
library(orcutt)

set.seed(2026)
n            <- 120                                    # ~30 años trimestrales
tiempo       <- 1:n
publicidad   <- 5 + 0.5 * tiempo + rnorm(n, 0, 3)      # gasto en publicidad
rho_true     <- 0.7                                    # parámetro AR(1)
u            <- numeric(n); u[1] <- rnorm(1, 0, 2)
for (t in 2:n) u[t] <- rho_true * u[t-1] + rnorm(1, 0, 2)
ventas       <- 10 + 0.8 * publicidad + 0.3 * tiempo + u
autocorr_demo <- data.frame(tiempo = tiempo,
                            publicidad = publicidad,
                            ventas = ventas)
head(autocorr_demo)
  tiempo publicidad   ventas
1      1  7.0617672 19.76182
2      2  2.7609277 19.74102
3      3  6.9177143 21.74968
4      4  6.7457536 22.11135
5      5  5.5000812 16.28280
6      6  0.4517329 13.36700

El proceso generador de datos tiene pendiente 0.8 sobre publicidad, coeficiente de tendencia 0.3 y errores AR(1) con \(\rho = 0{,}7\) (autocorrelación positiva fuerte). Un analista real no conocería ninguno de estos valores.

8.5.1 MCO y primer vistazo a los residuos

Code
fit <- lm(ventas ~ publicidad + tiempo, data = autocorr_demo)
summary(fit)

Call:
lm(formula = ventas ~ publicidad + tiempo, data = autocorr_demo)

Residuals:
    Min      1Q  Median      3Q     Max 
-4.9456 -1.6830  0.1018  1.4430  7.2580 

Coefficients:
            Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)    
(Intercept) 12.03424    0.55212  21.796  < 2e-16 ***
publicidad   0.79301    0.07210  10.999  < 2e-16 ***
tiempo       0.28555    0.03669   7.782 3.13e-12 ***
---
Signif. codes:  0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1

Residual standard error: 2.399 on 117 degrees of freedom
Multiple R-squared:  0.9902,    Adjusted R-squared:   0.99 
F-statistic:  5895 on 2 and 117 DF,  p-value: < 2.2e-16

El coeficiente sobre publicidad está en el orden correcto (alrededor de 0,8), la tendencia también (alrededor de 0,3), y los estadísticos \(t\) son espectaculares. ¿Son creíbles? Representemos los residuos a lo largo del tiempo:

Code
plot(ts(resid(fit)),
     ylab = "Residuos",
     main = "Residuos a lo largo del tiempo")
abline(h = 0, lty = 2)

Residuos MCO frente al tiempo. Las rachas largas de mismo signo son la firma visual de autocorrelación positiva.

Los residuos trazan excursiones largas y suaves por encima y por debajo de cero: la imagen exacta de \(\rho>0\). La comparación con una serie de residuos incorrelados (una nube sin estructura alrededor de cero) hace evidente la diferencia.

8.5.2 Gráfico de retardos

Code
e <- resid(fit)
plot(head(e, -1), tail(e, -1),
     xlab = expression(hat(u)[t-1]),
     ylab = expression(hat(u)[t]),
     main = "Residuos vs. residuos retardados",
     pch  = 16,
     col  = rgb(0, 0, 1, 0.4))
abline(0, 1, lty = 3)

Gráfico de retardos de los residuos MCO: \(\hat u_t\) frente a \(\hat u_{t-1}\). La inclinación positiva confirma autocorrelación positiva de primer orden.

La pendiente de la nube es la estimación de \(\rho\). Podemos calcularla directamente:

Code
e_lag   <- c(NA, head(e, -1))
rho_hat <- coef(lm(e ~ e_lag - 1))[1]
rho_hat
   e_lag 
0.623818 
Code
2 * (1 - rho_hat)   # aproximación al DW
   e_lag 
0.752364 

La autocorrelación residual \(\hat\rho\) debería estar cerca del verdadero \(0{,}7\), y \(2(1-\hat\rho)\) aporta una aproximación rápida al valor que devolverá el contraste de Durbin-Watson.

