Свободный член экспоненты а равен выровненному уровню, т. е. уровню тренда в момент или период, принятый за начало отсчета времени, т. е. при t = 0. Основной параметр экспоненциального тренда к является постоянным темпом изменения уровней (ценным). Если к>1, имеем тренд с возрастающими уровнями, причем это возрастание не просто ускоренное, а с возрастающим ускорением и возрастающими производными всех более высоких порядков. Если к<1, то имеем тренд, выражающий тенденцию постоянного, но замедляющегося сокращения уровней, причем замедление непрерывно усиливается. Экстремума экспонента не имеет и при t —> oo стремится либо к оо при k > 1, либо к 0 при k < 1.

Экспоненциальный тренд характерен для процессов, развивающихся в среде, не создающей никаких ограничений для роста уровня. Из этого следует, что на практике он может развиваться только на ограниченном промежутке времени, так как любая среда рано или поздно создает ограничения, любые ресурсы со временем исчерпаемы. Однако практика показала что, например, численность населения Земли на протяжении 1950–1985 гг. возрастала примерно по экспоненте со среднегодовым темпом роста к = 1,018 и за это время возросла вдвое — с 2,5 до 5 млрд. чел. (рис. 4.3). В настоящее время темп роста населения постепенно уменьшается.

Рис. 4.3. Рост народонаселения Земли

Экспоненциальный рост объема реализации и производства происходит при возникновении новых видов продукции и их освоении промышленностью: при появлении цветных телевизоров, видеомагнитофонов, пейджеров и т. п., но когда производство начинает наполнять рынок, приближаться к спросу, экспоненциальный рост прекращается.

Расчет экспоненциального тренда дан в гл. 5. Основные свойства экспоненциального тренда:

1. Абсолютные изменения уровней тренда пропорциональны самим уровням.

2. Экспонента экстремумов не имеет: при k > 1 тренд стремится к + оо, при k < 1 тренд стремится к нулю.

3. Уровни тренда представляют собой геометрическую прогрессию: уровень периода с номером t = т есть a*km.

4. При k > 1 тренд отражает ускоряющийся неравномерно рост уровней, при k < 1 тренд отражает замедляющееся неравномерно уменьшение уровней. Поведение основных показателей динамики в этих случаях рассмотрено в табл. 4.5 и 4.6.

В табл. 4.5 и 4.6 в последней графе приведены редко применяемые показатели динамики III порядка: ускорение (или прирост) ускорения и замедление ускорения. Эти абсолютные показатели даны для наглядного пояснения главного отличия экспоненциального тренда от парабол любого порядка: экспонента не имеет постоянных производных любого порядка по времени. Постоянен только цепной темп изменения.

Читатель может заинтересоваться и таким вопросом: как назвать тенденцию динамики, при которой и темп изменения был бы непостоянен, а имел постоянное абсолютное или относительное изменение, например, уравнение типа

y^ = a(k + bti)ti или y^i = akt2 т. д.

Подобные «гиперэкспоненты» не применяются статистикой, ибо любой, сколь угодно быстрый, сколь угодно ускоряющийся рост может быть отображен обычной экспонентой — стоит лишь уменьшить период, за который происходит возрастание (или сокращение) уровней в к раз. По своему существу экспоненциальное развитие процесса и есть предельно возможное, предельно благоприятное по условиям развития, так как оно осуществляется в среде, не ограничивающей развитие данного процесса. Но следует помнить, что это происходит только до определенного времени, так как каждая среда, каждый ресурс в природе ограничен. Единственный спорный в науке процесс, по которому до сих пор нет доказательства ограниченности его во времени, — это экспоненциальное замедляющееся расширение Вселенной. Ограничено ли оно и сменится ли со временем сжатием или будет продолжаться бесконечно, зависит от значения средней плотности вещества и излучения во Вселенной, которую пока науке установить не удалось, ибо не все формы существования вещества и полей науке известны. Зато интересно знать, что самый фундаментальный процесс, охватывающий всю известную Вселенную, уже, по крайней мере, 12–15 млрд. лет развивается по экспоненте.

4.4. Гиперболический тренд и его свойства

Из различных форм гипербол рассмотрим только наиболее простую:

y^ = a + (b/t).

Если основной параметр гиперболы Ь > 0, то этот тренд выражает тенденцию замедляющегося снижения уровней и при t — > oo, y^ — > а. Таким образом, свободный член гиперболы — это предел, к которому стремится уровень тренда.

Такая тенденция наблюдается, например (рис. 4.4), при изучении процесса снижения затрат любого ресурса (труда, материалов, энергии) на единицу данного вида продукции или ее себестоимости в целом. Затраты ресурса не могут стремиться к нулю, значит, экспонента не соответствует сущности процесса; нужно применить гиперболическую формулу тренда.

Если параметр Ь < 0, то с возрастанием t, т. е. с течением времени, уровни тренда возрастают и стремятся к величине а при t —> oо.

Такой характер динамики присущ, например, показателям КПД двигателей или иных преобразователей энергии (трансформатор тока, фотоэлемент и т. п.). По мере развития научно-технического прогресса эти КПД постепенно повышаются, но никогда не могут превысить определенного предела для каждого типа двигателя и не могут превысить 100 % в принципе для любого преобразователя энергии. При расчете гиперболического тренда нельзя нумеровать года от середины ряда, так как значения 1/ti должны быть всегда положительными.

Основные свойства гиперболического тренда:

1. Абсолютный прирост или сокращение уровней, ускорение абсолютных изменений, темп изменения — все эти показатели не являются постоянными. При Ь > 0 уровни замедленно уменьшаются, отрицательные абсолютные изменения, а также положительные ускорения тоже уменьшаются, цепные темпы изменения растут и стремятся к 100 %.

Рис. 4.4. Динамика расхода условного топлива на производство электроэнергии (г на 1 кВт-ч) на электростанциях региона.

2. При Ь < 0 уровни замедленно возрастают, положительные абсолютные изменения, а также отрицательные ускорения и цепные темпы роста замедленно уменьшаются, стремясь к 100 %.

Как видим, гиперболический тренд описывает в любом случае тенденцию такого процесса, показатели которого со временем затухают, т. е. происходит переход от движения к застою. Иллюстрацией этих свойств может служить табл. 4.7.

4.5. Логарифмический тренд и его свойства

Если изучаемый процесс приводит к замедлению роста какого-то показателя, но при этом рост не прекращается, не стремится к какому-либо ограниченному пределу, то гиперболическая форма тренда уже не подходит. Тем более не подходит парабола с отрицательным ускорением, по которой замедляющийся рост перейдет со временем в снижение уровней. В указанном случае тенденция изменения лучше всего отображается логарифмической формой тренда: y^ = a + b + ln ti.

Логарифмы возрастают значительно медленнее, чем сами числа (номера периодов ti), но рост логарифмов неограничен. Подбирая начало отсчета