Basic Excel MCMC

  • Upload
    aqpperu

  • View
    225

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    1/20

    Teaching  basic  econometric  concepts  using  Monte Carlosimulations  in  Excel

    Genevieve Briand a,*, R. Carter Hill b

    a Instructor,  School  of   Economic   Sciences,  Washington  State  University,  Pullman,  Washington  99164-6210,   United  StatesbOurso  Family  Professor   of   Econometrics  and  Thomas  Singletary  Professor   of   Economics,  Economics  Department,

    Louisiana  State  University,  Baton  Rouge,  Louisiana  70803,   United  States

    1.  Introduction

    Monte   Carlo  experiments rely on  repeated   random sampling  to simulate and  compute   results of 

    interest  to researchers,   instructors or  students. Undergraduate  econometrics  textbooksmake  use of 

    Monte 

    Carlo 

    simulations 

    tohelp teach 

    basiceconometric 

    concepts. 

    In Gujarati 

    andPorter 

    (2009), the

    authors  state  that the  reader will  be asked to  conduct   Monte   Carlo  experiments using different

    statistical packages (p.12). Hill et  al. (2011) illustrate the  sampling  properties of   the  least  squares

    and interval   estimators  in   the beginning  chapters of   their  textbook (pp. 88–93 and pp.  127–129). In

    later  chapters, they make  use of    Monte Carlo  simulations  to   explore  the properties  of   the   least

    International  Review   of   Economics  Education  12  (2013)   60–79

    A  R   T  I  C  L   E  I  N  F   O

     Article  history:

    Available online 8 April 2013

    Keywords:

    Teaching

    Econometrics

    Excel

    Monte  Carlo  simulations

    A  B  S  T  R   A  C  T

    Monte Carlo experiments can be a valuable pedagogical tool for

    undergraduate econometrics courses. Today this tool can be used in

    the classroom without the need to acquire any specialized

    econometrics software. This paper argues that Microsoft Excel,

    which is already available at many office and home computerstations, offers the opportunity to run meaningful Monte Carlo

    simulations and to successfully teach students basic econometric

    concepts. The reader is guided, step-by-step, through two different

    exercises. The first one is a repeated sampling exercise showing that

    least squares estimators are unbiased. The second one expands on

    the first to explain the true meaning of confidence interval

    estimates of least squares estimators.

    2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

    *  Corresponding  author.

    E-mail  address:  [email protected]  (G.  Briand).

    Contents  lists  available   at  SciVerse   ScienceDirect

    International Review of Economics

    Educationjournal  homepage:  www.elsevier.com/locate/iree

    1477-3880/$   –  see  front  matter    2013  Elsevier   Ltd.  All  rights  reserved.

    http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001

    http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001mailto:[email protected]:[email protected]://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001http://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001mailto:[email protected]://dx.doi.org/10.1016/j.iree.2013.04.001

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    2/20

    squares estimator 

    in 

    the case of   

    random independent variables 

    (pp. 273–4, 280) and limited

    dependent   variables  (pp. 442–4). Murray  (1999) points  out that ‘‘Monte Carlo  techniques offer  a

    rich device  for discovery learning’’   (p.   308–9). He  further states  that  ‘‘as  I  explored  the potential of 

    Monte  Carlo  techniques for learning  econometrics,  I  realized  how much Monte  Carlo   methods

    highlight  the  central role of   sampling  properties in  econometrics’’  (p.   309). In his  preface for

    teachers, Murray 

    (2006) explains that 

    his 

    textbook ‘‘starts out with 

    the Monte 

    Carlo 

    approach to

    estimators’’ 

    and ‘‘returns 

    to Monte Carlo 

    analyses to 

    facilitate 

    learning 

    about 

    heteroskedasticity,

    errors   in   variables,  and  consistency’’ (p.  xxvii and p.  xxx). Kennedy   (2008, 1998a, 1998b) is   a  strong

    advocateof   Monte Carlo  experiments as  a  pedagogical  tool  for undergraduate  econometricscourses.

    He  suggests the use of   ‘‘explain  how to do  a  Monte Carlo study’’  problems   to teach  student the

    sampling-distribution  concept   which, he argues, is  the ‘‘statistical lens’’  allowing  students   to make

    sense 

    of  

    the statistics 

    world 

    (1998a, 1998b). He 

    proposesan 

    arrayof  

    such 

    problems in 

    Appendix 

    of 

    his   textbook (2008).

    Kennedy  recommends   that  instructors  do  not  ask  students  to  actually  do  a  Monte  Carlo  study

    (1998a). 

    He 

    cautions 

    of  

    the 

    high 

    opportunity 

    cost 

    of  

    having 

    them 

    learn 

    how 

    to 

    program 

    (1998b).

    Although  Murray   (1999)  ‘‘eagerly  champions’’  using  computers  to  teach  econometrics  and  allow  ‘‘a

    hands-on,  discovery  mode   of   learning’’,  he  also  warns  that   a  computer   classroom  can  be  very   costly  in

    faculty  time  and  institutional  dollars  (p.  308).

    We, on  the  other  hand,  following  Judge  (1999)  and  Craft  (2003),  argue   that   Microsoft  Excel  offers

    the 

    means 

    to 

    run 

    meaningful 

    Monte 

    Carlo 

    simulations 

    and 

    to 

    successfully 

    teach 

    students 

    basic

    econometric 

    concepts, 

    at 

    relatively 

    low 

    opportunity 

    cost. 

    Cahill 

    and 

    Kosicki 

    (2000 

    p. 

    771) 

    offer 

    this

    perfect  summary   of   arguments   for   using  Microsoft  Excel:

    From  a    practical    perspective, spreadsheet software such   as   Excel  is   a  natural choice   to   use   in

    exploring   economic   models   because   it   is  widely  available on  most   campuses. This availability

    eliminates the  task of seeking funding for the   purchase   and support of specialized software

     packages.   In  addition, spreadsheet software is  relatively easy to  use, and  its    flexibility   makes it 

    useful 

    in 

    many 

    different  

    courses at all 

    levels of   

    the 

    traditional economics curriculum. 

    Most economics students almost   certainly  will  use   it   after    graduation   in  both   career and personal

    settings. 

    Most  

    important, it  

    minimizes black-box features that  

    characterize 

    much 

    computer-

    assisted   learning   software.

    Our  paper  differs  from  Judge  (1999)  and  Craft’s  (2003)  in  that  we  restrict  ourselves  to  presenting

    how  Monte  Carlo  simulations  can  be  run  in  Excel.  Instructors  will  decide  for  themselves  how  to

    incorporate 

    them 

    in 

    their 

    econometrics 

    courses. 

    Our 

    exposition 

    includes 

    many 

    screen 

    shots 

    and

    provides 

    step-by-step 

    instructions 

    for 

    using 

    Excel 

    to 

    run 

    the 

    Monte 

    Carlo 

    simulation 

    exercises.

    The  first  Monte  Carlo  simulation  exercise  we  go  through  is  a  repeated  sampling  exercise  showing

    that  least  squares  estimators  are  unbiased.  The  second  one  expands   on  the  first  to  explain  the  true

    meaning  of   confidence  interval  estimates  of   least  squares  estimators.

    2.  Repeated   sampling   and  unbiasedness

    Following  Hill  et  al.  (2011)  and  Briand   and  Hill  (2012), the  examples  that  follow  are  developed

    around 

    the 

    idea 

    of  

    studying 

    the 

    relationship 

    between 

    household 

    weekly 

    income 

    and 

    their

    corresponding  weekly  expenditure  on  food.  We consider  the  experiment   of   randomly   selecting

    households  from  a  population,  and  subsequently  estimating  the  simple  linear  regression  model:

     y=b1+b2 x+e, where   y  represents  weekly  food  expenditure  and   x  represents  weekly  income.  In  aMonte  Carlo  experiment   the  repeated  sampling  properties  of   estimators  and  tests  are  observed

    directly,  by  creating  many  samples  of   data,  applying  an  estimator  or  test  to  each  sample,  recording  the

    outcomes,  and  then  summarizing  the  outcomes.  Samples  are  created  using  a  specific  data  generating

    process 

    (DGP ) by 

    which 

    we 

    create 

    sample 

    of  

    N  

    values. 