8.5.3 Durbin-Watson

Code
dwtest(fit)

    Durbin-Watson test

data:  fit
DW = 0.75392, p-value = 1.519e-12
alternative hypothesis: true autocorrelation is greater than 0

El estadístico \(DW\) queda bien por debajo de 2, el \(p\)-valor es minúsculo y rechazamos \(H_0: \rho = 0\) a favor de autocorrelación positiva. Compárese \(DW\) con \(2(1-\hat\rho)\) del chunk anterior: deben coincidir salvo redondeo.

8.5.4 Corrección de Cochrane-Orcutt

Code
co <- cochrane.orcutt(fit)
summary(co)
Call:
lm(formula = ventas ~ publicidad + tiempo, data = autocorr_demo)

             Estimate Std. Error t value  Pr(>|t|)    
(Intercept) 11.660805   0.984502  11.844 < 2.2e-16 ***
publicidad   0.808566   0.045719  17.686 < 2.2e-16 ***
tiempo       0.282872   0.026587  10.639 < 2.2e-16 ***
---
Signif. codes:  0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1

Residual standard error: 1.8894 on 116 degrees of freedom
Multiple R-squared:  0.9618 ,  Adjusted R-squared:  0.9612
F-statistic: 1462.1 on 2 and 116 DF,  p-value: < 5.37e-83

Durbin-Watson statistic 
(original):    0.75392 , p-value: 1.519e-12
(transformed): 1.88504 , p-value: 2.5e-01

cochrane.orcutt() itera el algoritmo del §8.4.2 hasta convergencia y muestra los coeficientes corregidos, la \(\hat\rho\) iterada y un estadístico DW calculado sobre los residuos transformados.

NoteUna nota sobre cochrane.orcutt() frente a Prais-Winsten

El álgebra del §8.4.1 derivó una transformación de Prais-Winsten que reescala la primera observación por \(\sqrt{1 - \rho^2}\) para conservarla. La función cochrane.orcutt() del paquete orcutt implementa, en cambio, la variante en dos etapas de Cochrane-Orcutt, que descarta la primera observación. Con \(n = 120\) como en nuestra muestra, ambas son esencialmente equivalentes; en muestras pequeñas el reescalado sí importa y conviene recurrir a prais::prais_winsten() para un ajuste de Prais-Winsten propiamente dicho. Aquí nos quedamos con la variante que descarta la primera observación para mantener la coherencia con la descripción algorítmica del §8.4.1.

Comparamos resultados MCO y CO lado a lado:

Code
cat("--- Coeficientes MCO ---\n")
--- Coeficientes MCO ---
Code
print(round(coef(fit), 4))
(Intercept)  publicidad      tiempo 
    12.0342      0.7930      0.2855 
Code
cat("\n--- Coeficientes Cochrane-Orcutt ---\n")

--- Coeficientes Cochrane-Orcutt ---
Code
print(round(co$coefficients, 4))
(Intercept)  publicidad      tiempo 
    11.6608      0.8086      0.2829 
Code
cat("\nRho estimado:        ", round(co$rho, 4),
    "(rho verdadero = ", rho_true, ")\n")

Rho estimado:         0.6256 (rho verdadero =  0.7 )
Code
cat("DW tras la correccion:", round(co$DW[1], 4), "\n")
DW tras la correccion: 0.7539 

Hay tres observaciones típicas de esta corrección:

  1. Las estimaciones puntuales de las pendientes apenas cambian. MCO era insesgado: lo único que iba mal era la incertidumbre.
  2. Los errores estándar en la salida de CO son mayores que los de MCO. Los \(t\) de MCO estaban inflados; los corregidos son más honestos. Hipótesis “altamente significativas” pueden quedar meramente significativas, o incluso dejar de rechazar.
  3. El \(DW\) sobre los residuos transformados está cerca de 2, indicando que la corrección AR(1) ha cumplido su función. Si el nuevo \(DW\) siguiera lejos de 2, los residuos podrían seguir un proceso más rico (AR(2), p. ej.), fuera del alcance del capítulo.

8.5.5 Una Cochrane-Orcutt manual en un paso

Para ver exactamente qué hace cochrane.orcutt() por dentro, replicamos el algoritmo manualmente en una sola iteración:

Code
y  <- autocorr_demo$ventas
x1 <- autocorr_demo$publicidad
x2 <- autocorr_demo$tiempo

# Paso 2: rho a partir de los residuos (ya calculado como rho_hat)
# Paso 3: variables cuasi-diferenciadas
y_q  <- y[-1]  - rho_hat * y[-n]
x1_q <- x1[-1] - rho_hat * x1[-n]
x2_q <- x2[-1] - rho_hat * x2[-n]

# Paso 4: MCO sobre el modelo transformado
fit_q <- lm(y_q ~ x1_q + x2_q)
summary(fit_q)$coefficients
             Estimate Std. Error  t value     Pr(>|t|)
(Intercept) 4.3873595 0.36859583 11.90290 7.792453e-22
x1_q        0.8085333 0.04575909 17.66935 1.093286e-34
x2_q        0.2828550 0.02657178 10.64494 7.106661e-19
Code
# Recuperar el intercepto en la escala original
beta0_escala_original <- coef(fit_q)["(Intercept)"] / (1 - rho_hat)
beta0_escala_original
(Intercept) 
   11.66286 
Code
dwtest(fit_q)  # DW debería estar cerca de 2

    Durbin-Watson test

data:  fit_q
DW = 1.8817, p-value = 0.2441
alternative hypothesis: true autocorrelation is greater than 0

Una sola iteración ya recoge la mayor parte del beneficio. La función cochrane.orcutt() completamente iterada pule \(\hat\rho\) hasta convergencia; en la práctica, unas pocas iteraciones bastan.

WarningEl problema no es el sesgo, es la incertidumbre

El coeficiente MCO sobre publicidad era insesgado, incluso con \(\rho=0{,}7\). El problema era que su error estándar era demasiado pequeño. Si hubieras tomado el \(t\) de MCO al pie de la letra y construido un intervalo de confianza para una predicción, tu intervalo habría infracubierto la verdad: precisamente la advertencia de la pregunta motivadora.

Auto-evaluación

Siete preguntas cortas de elección múltiple. Intenta responder antes de desplegar la respuesta.

La autocorrelación (correlación serial) significa que:

  • A. \(\operatorname{Var}(u_t)\) depende de los regresores \(x_t\).
  • B. \(\operatorname{Cov}(u_t, u_s) \neq 0\) para algún \(t \neq s\) —los errores están correlacionados entre períodos.
  • C. \(x_t\) está correlacionado con \(u_t\).
  • D. \(\mathbb{E}[u_t] \neq 0\).

Respuesta: B. La autocorrelación es una propiedad de los elementos fuera de la diagonal de la matriz de varianzas-covarianzas del error. (A) es heterocedasticidad, (C) es endogeneidad, (D) es violación de media cero.

Bajo errores AR(1) y con \(\mathbb{E}[u_t \mid x_t] = 0\), el estimador MCO es:

  • A. Siempre sesgado.
  • B. Siempre inconsistente.
  • C. Aún insesgado y consistente, pero ya no es ELIO (BLUE), y los errores estándar habituales son incorrectos.
  • D. Sigue siendo ELIO.

Respuesta: C. MCO conserva las propiedades puntuales pero pierde eficiencia y los errores estándar habituales no son válidos. (B) es correcta solo en el caso particular de retardo de la variable dependiente.

En el modelo \(u_t = \rho u_{t-1} + \varepsilon_t\) con \(|\rho|<1\) y \(\varepsilon_t\) ruido blanco, la autocorrelación es:

  • A. Positiva cuando \(\rho > 0\), negativa cuando \(\rho<0\); las autocovarianzas decaen geométricamente.
  • B. Siempre positiva.
  • C. Independiente de \(\rho\).
  • D. Equivalente a la heterocedasticidad.