    The 

    ingredients 

    of  

    the 

    DGP  

    include 

    (i) 

    choosingthe

     

    sample 

    size 

    N , 

    (ii) 

    choosing 

     x 

    values 

    (which 

    may 

    be 

    fixed 

    in 

    repeated 

    samples, 

    or 

    not) 

    (iii) 

    selecting

    parameter 

    values, 

    and 

    (iv) 

    randomly 

    selecting 

    values 

    of  

    the 

    regression 

    error 

    terms 

    from 

    probability

    distribution  with  a  given  mean  and  variance.  Given  these  elements  we  can  ‘‘create’’  an  outcome  y  via  a

    process  that   resembles  a  controlled  experimental   outcome.

    G.  Briand,  R.C.   Hill   /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–79   61

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    3/20

    We  will  work  with  random   samples of   N =40 households:  20 of    them with  weekly income

     x = $1000 and 20  of   them with  weekly  income    x = $2000.  These  values will  remain  fixed in  repeated

    samples.

    To  illustrate  the  unbiasedness  of   the  least  squares  estimators,  the  actual  values   of   the  regression

    parameters 

    b1 and   b2,   and  the  variance   of   the  regression  error  s2 do

     

    not 

    matter. 

    We 

    choose 

    b1=100and

     

    b2=0.10.  Then  E ( y| x=1000)=$200,   and  E ( y| x=2000)=$300.   In  keeping  with  the  assumptions  of the  normal   linear  regression  model,  the  random  errors  e  will  be  chosen  to  have  independent  normal

    distributions  with  mean  0  and  constant,  homoskedastic,  variance  s2=2500.  Because   x  is  fixed  inrepeated

     

    samples, 

    the 

    distribution 

    of  

     y 

    is 

    normal 

    with 

    mean 

    E ( y| x=1000or2000) 

    and 

    variance

    s2=2500.   These  distributions  and  the  regression  function  E ( y| x)=b1+b2 x  are  shown  in  Fig.  1.The  objective  of   the  first  Monte  Carlo  exercise  is  to  show  that  if   we  draw  many  samples  of   size

    N =40  using  the  specified  data  generation  process,  the  average  value  of   the  least  squares  estimates  b1and  b2will  be  close  to  their  true  parameter  values  b1 and  b2.  If,  for  example,  we  use  1000  Monte  Carlosamples,

     

    then 

    the 

    sample 

    average 

    ð1=1000Þ P1000s¼1   b2s ¼  b2,   where   b2s is   the  least  squares  estimate  of b2 in   the  s’th  Monte  Carlo  sample,  will  be  close  to  b2=0.10.   The  expected   value  of   the  least  squaresestimator  is  based  on  an  infinite  number   of   repetitions.  If   we  could  compute  an  infinite   number   of   least

    squares  estimates  b1  and  b2,   their  average  value  would  equal  their  parameter  values   b1  and  b2.   AMonte  Carlo  simulation  is  only  based  on  a  finite   number   of   repetitions,  and  thus  the  sample  average  b2will  not  exactly  equal  E (b2)=b2,  however  the  sample  average  b2  will  converge   towards  b2  as  thenumber   of   Monte  Carlo  samples  is  increased.

    To 

    begin 

    the 

    Monte 

    Carlo 

    simulation 

    exercise, 

    we 

    first 

    enter 

    the 

    following 

    labels, 

    values 

    andformulas

     

    in 

    cells 

     A1:B3,1 D1:E3, 

     A5:B6 

    and 

     A26, as 

    shown 

    in 

    Table 

    1.

    We 

    then Copy   the  cell  reference  from  A6  into  A7:A25  and  the  cell  reference  from  A26  into  A27:A45.

     Table 

    1

    Monte  Carlo  experiment   parameters.

    A B  C  D  E

    1  N=  40  s=  502   x 1=  1000   b1=  100

    3   x 2=  2000   b2=  0.104

    5   x    y 

    6  =$B$2

    .  .  .  .   .   .

    26  =$B$3

    Fig. 

    1.  Probability  distribution  functions  of   food  expenditure  given  income  level   and  linear   relationship  between  expected  food

    expenditure  and  income.

    1 A1:B3  refers  to  the  range  of   cells   between  A1  and  B3,  inclusively.   For  more  on  Excel  basic   skills,   please   see  Appendix  A.

    G.  Briand,  R.C.   Hill  /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–7962

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    4/20

    Wehave 

    specified 

    the 

    sample 

    size 

    N , the 

     x 

    values 

    and 

    the 

    parameter 

    values 

    of  

    the 

    data 

    generating

    process,  b1,  b2  and  s.  Next,  we  randomly  select  error  terms  e  and  generate  a  random  sample  of households’  food  expenditure  values,   y’s.

     2.1.   Generating   a   random  sample

    We 

    use 

    Excel 

    functions2 NORMINV   and  RAND   to  generate   random   values   using  what   is  called  the

    ‘‘inversion  method.’’  This  technique,  briefly  described  in  Appendix   B,3 can  be  used   to  generate  random

    deviates  from  a  probability  distribution  for  a  continuous  random   variable  for  which  the  cumulative

    distribution  function,  or  cdf , has  an  inverse.  Let  u  be  a  uniformly  distributed  random  variable  on  the

    interval  [0,1]  and  let  F ( x) denote  the  cdf   for  a  N (m,s2)   random  variable  X , such  that  P ( X  x)=F ( x).   Then  arandom

     

    value 

     x 

    from 

    the 

    distribution 

    N (m,s2)  is  created  by  solving  the  equation  u=F ( x) for   x  as x=F 1(u), where  F 1 denotes  the  inverse  function.  In  Excel  the  function  RAND  creates  a  uniform

    random   value,  u, and  NORMINV   is  the  inverse  function  for  the  normal  distribution,  F 1.  Thus  by

    nesting 

    these 

    two 

    functions 

    we 

    can 

    create 

    random 

    value 

    from 

    N (m,s2)  distribution.  The  statisticalbasis  for  this  result  is  discussed  in  Appendix  B.

    The  general  syntax  of   the  NORMINV   function  is:

    =NORMINV(probability,  m,  s)   Fct.  (1)

    The  NORMINV   function  computes  the  value   x  of   a  normally  distributed  variable   X   with  mean  m,

    standard 

    deviation  s,  and  with  probability   =P ( X  x),   where   0  probability   1.

    We  obtain  random   error  values   from  the  N (m,s2)   distribution  by  specifying  the  probability argument   of   the NORMINV   function  to  be  the RAND   function.  The  general  syntax   of   the RAND   function

    is  as  follows:

    =RAND()  Fct.  (2)

    The  RAND   function4 returns  a  uniformly  distributed  random  number   u, with  0u

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    5/20

    drawn 

    from 

    the 

    probability 

    distribution 

    function 

    of  

    food 

    expenditure 

    for 

    income 

    level 

     x=$1000 

    (in 

    the

    front  in  Fig.  1).  The  second   group  of   points  from  the  scatter  plot  (on  the  right  in  Fig.  2)  was  drawn   from

    the  probability  distribution  function  of   food  expenditure  for  income  level   x=$2000  (in  the  back  inFig.

     

    1). 

    The 

    fitted 

    regression 

    line, 

    which 

    runs 

    between 

    the 

    two 

    groups 

    of  

    points 

    in 

    Fig. 

    2, is 

    an 

    estimate

    of   the  true   regression  line  depicted  in  Fig.  1

    Screen   Shot   1:

    Fig.  2.  Scatter  plot  of   random  sample.

     Table  2

    Specifying   the  regression  function.

    B

    6  =$E$2+$E$3*$B$2+NORMINV(RAND(),0,$E$1)

    .  .  .