Respuesta: A. El signo de \(\rho\) fija el patrón y \(\operatorname{Cov}(u_t, u_{t-k}) = \rho^k \sigma^2\) decae geométricamente con el retardo.

Un gráfico de residuos MCO contra el tiempo muestra largas rachas de residuos positivos seguidas de largas rachas de residuos negativos. Esto sugiere:

  • A. Autocorrelación positiva.
  • B. Autocorrelación negativa.
  • C. Heterocedasticidad.
  • D. Ausencia de patrón sistemático.

Respuesta: A. Las rachas persistentes del mismo signo son la firma visual de \(\rho>0\). Patrones de diente de sierra (signos alternados) sugieren \(\rho<0\).

Para \(n\) grande, el estadístico de Durbin-Watson satisface:

  • A. \(DW = \hat\rho\).
  • B. \(DW = 1 + \hat\rho\).
  • C. \(DW \approx 2(1 - \hat\rho)\).
  • D. \(DW = 2\hat\rho\).

Respuesta: C. Desarrollando el cuadrado del numerador y usando \(\sum \hat u_t^2 \approx \sum \hat u_{t-1}^2\) para \(n\) grande se obtiene \(DW \approx 2(1-\hat\rho)\).

El contraste de Durbin-Watson no es válido cuando:

  • A. Los errores son normales.
  • B. La muestra es grande.
  • C. Hay muchos regresores.
  • D. La regresión incluye un retardo de la variable dependiente.

Respuesta: D. Un retardo de la variable dependiente induce correlación entre regresor y error, sesga \(DW\) hacia 2 (hacia la nula) y arruina el contraste. Hay que usar la \(h\) de Durbin.

Después de una corrección de Cochrane-Orcutt exitosa, el estadístico DW sobre la regresión transformada debería:

  • A. Estar próximo a 0.
  • B. Estar próximo a 4.
  • C. Coincidir con \(\hat\rho\).
  • D. Estar próximo a 2.

Respuesta: D. Una corrección AR(1) exitosa “blanquea” los residuos, de modo que \(\hat\rho^*\) sobre el modelo transformado está próximo a 0 y \(DW^* \approx 2(1-0) = 2\). Si \(DW\) sigue lejos de 2, la hipótesis AR(1) no es la adecuada.

El conjunto completo (doce preguntas, incluyendo ejercicios de simulación) está en LEARNR/08_autocorrelation.Rmd.

Ejercicios

Ejercicio 8.1 ★ — Lectura de un Durbin-Watson. Una regresión de ventas trimestrales sobre gasto en publicidad y tendencia temporal utiliza \(n=80\) trimestres y \(k=2\) regresores. La salida de MCO reporta \(DW = 0{,}94\). Las cotas relevantes al 5 % son \(d_L = 1{,}59\) y \(d_U = 1{,}69\). Enuncia tu conclusión y explica qué implica para los estadísticos \(t\) de la regresión.

Como \(0 < DW < d_L\) (es decir, \(0{,}94 < 1{,}59\)), se rechaza \(H_0:\rho=0\) a favor de \(H_1:\rho>0\): hay autocorrelación positiva de primer orden. La \(\hat\rho\) implícita es \(\approx 1 - DW/2 = 0{,}53\). Los errores estándar de MCO son entonces demasiado pequeños, los \(t\) estarán inflados, y cualquier coeficiente “significativo” debería re-contrastarse mediante Cochrane-Orcutt o un estimador HAC tipo Newey-West.

Ejercicio 8.2 ★ — Signo de la autocorrelación a partir del gráfico de retardos. Un diagrama de dispersión de \(\hat u_t\) frente a \(\hat u_{t-1}\) presenta una nube con pendiente claramente negativa, con la mayoría de los puntos en los cuadrantes superior-izquierdo e inferior-derecho. ¿Cuál es el signo aproximado de \(\rho\)? ¿Qué valor aproximado tendrá el \(DW\)?

Pendiente negativa \(\Rightarrow \hat\rho < 0\): autocorrelación negativa. Con (por ejemplo) \(\hat\rho \approx -0{,}5\), \(DW \approx 2(1 - (-0{,}5)) = 3\), holgadamente por encima de 2.