    26 

    =$E$2+$E$3*$B$3+NORMINV(RAND(),0,$E$1)

    G. Briand,  R.C.   Hill  /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–7964

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    6/20

     2.2.   Generating   least   squares   estimates

    Next, 

    use 

    the  LINEST   function  to  obtain  the  least  squares  estimates  for  the  intercept  and  slope

    parameters,  based  on  the  random   sample   just  drawn.   For  this  purpose,  the  general  syntax  of   the

    LINEST   function  is  as  follows:

    =LINEST(y’s,   x’s)  Fct.  (4)

    The 

    first 

    argument 

    of  

    the  LINEST   function  specifies  the  y  values,  and  the  second   argument   specifies

    the   x  values,  the  least  squares  estimates  are  based  on.  In  our  case,  we  specify7:

    =LINEST(B6:B45,A6:A45)  Fct.  (5)

    The  LINEST   function  creates  a  table  where   the  least  squares  estimates  are  stored  in  Excel,  first  the

    slope  coefficient  estimate,  and  then  the  intercept  coefficient  estimate.  The  estimates  are  reported  as

    shown  in  Table  3.

    We nest  the  LINEST   function  in  the  INDEX   function  to  get  the  estimated  coefficients,  one   at   a   time.

    The  INDEX   function  returns  values  from  within  a  table.  In  the  case  of   a  table  with  only  one  row,   the

    INDEX   function  general  syntax  is  as  follows:

    =INDEX(table  of   results,  column_num)  Fct.  (6)

    The  first  argument   of   the  INDEX   function  specifies  the  source   table.  In  our  case,  this  is  the  table  of 

    results  generated  by  the  LINEST   function  above.  So,  replace  ‘‘table  of   results’’  by  ‘‘LINE-

    ST(B6:B5,A6:A5)’’.  The  second  argument   indicates  from  which  column  of   the  table  to  retrieve  the

    result  of   interest.  If   we  want  to  retrieve  the  estimate  of   the  intercept  coefficient,  b1,  from  the  table

    above, 

    we 

    would 

    indicate 

    that 

    it 

    can 

    be 

    found 

    in 

    column 

    by 

    replacing 

    ‘‘column_num’’ 

    by 

    ‘‘2’’.

    We 

    report 

    the 

    estimated 

    coefficients 

    at 

    the 

    bottom 

    of  

    our 

    worksheet. 

    In 

    cell   A47:B48  enter  the

    labels  and  equations  shown  in  Table  4.

    The  estimates  of   the  intercept  and  slope  coefficients  we  obtain  from  our  sample  of   data   are:

    Screen  Shot  2:

     Table 

    4

    How  to  report  the  estimates.

    A  B

    47  b1=  =INDEX(LINEST(B6:B45,A6:A45),2)

    48  b2=  =INDEX(LINEST(B6:B45,A6:A45),1)

     Table  3

    How  LINEST  reports  parameter  estimates.

    column  1  column  2

    row  1  b2   b1

    7 Note  that  because   we  will   nest  the  LINEST  function  in  the  INDEX  function,  we  will   effectively   be  working  with  regular

    formulas,  as  opposed  to  the  more  complex  array  formulas.  In  addition,  we  choose  to  work  with  the  LINEST  function  instead  of 

    the  SLOPE  and  INTERCEPT  functions  so  we  can  also   generate  standard  errors  estimates  (see  Section  3.1).

    G.  Briand,  R.C.   Hill   /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–79   65

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    7/20

    Recall 

    that 

    each 

    random 

    sample 

    is 

    different 

    and 

    will 

    yield 

    different 

    estimates, 

    which 

    may 

    or 

    may

    not  be  close  to  the  true  parameter  values.  The  property  of   unbiasedness  is  about  the  average  values  of 

    b1 and  b2 if   many  samples  of   the  same   size  are  drawn  from  the  same   population.  In  the  next   section,  we

    thus 

    repeat 

    our 

    sampling 

    and 

    least 

    squares 

    estimation 

    exercise.

    Screen   Shot   3  presents  the  generation  of   a  random  sample  and  its  least  squares  estimates—

    accompanied  by  Table  5  of   the  formulas  used   and  addresses  where   the  formulas  were   copied  to.8

    Screen   Shot   3:

     2.3.   Repeated   sampling 

    We 

    would 

    like 

    to 

    draw 

    additional 

    random 

    samples. 

    For 

    that,  Copy   the  formula  from  B6  into

    C6:K25 

    and 

    the 

    formula 

    from 

    B26 

    into 

    C26:K45.Next,   before  copying  the  formula  to  obtain  coefficient  estimates  for  the  new  samples,  transform

    the  Relative  cell  reference  A6:A45  into  an  Absolute  cell  reference  $A6:$A45—this  retains  the  same

     Table  5

    Key  cell  formulas  to  report  estimates.

    Cell   Formula  Copied  to

    A6  =$B$2  A7:A25

    A26 

    =$B$3 

    A27:A45B6  =$E$2+$E$3*$B$2+NORMINV(RAND(),0,$E$1)   B7:B25

    B26  =$E$2+$E$3*$B$3+NORMINV(RAND(),0,$E$1)   B27:B45

    B47  =INDEX(LINEST(B6:B45,A6:A45),2)  –

    B48  =INDEX(LINEST(B6:B45,A6:A45),1)  –

    8 This   presentation  is  drawn  from  Ragsdale   (2008)  Managerial  Decision  Modeling   textbook.

    G.  Briand,  R.C.   Hill  /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–7966

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    8/20

     x-values  for  the  next   9  rounds   of   least  squares  estimations.  Copy   the  formulas  from  B47:B48  into

    C47:K48.  In  cells  K50:K51, we  compute  the   AVERAGEs  of   the  estimates  from  the  10  samples  by

    entering  the  formulas  shown  in  Table  6.

    The  estimates  and  average  values  that  we  obtain  for  the  10  samples  are:

    Screen 

    Shot 

    4:

    Screen  Shot   5  presents  the  repeated  sampling  of   10  random  samples  and  their  least  squares

    estimates—accompanied  by  Table  7  of   the  formulas  used  and  addresses  where   the  formulas  were

    copied  to.

    Screen  Shot  5:

    Taking  the  averages   of   estimates  from  many  samples,  the  averages   will  approach  the  true

    parameter  values  b1 and   b2.  To  show  that   this  is  the  case,  we  repeated  the  exercise   again—and  you

     Table  6

    Average  the  estimates.

    A  B  K

    47  b1=  =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45),2)   .  .   .

    48 

    b2= 

    =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45),1)  .  .   .

    50  =AVERAGE(B47:K47)

    51  =AVERAGE(B48:K48)

    G.  Briand,  R.C.   Hill   /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–79   67

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    9/20

    could  easily  ask  your  students  to  do  the  same.9We  encourage  a  reader  who  has  so  far  been  replicating

    the  Excel  steps  along  with  us  to  continue  reading,   and  abstain  for  now  from  repeating  the  exercise.  The

    cell  references   that  are  given  next   in  this  paper  assume  that   this  is  the  case.  In  Table  8  are  the  average

    values 

    of  

    b1 and   b2 obtained  when  the  number   of   samples  is  increased  from  10  to  100,  and  finally  to

    1000.

    Note   that  for  1000  random  samples,  or  even   100,  the  average  of   the  least  squares  estimates  are  veryclose

     

    to 

    the 

    true 

    values.

    3.  Repeated   sampling   and  interval  estimation

    In  the  second  Monte  Carlo  exercise  we  will  illustrate  the  meaning  of   95%  ‘‘level  of   confidence’’  in

    interval 

    estimation. 

    95% 

    interval 

    estimator 

    is 

    bk  t (0.975,N K )se(bk),  where  bk   is  the  least   squaresestimator   of   bk, t (0.975,N K )  is   the  97.5  percentile  from  a  t -distribution   with  N K   degrees  of   freedom  andse(bk)  is   the  standard  error   of   bk.  In   a  large  number  of   repeated  samples   from   the  same   population,  95%  of 

    interval  estimates  will   contain  the  true  underlying  population  parameter.