Ejercicio 8.3 ★★ — DW a partir de una tabla de residuos. Con los datos del ejemplo de §8.3.2: \(\sum_{t=2}^{n}(\hat u_t - \hat u_{t-1})^2 = 18{,}796\) y \(\sum_{t=1}^{n}\hat u_t^2 = 22{,}844\).

  1. Calcula el estadístico \(DW\) y el \(\hat\rho\) implícito.
  2. Para \(n=10\) y \(k=1\), las cotas al 5 % son \(d_L = 0{,}879\) y \(d_U = 1{,}320\). ¿Cuál es tu conclusión?
  3. Explica brevemente por qué las cotas dependen de \(n\) y \(k\).
  1. \(DW = 18{,}796/22{,}844 \approx 0{,}823\) y \(\hat\rho \approx 1 - DW/2 \approx 0{,}589\). (b) Como \(DW < d_L\), se rechaza \(H_0\): autocorrelación positiva. (c) La distribución exacta de \(DW\) depende de \(\mathbf{X}'\mathbf{X}\); Durbin y Watson la acotaron con dos cotas que dependen solo de \((n,k)\), dejando dos zonas de indeterminación.

Ejercicio 8.4 ★★ — h-test de Durbin. Una regresión MCO con \(n=21\) produce

\[\widehat Y_t = 1{,}3 + 0{,}97\,Y_{t-1} + 2{,}31\,X_t, \qquad \mathrm{se}(\hat\alpha)=0{,}07,\qquad DW = 1{,}21.\]

Calcula el estadístico \(h\) de Durbin y decide al 5 % si hay autocorrelación. ¿Por qué \(DW\) por sí solo sería engañoso?

\(\hat\rho \approx 1 - 1{,}21/2 = 0{,}395\); \(\widehat{\operatorname{Var}}(\hat\alpha) = 0{,}07^2 = 0{,}0049\);

\[h = 0{,}395 \cdot \sqrt{21/(1 - 21\cdot 0{,}0049)} \approx 1{,}91.\]

Como \(z_{0{,}975}=1{,}96\) y \(|h|<1{,}96\), no se rechaza \(H_0\). El DW de \(1{,}21\) está sesgado hacia 2 (la nula) por la presencia de \(Y_{t-1}\); usarlo sin más habría llevado a falsificar la presencia de autocorrelación.

Ejercicio 8.5 ★★ — Por qué la autocorrelación positiva subestima los errores estándar (esquema). En un párrafo, explica —usando la idea de tamaño muestral efectivo— por qué la autocorrelación positiva hace que el error estándar habitual de \(\hat\beta_1\) en \(y_t = \beta_0 + \beta_1 x_t + u_t\) sea demasiado pequeño. No es necesario derivar fórmulas: basta con una intuición basada en el contenido informativo de \(n\) observaciones correlacionadas.

La respuesta completa se proporciona en la Edición del Profesor.

Ejercicio 8.6 ★★★ — Cochrane-Orcutt en un paso, a mano. Una muestra pequeña arroja \(\hat\rho = 0{,}4226\) a partir de los residuos MCO de \(Y_t = \beta_0 + \beta_1 X_t + u_t\) con \(n=10\) observaciones.

  1. Escribe las fórmulas de las variables cuasi-diferenciadas \(Y_t^*\), \(X_t^*\) y el término constante transformado, incluyendo el tratamiento de Prais-Winsten para \(t=1\).
  2. Explica por qué el error estándar de \(\hat\beta_1\) sobre \((Y_t^*, X_t^*)\) es el que debe reportarse, y no el de MCO sobre la regresión original.
  3. Tras la MCO sobre \((Y_t^*, X_t^*)\), el nuevo \(DW\) vale \(1{,}52\). Con \(n=9\), \(k=1\), \(d_L=0{,}824\) y \(d_U=1{,}320\), ¿iterarías de nuevo o pararías?

La respuesta completa se proporciona en la Edición del Profesor.