    This 

    section 

    provides 

    step-by-step 

    instructions 

    for 

    constructing 

    Monte 

    Carlo 

    simulation 

    template

    in  Excel.  If   the  following  exercise  were   proposed  to  students,  it  would  require  of   them  to  spend  moretime  familiarizing  themselves  with  new  Excel  functions  as  well  as  figuring  how  to  use  them  to

    properly  design  a  Monte  Carlo  simulation  template.  The  authors  believe  that   the  time  spent  on  those

    two  activities  will  enhance   their  grasp  of   basic  econometric  concepts  as  well  as  present  an  opportunity

    for 

    them 

    to 

    refine 

    their 

    spreadsheet 

    software 

    skills.

    This  time,  we  would  like  to  draw  90  additional  random  samples.  Copy   the  formula  from  K6  into

    L6:CW25  and  the  formula  from  K26  into  L26:CW45.

     3.1.   The  LINEST    function  revisited

    The  LINEST   function  will  obtain  the  least  squares  estimates  and   their  standard  errors  with  one

    additional 

    option. 

    The 

    general 

    syntax 

    of  

    the 

    LINEST  

    function 

    is:

     Table  7

    Key  cell  formulas:  10  random  samples.

    Cell   Formula  Copied  to

    A6  =$B$2  A7:A25

    A26 

    =$B$3 

    A27:A45B6  =$E$2+$E$3*$B$2+NORMINV(RAND(),0,$E$1)   B7:B25,   C6:K25

    B26  =$E$2+$E$3*$B$3+NORMINV(RAND(),0,$E$1)   B27:B45,   C26:K45

    B47  =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45),2)   C47:K47

    B48  =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45),1)   C48:K48

    L47  =AVERAGE(B47:K47)   –

    L48 

    =AVERAGE(B48:K48) 

     Table  8

    Monte  Carlo  average  values.

    Number   of   samples  10  100  1000  Parameter  Values

     Average   value  of   b1   89.87141  97.52929   99.09254  100 Average   value  of   b2   0.105656  0.101557  0.100546   0.1

    9 As  an  alternative  to  the  method  used   here,  see  Barreto  and  Howland   (2005)  add-in:  http://www3.wabash.edu/

    econometrics/EconometricsBook/Basic%20Tools/ExcelAddIns/MCSim.htm.

    G.  Briand,  R.C.   Hill  /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–7968

    mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    10/20

    =LINEST(y’s,   x’s,,TRUE)  Fct.  (7)

    The  first  argument  of   LINEST   function  specifies   the   y  values; the  second  argument  specifies  the   x

    values;  we  ignore  the  third  argument  by  putting  a  spacebetween  the  second  and  third  commas;  and  the

    fourth 

    argument,  TRUE,  indicates   that   we  would  like  LINEST   to  return  additional   regression  statistics.

    The  LINEST   function  creates  a  table  where   it  stores  the  least  squares  and  standard  errors  estimates.

    The  order  in  which  they  are  reported  is  shown  in  Table  9.

    We nest  the  LINEST   function  in  the  INDEX   function  to  get  the  estimated  coefficients,  one   at   a   time.

    The  INDEX   function  returns  values  from  within  a  table.  The  INDEX   function  general   syntax  is  as

    follows:

    =INDEX(table  of   results,  row_num,  column_num)  Fct.  (8)

    The  first  argument   of   the  INDEX   function  specifies  the  source  table.  The  second  argument   and  third

    argument   indicate  the  intersection  of   a  row  and  a  column   at  which  the  result  of   interest  can  be  found.

    The  nested  commands   are:

    b1:  =INDEX(LINEST(y-values,x-values,   TRUE),1,2)  Fct.  (9)

    se(b1):  =INDEX(LINEST(y-values,x-values,   TRUE),2,2)  Fct.  (10)

    b2: 

    =INDEX(LINEST(y-values,x-values, 

     TRUE),1,1) 

    Fct. 

    (11)se(b2):  =INDEX(LINEST(y-values,x-values,   TRUE),2,1)  Fct.  (12)

     3.2.   The  simulation   template

    The 

    template 

    shown 

    in 

    Table 

    1010 reports 

    estimated 

    coefficients, 

    standard 

    errors, 

    t -percentile

    values 

    and 

    limits 

    of  

    the 

    interval 

    estimates 

    (Lower 

    Limit: 

    LL 

    and 

    Upper 

    Limit: 

    UL). Next, 

    we 

    count 

    how

    many  of   the  100  interval  estimates  contain  the  true   parameters’  values.  Finally,  we  compute  summary

    statistics  for  our  estimated  coefficients  and  standard  errors.  Specify  cells  A47:B68  as  shown  in  Table  10

    (some  cells  are  outlined  in  different  shades  of   gray  only  to  distinguish  groups   of   similar  or  related  cells

    which 

    we 

    comment 

    on 

    shortly).In

     

    cells   A47:B48, the  sample  size  (N )  and  a value  are  specified,  for  a  100(1a)%  confidence

    interval.  The  t -distribution  degrees  of   freedom  (d.f.) and  t -percentile  value  (t c )  are  computed   and

    reported  in  cells   A49:B50.

    Cells   A51:B52  and   A60:B61  are  used  to  report  and  compute  coefficient  estimates  (bk,  k=1,2)  and

    standard  errors  (se(bk),  k=1,2).   In  the  formula  typed  in  cells  B51:B52  and  B60:B61,   the  cell  references

    to  the   x  values  are  in  Absolute  format,  $A6:$A45, as  opposed  to  Relative  format,  as  we  will  be  using

    the  same   x  values   for  all  100  repetitions.

    Cells  A53:B54  and  A62:B63  are  used   to  compute  and  report  interval  estimates.  The  t -critical  value

    t c  will  be  the  same  over  all  repetitions,  so  its  cell  reference  in  the  formulas  of   the  intervals  limits  is

    specified 

    in   Absolute  format,  $B$50.

    In 

    cells 

     A55:B55 

    and 

     A64:B64, we 

    establish 

    and 

    report 

    whether 

    the 

    true 

    parameters’ 

    values 

    arecontained  in  the  interval  estimates.  In  cells   A56:B56  and   A65:B65, we  keep  track  of   the  number   of 

    interval  estimates  that  do  contain  the  true  parameters   values.

     Table  9

    How  LINEST  reports  estimates  and  standard  errors.

    column  1  column  2

    row  1  b2   b1

    row 

    se(b2) 

    se(b1)

    10 Available   from  the  authors  upon  request:  [email protected].

    G.  Briand,  R.C.   Hill   /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–79   69

    mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    11/20

    In  cells   A57:B58  and   A66:B67  we  compute  and  report  the  average   and  standard  deviation  of   the

    100 

    estimates 

    of  

    the 

    intercept 

    and 

    slope 

    coefficients. 

    The 

    average 

    of  

    the 

    parameter 

    estimates 

    should

    be 

    close 

    to 

    the 

    true 

    parameter 

    values 

    because 

    the 

    least 

    squares 

    estimator 

    is 

    unbiased. 

    The 

    standard

    deviations  of   the  estimates  are  the  actual  finite  sample  variability  of   estimates  in  the  Monte  Carlo

    experiment.  In  cells   A59:B59  and   A68:B68  we  compute  and  report   the  average   of   the  100  standard

    errors  of   the  intercept  and  slope  coefficients,  which  should  be  close  to  the  estimates’  standard

    deviations.  This  provides  an  opportunity  to  remind   students  that  standard  errors   reflect   the  sampling

    variability 

    of  

    the 

    estimates.

     3.3.   The  TINV    function

    The 

    TINV 

    function 

    returns 

    100(1a/2)  percentile  values  for  a  t -distribution  (t -critical  values)  withspecified  degrees  of   freedom. The  syntax   of   the   TINV   function  is:

    =TINV(a,  degrees  of   freedom)   Fct.   (13)

    where  a is  the  two-tail  probability.

     3.4.   The  IF    function

    Use  the  IF  and OR   logical  functions  to  indicate,  for  each  interval  estimate,  whether  or  not  it  contains

    the  true   parameter  value.  The  general  syntax   for  the  IF  function  is

    IF(logical_test,value_if_true,value_if_false)  Fct.  (14)

    where:

    Logical_test is   any value  or   expression that can be evaluated  to  be TRUE or  FALSE. In  this

    exercise  we  want to  determine whether or  not the  true  parameter   value, bk,  is   within  theestimated interval [LL,UL], where  LL  = bk t c se(bk)  and UL= bk+  t c se(bk).   The logical expression we

     Table  10

    The  simulation  template.

    A  B

    47  N  =  40

    48 

    0.0549  d.f.  =  =B47-2

    50  tc  =   =TINV(B48,B49)

    51  b1  =   =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45,  TRUE),1,2)

    52  se(b1)  =  =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45,  TRUE),2,2)

    53  LL   =  =B51-$B$50*B52

    54  UL   =  =B51+$B$50*B52

    55  b1  in   CI  =IF(OR(100B54),‘‘No’’,  ‘‘Yes’’)56  Yes’   =COUNTIF(B55:CW55,  ‘‘Yes’’)

    57  average  b1’s  =  =AVERAGE(B51:CW51)

    58  std.  dev.  (b1’s)  =  =STDEV(B51:CW51)

    59  average  se(b1)’s  =  =AVERAGE(B52:CW52)

    60  b2  =   =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45,  TRUE),1,1)

    61  se(b2)  =  =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45,  TRUE),2,1)

    62  LL   =  =B60-$B$50*B6163  UL   =  =B60+$B$50*B61

    64  b2  in   CI  =IF(OR(0.1B63),‘‘No’’,  ‘‘Yes’’)

    65  Yes’   =COUNTIF(B64:CW64,  ‘‘Yes’’)

    66  average  b2’s  =  =AVERAGE(B60:CW60)

    67  std.  dev.  (b2’s)  =  =STDEV(B60:CW60)

    68  average  se(b2)’s  =  =AVERAGE(B61:CW61)

    G.  Briand,  R.C.   Hill  /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–7970

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    12/20

    use is: if   

    bkUL.  If bk   is  outside [LL,UL], then  this expression  is   TRUE.  Otherwise, theexpression is  FALSE.

     Value_if_true  is  the  value  that  is  returned  if   logical_test  is  TRUE.  For  example,   if   this  argument   is

    the  text  string  ‘‘No’’  and  the  logical_test  argument   is  TRUE,  then   the  IF  function  displays  the  text   ‘‘No’’.

     Value_if_false  is  the  value  that   is  returned  if   logical_test   is FALSE.  For example,  if   this  argument  is  the

    text 

    string 

    ‘‘Yes,’’ 

    and 

    the  logical_test   argument  is  FALSE,   then  the  IF  function  displays  the  text  ‘‘Yes’’.

     3.5.   The  OR   function

    Use  the  OR   function  to  write  the  logical_test. The  general  syntax   of   the  OR   function  is

    OR(argument_1,argument_2)  Fct.  (15)

    If   the  first  logical  expression,  argument_1, or   the  second  logical  expression,  argument_2,  is  TRUE,

    then 

    the  OR   function  returns  TRUE.  It  returns  FALSE  only  if   both  arguments  are  FALSE.

    The 

    general 

    syntax 

    for 

    the 

    OR  

    function, 

    nested 

    in 

    the 

    IF 

    function, 

    is:

    IF(OR(argument_1,argument_2),value_if_true,value_if_false)  Fct.  (16)

    Applied  to  our  exercise,  the  nested  function  looks  like  this  (which  is  what  we  have  in  cells  B55  and

    B64):

    IF(OR(bk UL),‘‘No’’,‘‘Yes’’)   Fct.  (17)

    If  

    bk   is  outside  [LL,UL],  then   the  logical_test  bkUL  is  TRUE,  and  ‘‘No’’  is  returned  toindicate  that   bk is  not  in  the  estimated  confidence  interval.  Otherwise,  the  logical  expression  is  FALSE,and  ‘‘Yes’’  is  returned  to  indicate  that   bk  is  in  the  estimated  confidence  interval.

     3.6.   The  COUNTIF    function

    Finally,  we  use  the  COUNTIF  function  to  count   the  number   of   times  bk   is  within  the  intervalestimate

     

    [LL,UL]. The  COUNTIF  function  is  a  statistical  function  that  counts   the  number   of   cells  within

    range 

    that 

    meet 

    given 

    criteria. 

    Its 

    general 

    syntax 

    is:

    COUNTIF(cell_range,criteria)  Fct.  (18)

    Cell_Range 

    is 

    one 

    or 

    more 

    cells 

    to 

    count. 

    Criteria 

    is 

    the 

    number, 

    expression, 

    cell 

    reference, 

    or 

    textthat  defines  which  cells  will  be  counted.  Since  we  are  interested  in  counting  how  many  interval

    estimates,  among   all  the  ones   we  construct,  actually  contain  the  true  parameter  value,  we  count  the

    ‘‘Yes’’  that  are  generated  following  the  application  of   our  logical_test  (this  is  what   we  do  in  cells  B56

    and  B65):

    COUNTIF(cell_range,‘‘Yes’’)  Fct.  (19)

    Review 

    with 

    students 

    the 

    meaning 

    of  

    the 

    formulas 

    and 

    values 

    in  B47:B68. Copy  the  content  of 

    B51:B55  to  C51:CW55  and  copy  the  content  of   B60:B64  to  C60:CW64.

     3.7. 

    Results

    Screen  Shot   6  presents  the  repeated  sampling  of   100  random   samples  and  95%  confidence  interval

    estimates—the  accompanying   table  of   the  formulas  used  and  addresses  where  the  formulas  were

    copied  to  can  be  found  in  Appendix   C.

    G.  Briand,  R.C.   Hill   /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–79   71

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    13/20

    Screen 

    Shot 

    6:

    Wefind  that  94  out  of   our  100  confidence  intervals  contain  b1,   and  95  out  of   100  interval  estimatescontained  b2 (see  Screen  Shot  6).  Note  that   each   replication  will  result  in  different  random  samples,different  interval  estimates  and  thus   a  different  number   of   intervals  that  will  contain  the  true

    parameters  values.

    With  our  simulation  of   1000  samples,  we  find  that   954  out  of   1000  confidence  intervals  contained

    the 

    true 

    parameter 

    value, 

    both 

    for 

    the 

    intercept 

    and 

    slope 

    coefficients. 

    With 

    our 

    simulation 

    of  

    10,000samples

     

    we 

    find 

    that 

    95% 

    of  

    both 

    the 

    intercept 

    and 

    slope 

    coefficients 

    interval 

    estimates 

    contained 

    the

    true 

    parameters 

    values.

    Finally  by  computing  the  summary   statistics  of   the  Monte  Carlo  estimates  we  can  illustrate  that  the

    standard  errors  se(bs,k),   s=1, .  .  .,  S   and  k=1,2,  measure   the  sampling  variation  in  the  estimates  bs,k.   The

    G.  Briand,  R.C.   Hill  /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–7972

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    14/20

    average 

    of  

    the 

    standard 

    errors 

    for 

    each 

    coefficient 

    is 

    close 

    to 

    the 

    standard 

    deviation 

    of  

    S  

    estimates 

    of 

    each   coefficient  (B59  versus   B58,  and  B68  versus   B67  on  Screen   Shot  6).

     3.8.   Extensions

    The 

    exercise 

    developed 

    thus 

    far 

    can 

    be 

    modified 

    or 

    extended 

    to 

    investigate 

    additional 

    concepts.

    Some 

    suggestions 

    are:

     Effect  of   changes   in  variation  of   the   x  values   on  se(bk);  Effect

     

    of  

    random 

    errors 

    from 

    alternative 

    distributions 

    on 

    the 

    sampling 

    distribution 

    of  

    the 

    bkestimators,  as  shown  in  Appendix  B;

     Effect  of   rescaling   x  and/or   y  values  on  bk estimates;  and  Effect  of   changes   in  sample  size  on  se(bk).

    4.  Conclusion

    This  paper  presented  a  step-by-step  guide  to  Microsoft  Excel  fundamentals  and  two  Monte  Carlo

    simulations  exercises.  The  first  Monte  Carlo  simulation  is  a  repeated  sampling  exercise  showing  that

    least  squares  estimators  are  unbiased.  The  second  one  expands   on  the  first  to  explain  the  true   meaning

    of   confidence  interval  estimates  of   least  squares  estimators.  In  these  two  exercises,  the  sampling

    distribution 

    concept 

    is 

    presented 

    in 

    the 

    context 

    of  

    the 

    regression 

    analysis, 

    as 

    Kennedy 

    (2001) 

    suggests

    it  should  be  introduced.

    The  use  of   Excel  requires  students  to  understand  what   they  are  doing.  Wehope  that  the  experience

    of  

    using 

    Excel 

    in 

    an 

    undergraduate 

    econometrics 

    course 

    will 

    be 

    akin 

    to 

    that 

    of  

    programming

    procedures   in  a  graduate   econometrics  text   such  as  in  Mittelhammer  et  al.  (2000  p.713). The  way  we

    suggest  to  use  Excel  in  an  undergraduate  econometrics  course   is  different  than   what   Barreto  and

    Howland  (2006)  propose.  They   ‘‘use  Excel  workbooks  powered  by  Visual  Basic  macros’’   that  ‘‘enable

    Monte  Carlo  simulations  to  be  run  by  students  with  a  click  of   a  button’’  (p.  i).  While  Barreto  andHowland

     

    use 

    of  

    Excel 

    would 

    seem 

    paramount 

    to 

    what 

    Day 

    (1987) 

    refers 

    to 

    as 

    ‘‘canned 

    program’’ 

    in

    the 

    context 

    of  

    macro-economic 

    simulation 

    exercises, 

    ours 

    would 

    rather 

    presents 

    the 

    advantages 

    of  

    a

    ‘‘student-built  model’’  (p.  351),  giving  students  active  learning  opportunities.

    Becker   and  Greene   (2001)  point  out  that  ‘‘the  starting  point  for  any  course  in  statistics  and

    econometrics  is  the  calculation  and  use  of   descriptive  statistics  and  mastery  of   basic  spreadsheets

    skills  (emphasis  added)’’  (p.  173).  Some  students  are  still  not  familiar  with  Excel,  and  a  few  are  even

    reluctant  to  use  it;  but  at  the  end  of   a  course   using  Excel  to  teach  undergraduate   econometrics,

    students  and  instructors  alike,  come  out  of   the  experience   with  a  stronger  understanding  of   core

    econometrics  concepts  and   with  better  Excel  skills.

     Acknowledgement

    We are  grateful   to  anonymous  referees   for  helpful  comments   and  suggestions.

     Appendix    A.  Microsoft  Excel  fundamentals  (Using   Excel  2007)

     A.1.   Starting   Excel

    Find  the  Excel  shortcut  on  your  desktop  and  double  click  on  it  to  start  Excel  (left  clicks).

    Screen  Shot  A1:

    G.  Briand,  R.C.   Hill   /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–79   73

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    15/20

    Alternatively, 

    left-click 

    the 

    Windows 

    Start 

    button 

    at 

    the 

    bottom 

    left 

    corner 

    of  

    your 

    computer

    screen.

    Screen   Shot   A2:

    Slide 

    your 

    mouse 

    over   All  programs, Microsoft  Office,  and  finally  Microsoft  Office  Excel  2007.

    Left-click  on  the  last  one  to  start  Excel.  To  create   a  shortcut  instead,  right-click  on  it;  slide  the  mouse

    over  Send  to,  and  then  select  (i.e.  drag  the  mouse  over  and  left-click  on)  Desktop  (create  shortcut).

    From 

    the 

    Windows  Start  button,  an  easier  way  yet  to  start  Excel  is  to  select  Run,  type   Excel  in  the

    Open  window  of   the  Run  dialog  box  and  select  the  OK  button  or  simply  press  your   Enter   key.

    Screen   Shot   A3:

    Excel 

    opens 

    to 

    new 

    file, 

    titled 

    Book1. 

    Find 

    the 

    name 

    of  

    the 

    open 

    file 

    on 

    the 

    very 

    top 

    of  

    the 

    Excel

    window, 

    on 

    the  Title  bar .  An  Excel  file  like  Book1  contains  several  sheets.  By  default,  Excel  opens  to

    Sheet1  of   Book1.  Determine  which  sheet  is  open  by  looking  at  the  Sheet  tabs  found  in  the  lower  left

    corner  of   the  Excel  window.

    Your  screen  might  look  slightly  different  than  the  one  shown  below.  If   your  computer   screen  is

    bigger,  Excel  will  automatically  display  more  of   its  available  options.  For  example,   in  the  Styles  group

    of  

    command, 

    instead 

    of  

    the  Cell  styles  button,  there  might  be  a  colorful  display  of   cell  styles.

    Screen   Shot   A4:

    G.  Briand,  R.C.   Hill  /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–7974

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    16/20

     The 

     Active cell 

    is 

    surrounded by a 

    border and is 

    in 

    Column 

    and 

    Row 

    1; its 

    Cell 

    reference is

     A1.  Below  the title bar is  a   Tab list. The Home tab is   the  one Excel opens  to. Under each  tab   we

    find  groups   of   commands.   Under the home  tab, the first one is  the Clipboard group  of commands,

    named after the tasks  it   relates to.  The wide  bar including the  tab   list and the groups of   commands

    is   referred   to   as  the Ribbon. The content  of   the   Active cell   shows  up  in   the  Formula bar   (as shown

    above, 

    there is 

    nothing 

    in 

    it). Perhaps 

    themost important 

    of  

    all of  

    this is 

    to 

    locate 

    the  Help button

    on 

    the 

    upper 

    right 

    corner of  

    the Excel 

    window. 

    Finally, we 

    can use the Scroll bars and the arrows

    around   them to  navigate   up-down   and  right-left in  the worksheet. And we  potentially have  a  long

    way  to  go:  each  worksheet in  Microsoft Excel 2007 contains  1,048,576   rows   and  16,384

    columns!!!!

     A.2.   Entering   data   and  carrying   out   calculations

    To  enter  labels  and  data  into  an  Excel  worksheet  move  the  cursor  to  a  cell  (i.e.  drag  our  mouse  over

    and  left-click  on)  and  begin  typing.  Type   X   in  cell   A1,  then  press  the  Enter   key  to  get  to  cell   A2  or

    navigate 

    by 

    moving 

    the 

    cursor 

    with 

    the 

    mouse, 

    or 

    use 

    the 

     Arrow 

    keys 

    (to 

    move 

    right, 

    left, 

    up 

    or 

    down).Fill 

    in 

    the 

    rest 

    of  

    the 

    worksheet 

    as 

    shown 

    below 

    in 

    Table 

    A1.

    Excel’s  primary  usefulness  is  to  carry   out  repeated  calculations.  We  can  add,   subtract,  multiply  and

    divide;  and  apply  mathematical  and  statistical  functions  to  the  data  in  a  worksheet.  To  illustrate,  we

    are 

    going 

    to 

    compute 

    the 

    squares 

    of  

    the 

    numbers 

    we 

     just 

    entered. 

    There 

    are 

    two 

    main 

    ways 

    to 

    perform

    calculations 

    in 

    Excel. 

    One 

    is 

    to 

    write 

    formulas 

    using 

    arithmetic 

    operators, 

    which 

    we 

    demonstrate

    below;  the  other  is  to  write  formulas  using  mathematical  functions—these  and  other  functions  will  be

    used   in  the  main  section  of   this  paper.

    Place  the  cursor  in  cell  B2.   We  want   to  compute  the  square  of   the  value  from  cell   A2.  Let  us

    emphasize  that  the  trick  to  using  Excel  efficiently  is  NOT  to  re-type  values   already  stored  in  the

    worksheet, 

    but 

    instead 

    to 

    use 

    references 

    of  

    cells 

    where 

    the 

    values 

    are 

    stored. 

    So, 

    to 

    compute 

    the 

    square

    of   10,  which  is  the  value  stored  in  cell   A2,  instead  of   typing  the  formula  =10*10, type  the  formula

    =A2*A2  or  =A2^2  (the  asterisk  and  the  caret  can  be  typed  by  simultaneously  pressing  the  Shift  key  and

    the  *  or   ̂ key)   as  shown  in  Table  A2.

    Press  Enter . Note that: (1) a  formula  always   starts  with  an  equal sign;  this is  how Excel

    recognizes it   is   a  formula, and (2) formulas are not  case sensitive, so we  could  also  have typed

    =a2^2  instead.

    The  way  Excel  understands  the  instructions  we  gave  in  cell  B2  is  ‘‘square  the  value  found  at  the

    address  A2’’.  It  is  important  to  fully  understand  how  Excel  interprets  ‘‘address  A2’’.  To  Excel  ‘‘address

     A2’’  means   ‘‘from  where  you  are  at,  go  left  by  one  cell’’—because  this  is  where  A2  is  located  vis-à-vis

    B2.  In  other  words,  an  address  gives  directions:  left-right,  up-down,   and  distances:  number   of   cells

    away—all  in  reference   to  the  cell  where   the  formula  is  entered.

     Table 

     A2

    Carrying  out  calculations.

    A  B

    1 x  y

    2 10  =A2^2

    3 20

     Table 

     A1

    Entering  data.

    A  B

    1 x  y

    2 10

    3  20

    G.  Briand,  R.C.   Hill   /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–79   75

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    17/20

    To 

    copy 

    the 

    formula 

    in 

    cell B2  to  cell B3  place  the  cursor  back  into  cell B2, and  move   it  to  the  south-

    east  corner   of   the  cell,  until  the  fat  cross  turns  into  a  skinny  one,   as  shown  below:

    Screen   Shot   A5:

    Then   left-click,  hold  it,  drag  it  down  to  the  next   cell  below,  and  release!

    Excel   has  copied  the  formula  we  typed  in  cell  B2  into  the  cell  below.  The  formula  entered  in  cell  B2

    instructed  Excel  to  collect  the  value  stored  one-cell  away  from  its  left,  and  then   square  it—those  exact

    same  instructions  are  now  found  in  cell  B3. Place  your  cursor  back   into  B3, and  look  at  the  Formula

    bar . 

    You 

    can 

    see 

    that, 

    in 

    this 

    cell, 

    these 

    same 

    instructions 

    translate 

    into 

    ‘‘=A3^2’’, 

    and 

    the 

    value

    computed 

    is 

    thus  400.

    Screen   Shot   A6:

    Now,   if   we  had  wanted  the  values  in  B2  and  B3  to  be  equal  to  the  square  of   the  value  stored  in  cell

     A2,  then  we  would  transform  the  cell  reference  in  cell  B2  from  a  Relative  Cell  Reference   into  an

     Absolute  Cell  Reference,   before   copying  it  to  cell  B3. This  ensures  that  an  address  does  NOT   change

    when 

    we 

    copy 

    formula 

    from 

    one 

    cell 

    to 

    another.

    A  Relative Cell Reference is  made  into  an   Absolute Cell Reference by preceding  both  the row

    and  column   references   by  a  dollar sign.  Place the cursor back in  cell   B2   (i.e.  move the mouse over

    and left-click), and in  the Formula  bar , place  the  cursor  before  the    A, insert  a  dollar  sign (by

    pressing  the Shift key  and the $  key at  the  same  time);  then move  the cursor  before the first 2  and

    insert  another  dollar sign;  and finally, place  the  cursor at  the   end  of   the formula  and press  Enter .

    See 

    Table A3.

    Copy  the  formula  from  cell B2  to  cell B3. Place  the  cursor  back  into B3, and  look  at  the  Formula bar .

    You  can  see  that,  this  time,  the  formula  is  still  =$A$2^2—which   means   the  instruction  (or  address)

    given 

    to 

    Excel 

    has 

    not 

    changed. 

    The 

    value 

    computed 

    is 

    thus  100.

     Appendix   B.   The  inversion  method  for   generating   random  deviates

    Using  the  inversion  method   is  an  opportunity  to  explain  to  students  the  usefulness  of   change-of-

    variable 

    techniques 

    and 

    cumulative 

    distribution 

    functions.

     Table   A3

    Absolute  cell   reference.

    A  B

    1 x  y

    2 10 

    =$A$2^23 20

    G.  Briand,  R.C.   Hill  /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–7976

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    18/20

    B.1. 

    Distributions 

    of  

     functions 

    of  

    random 

    variables

    Let  X   be  a  continuous  random   variable  with  probability  density  function,  pdf ,   f ( x).  Let  Y = g ( X ) be  a

    function  that  is  strictly  increasing  or  strictly  decreasing.  This  condition  ensures  that  the  function  is

    one-to-one, 

    so 

    that 

    there 

    is 

    exactly 

    one 

    Y  

    value 

    for 

    each 

     X  

    value, 

    and 

    exactly 

    one 

     X  

    value 

    for 

    each 

    Y value. 

    The 

    importance 

    of  

    this 

    condition 

    on 

     g ( X ) 

    is 

    that 

    we 

    can 

    solve 

    Y = g ( X ) 

    for 

     X . 

    That 

    is, 

    we 

    can 

    find 

    an

    inverse  function   X =w(Y ).  Then  the   pdf   for  Y   is  given  by

    hð yÞ  ¼   f   ½wð yÞ    dwð yÞdy

    (A1)

    where   j j  denotes  the  absolute  value.   This  is  called  the  change-of-variable  technique.11 As  an  example,let   X   be  a  continuous  random  variable  with   pdf    f ( x)=2 x   for  0

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    19/20

    with 

    degree 

    of  

    freedom, 

    implying 

    that 

    it 

    has 

    mean 

    and 

    variance 

    2. 

    For 

    the 

    regression 

    random

    errors  to  have  mean  0  and  variance  s2 use  e   ¼  s ð y2   1Þ= ffiffiffi 2

    p   Extreme  value  random  errors.  The  extreme  value  density  is

     f   ð yÞ  ¼  expð yÞ    expðexpð yÞÞ  (A2)

    which 

    has 

    cdf  

    F ( y)=exp(exp( y)).  Despite  its  imposing  form,  we  can  obtain  random   values  fromthis  distribution  using  the  inversion  method,  since   y=F 1(u)= ln( ln(u))  where   u  is  a  uniformlydistributed

     

    random 

    value. 

    The 

    mean 

    and 

    variance 

    of  

    this 

    distribution 

    are 

    0.57722 

    and p2/6.13 For  the

    regression  random   errors  to  have   mean  0  and  variance  s2 use  e  ¼  s ð y  0:57722Þ= ffiffiffiffiffiffiffiffiffiffiffi p2=6

    Random 

    values 

    from 

    many 

    distributions 

    can 

    be 

    similarly 

    formed. 

    Books 

    of  

    statistical 

    distributions

    provide  ‘‘formulas’’  for  generating  random  deviates  given  uniform  random  values.

    With  Monte  Carlo  studies  based  on  these  alternative  non-normal  distributions,  it  is  easy  to

    illustrate 

    using 

    histogram 

    how 

    effective 

    the 

    Central 

    Limit 

    Theorem 

    can 

    be, 

    resulting 

    in 

    nearly

    normally  distributed  least  squares  estimators  in  even   moderately  sized  samples.  Furthermore  the

    performance 

    of  

    interval 

    estimators, 

    or 

    hypothesis 

    tests, 

    can 

    be 

    studied 

    under 

    these 

    alternativeassumptions  as  we  have  illustrated  in  Section  3.

     Appendix   C.  Repeated   sampling   and  interval  estimation

    Screen   Shot  6  accompanying   table  of   the  formulas  used  and  addresses  where  the  formulas  were

    copied  to.

    Key  cell  formulas

    Cell   formula  Copied  to

    A6  =$B$2  A7:A25

    A26  =$B$3  A27:A45B6  =$E$2+$E$3*$B$2+NORMINV(RAND(),0,$E$1)   B7:B25,  C6:CW25

    B26  =$E$2+$E$3*$B$3+NORMINV(RAND(),0,$E$1)   B27:B45,   C26:CW45

    B49  =B47-2  –

    B50  =TINV(B48,B49)  –

    B51  =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45,TRUE),1,2)  C51:CW51

    B52  =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45,TRUE),2,2)  C52:CW52

    B53  =B51-$B$50*B52   C53:CW53

    B54  =B51+$B$50*B52   C54:CW54

    B55  =IF(OR(100B54),‘‘No’’,‘‘Yes’’)  C55:CW55

    B56  =COUNTIF(B55:CW55,  ‘‘Yes’’)  –

    B57  =AVERAGE(B51:CW51)  –

    B58  =STD(B51:CW51)  –

    B59  =AVERAGE(B52:CW52)  –

    B60  =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45,TRUE),1,1)  C60:CW60

    B61  =INDEX(LINEST(B6:B45,$A6:$A45,TRUE),2,1)  C61:CW61

    B62  =B60-$B$50*B61   C62:CW62

    B63  =B60+$B$50*B61   C63:CW63

    B64  =IF(OR(0.1B63),‘‘No’’,  ‘‘Yes’’)  C64:CW64

    B65  =COUNTIF(B64:CW64,  ‘‘Yes’’)  –

    B66  =AVERAGE(B60:CW60)  –

    B67  =STD(B60:CW60)  –

    B68  =AVERAGE(B61:CW61)  –

    References

    Barreto,  H.,  Howland,   F.M.,  2005.  Excel  Add-Ins  for  Introductory  Econometrics  using  Monte  Carlo  Simulation  with  MicrosoftExcel.   Cambridge  University  Press,  New  York  Available   at:  http://www3.wabash.edu/econometrics/EconometricsBook/Basic%20Tools/ExcelAddIns/index.htm.

    13 For  example,   Forbes  et  al.  (2011).

    G.  Briand,  R.C.   Hill  /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–7978

    http://www3.wabash.edu/econometrics/EconometricsBook/Basic%20Tools/ExcelAddIns/index.htmhttp://www3.wabash.edu/econometrics/EconometricsBook/Basic%20Tools/ExcelAddIns/index.htmhttp://www3.wabash.edu/econometrics/EconometricsBook/Basic%20Tools/ExcelAddIns/index.htmhttp://www3.wabash.edu/econometrics/EconometricsBook/Basic%20Tools/ExcelAddIns/index.htm

  • 8/20/2019 Basic Excel MCMC

    20/20

    Barreto,  H.,  Howland,  F.M.,  2006.  Introductory  Econometrics  using  Monte  Carlo  Simulation   with  Microsoft  Excel.   CambridgeUniversity  Press,  New  York.

    Becker,  W.E.,  Greene,   W.H.,  2001.  Teaching  statistics  and  econometrics  to  undergraduates.  Journal  of   Economic  Perspectives  15(4)  169–182.

    Briand,  G.,  Hill,   R.C.,  2012.  Using  Excel  2007  for  Principles  of   Econometrics,  third  edition.   John  Wiley   &  Sons,  New  York.Cahill,   M., Kosicki,  G.,  2000.  Exploring  economic  models  using  Excel.   Southern  Economic   Journal  66  (3)  770–792.

    Cameron, 

    A.C., 

    Trivedi, 

    P., 

    2010. 

    Microeconomics 

    Using 

    Sata, 

    Revised 

    Edition. 

    Stata 

    Press, 

    College 

    Station, 

    TX.Craft,  R.K.,  2003.   Using  spreadsheets  to  conduct  Monte  Carlo  experiments  for  teaching  introductory  econometrics.  Southern

    Economic   Journal  69  (3)  716–735.Day,   E.,  1987.   A  note  on  simulation   models  in  the  economics  classroom.   Journal  of   Economic  Education  18  (4)  351–356.Forbes,  C.,   Evans, M.,  Hastings,  N., Peacok,  B., 2011.  Statistical Distributions,  fourth  edition.   John Wiley   &  Sons,  Hoboken,NJ

    pp.   99.Gujarati,  D.N.,  Porter,  D.C.,  2009.  Basic  Econometrics,  fifth  edition.  McGraw-Hill/Irwin,  New  York.Hill,  R.C.,  Griffiths,  W.E.,  Lim,  G.C.,  2011.   Principles  of   Econometrics,  fourth  edition.   John  Wiley   &  Sons,  New  York. Judge,  G.,  1999.   Simple   Monte  Carlo  studies  on  a  spreadsheet.  Computers  in  Higher   Education  Economics  Review   (online)  13  (2)  ,

    Available   at:In:  http://www.economicsnetwork.ac.uk/cheer/ch13_2/ch13_2p12.htm.Kennedy,   P.E.,  1998a.   Using  Monte  Carlo  studies  for  teaching  econometrics.  In:  Becker,  W.E.,  Watts,  M.  (Eds.),  Teaching

    Economics  to  Undergraduates:  Alternatives  to  Chalk   and  Talk.  Edward  Elgar,  Cheltenham   and  Northampton,  pp.  141–159.Kennedy,   P.E.,  1998b.   Teaching  undergraduate  econometrics:  a  suggestion  for  fundamental  change.  American  Economic

    Review,   Papers  and  Proceedings  88  (2)  487–491.Kennedy,   P.E.,   2001.  Bootstrapping  Student  understanding  of   what  is  going  on  in  econometrics.  Journal  of   Economic  Education

    32  (2)  110–123.Kennedy,   P.E.,  2008.   A  Guide  to  Econometrics,  6th  edition.  Blackwell   Publishing,  Malden,   MA.Kyd,   C.  2011.   An  Excel  tutorial:  an  introduction  to  Excel’s  normal  distribution  functions. ExcelUSer—For  Business  Users  of 

    Microsoft  Excel.  Excel  User,  Inc.  Available   at:  http://www.exceluser.com/explore/statsnormal.htm.Microsoft.  2011.  Description  of   the  RAND   Function  in  Excel. Microsoft  Support.  Microsoft  Corporation.  Available   at:  http://

    support.microsoft.com/kb/828795.Mittelhammer,   R.C.,   Judge,  G.G.,  Miller,   D.J.,  2000.  Econometric  Foundations.  Cambridge  University  Press,  New  York.Murray,  M.P.,  1999.  Econometrics  lectures  in  a  computer  classroom.   Journal  of   Economic  Education  30  (3)  308–321.Murray,  M.P.,  2006.  Econometrics:  A  Modern  Introduction.  Pearson  Education,  Boston.Ragsdale,   C.T.,  2008.   Managerial   Decision  Modeling.  South-Western  Cengage  Learning,  Mason.Weisstein,   E.W.  2011.   Box–Muller   Transformation.  Mathworld—A  Wolfram  WebResource.  Wolfram  Research,  Inc.  Available   at:

    http://mathworld.wolfram.com/Box-MullerTransformation.html.Wikipedia.   2011.  Inverse  Transform  Sampling. Wikipedia—The  Free  Encyclopedia.  Wikimedia   Foundation,  Inc.  Available  at:

    http://en.wikipedia.org/wiki/Inverse_transform_sampling.

    Wikipedia. 

    2011. 

    Random 

    Number 

    Generation. Wikipedia—The 

    Free 

    Encyclopedia. 

    Wikimedia 

    Foundation, 

    Inc. 

    Available 

    at:http://en.wikipedia.org/wiki/Random_number_generation.

    G.  Briand,  R.C.   Hill   /   International  Review  of   Economics  Education  12  (2013)   60–79   79

    http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0010http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0015http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0020http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0025http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0030http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0035http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0040http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0045http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0050http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0055http://www.economicsnetwork.ac.uk/cheer/ch13_2/ch13_2p12.htmhttp://www.economicsnetwork.ac.uk/cheer/ch13_2/ch13_2p12.htmhttp://www.economicsnetwork.ac.uk/cheer/ch13_2/ch13_2p12.htmhttp://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0065http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0070http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/sbref0070http://refhub.elsevier.com/S1477-3880(13)00002-9/s