时间序列第6讲
《时间序列分析》课程教学大纲

《时间序列分析》课程教学大纲课程编号:33330775课程名称:时间序列分析课程基本情况:1.学分:3 学时:51学时(课内学时:45 课内实验:6)2.课程性质:专业必修课3.适用专业:统计学适用对象:本科4.先修课程:概率论、数理统计、随机过程5.首选教材:王燕:《应用时间序列分析》,中国人民大学出版社,2008出版。
备选教材:王振龙等编著:《时间序列分析》,中国统计出版社,2000年。
6.考核形式:闭卷考试7.教学环境:多媒体教室及实验室一、教学目的与要求本课程是数理统计学的一个重要分支,先期需完成的课程有概率论、随机过程。
通过本课程的学习,使学生掌握时间序列数据的分析方法,包括时间序列简介、平稳时间序列分析、时间序列分解、非平稳序列的随机分析、多元时间序列分析。
利用Eviews软件进行本课程的实验教学。
二、教学内容及学时分配课程内容及学时分配表三、教学内容安排第一章时间序列分析简介【教学目的】1、了解时间序列的定义及常用分析方法;2、掌握时间序列的几个基本概念:随机过程、平稳随机过程、非平稳随机过程、自相关、记忆性。
【教学重点】时间序列的相关概念。
【教学难点】随机过程、系统自相关性。
【教学方法】课堂讲授【教学内容】第一节时间序列的定义第二节时间序列分析方法第三节时间序列分析软件EVIEWS简介第二章时间序列的预处理【教学目的】1、掌握平稳性检验的原理和方法;2、掌握纯随机性检验的原理和方法。
【教学重点】平稳时间序列的定义及统计性质。
【教学难点】时间序列的相关统计量。
【教学方法】课堂讲授【教学内容】第一节平稳性检验一、特征统计量二、平稳时间序列的定义三、平稳时间序列的统计性质四、平稳时间序列的意义五、平稳时间序列的检验第二节纯随机性检验一、纯随机序列的定义二、白噪声序列的定义三、纯随机性检验第三章平稳时间序列序列分析【教学目的】1、理解ARMA模型的定义及性质。
2、掌握平稳序列建模方法。
3、掌握平稳时间序列的预测【教学重点】平稳时间序列建模【教学难点】模型识别,参数估计,序列预测【教学方法】课堂讲授与上机实验【教学内容】第一节方法性工具一、差分运算二、延迟算子三、线性差分方程第二节 ARMA模型的性质一、AR模型二、MA模型三、ARMA模型第三节平稳序列建模一、建模步骤二、样本自相关系数与偏相关系数三、模型识别四、参数估计五、模型检验六、模型优化第四节序列预测一、线性预测函数二、预测方差最小原则三、线性最小方差预测的性质四、修正预测第四章非平稳序列的确定性分析【教学目的】1、理解时间序列的分解原理。
《信号与系统》考点重点与典型题精讲(第6讲 离散时间系统的时域分析)(第2部分)
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信号与系统考点重点与典型题精讲系列第6讲离散时间系统的时域分析
主讲人:马圆圆
网学天地
2. 已知虚指数信号,解:
3.系统的差分方程为
由差分方程①得
而
4.已知差分方程
根据起始状态,有:
(2)求系统的单位样值响应
(3)求零状态响应。
本题也可用齐次解加特解法求解,但由于差分方程右端的激励为
2三种情况讨论。
具体过程如下:
特解因此:
5.已知离散时间系统的差分方程为:
(2)求零状态响应。
(4)可得全响应:
6.写出如图所示用延迟线组成的非递推型滤波器的差分方
7.某离散线性时不变系统具有一定的起始状态
由此可得,当起始状态增大一倍为
8. 设x(n)=0
,如图。
从图可见,当位移量
21
将各部分结果汇总,得如图所示的序列
本题还可以利用单位样值序列求卷积和。
利用卷积和
因此,有:
10.离散时间系统如图所示,其中
解:(1)设通过两个加法器后面的信号分别为
于是零输入响应为:
本题的h(n)也可用迭代法求初始值,从而确定
11.如图所示两个系统,已知三个
解:(1)系统(
对于非线性系统(
12. 各序列的图形如图所示,求下列卷积和。
13.如图所示系统,试求当激励分别为下列时的零状态响应。
14.如图所示系统,试求解:由图可列出:
15.有限长序列
) f
可得:
(2)求N=4)
因此,当k=0
当k=1时:
当k=2时:
当k=3时:
综上讨论,可画出
因此,当k=0。
应用时间序列分析(第6版)PPTch5
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例5-7
• 已知ARIMA(1,1,1)模型为
• 已知:
•求
的95%置信区间。
【解】 • 展开原模型,得到等价模型 • 预测值的递推公式为
例5-7解
• 3期预测误差的方差为
• 广义自相关函数为
• Green函数为 • 3期预测值方差为 • 3期预测值的95%置信区间为
例5-6续
例4.9
差分平稳
• 一阶差分时序图
• ADF 检验
结论: 平稳非白噪声序列
• 白噪声检验
模型定阶
• 一阶差分后序列自相关图
• 一阶差分后序列偏自相关图
1阶差分后序列的自相关图显示拖尾特征,偏自相关图显示1阶截尾特征。所以考虑用 AR(1) 模型拟合1阶差分后序列。考虑到前面已经进行的1阶差分运算,实际上使用ARIMA(1,1,0) 模型拟合原序列。
无季节效应的非平稳序列分析
05
本章内容
01
Cramer分解定理
02
差分平稳
03
ARIMA模型
04
疏系数模型
Cramer分解定理
• Cramer分解定理
• Harald Cramer(1893-1985)。瑞典人,斯德哥尔 摩大学教授,著名的统计学家和保险精算学家。
• Cramer 分解定理是Wold分解定理的推广。Wold分 解定理是平稳序列的理论基础,Cramer分解定理是 非平稳序列的理论基础。
• 但应当注意的是,差分运算的阶数并不是越多越好。因为差分运算是一种 对信息的提取、加工过程,每次差分都会有信息的损失。
• 在实际应用中差分运算的阶数得适当,应当避免过度差分的现象 。
例5-4
• 假设序列如下
chapter6时间序列分解书上例题

chapter6时间序列分解书上例题摘要:I.时间序列分解简介A.时间序列分解的定义B.时间序列分解的背景和意义II.时间序列分解的模型A.趋势项B.季节项C.随机项III.时间序列分解的应用A.经济数据分析B.金融数据分析C.天气预报IV.时间序列分解的实例A.书上例题的分解过程B.结果分析V.时间序列分解的局限性A.模型假设的限制B.数据质量的影响VI.总结A.时间序列分解的重要性B.未来研究方向正文:I.时间序列分解简介时间序列分解是一种常用于分析时间序列数据的方法。
通过对时间序列数据进行分解,可以将复杂的时间序列数据分解为趋势项、季节项和随机项三个部分,从而更好地理解数据背后的规律和结构。
A.时间序列分解的定义:时间序列分解是一种将时间序列数据拆分为三个主要组成部分的方法,包括趋势项、季节项和随机项。
B.时间序列分解的背景和意义:随着数据科学的快速发展,时间序列分析在各领域中扮演着越来越重要的角色。
时间序列分解作为一种有效的时间序列分析方法,可以帮助我们更好地理解数据,预测未来趋势,从而为决策提供有力支持。
II.时间序列分解的模型时间序列分解主要包括趋势项、季节项和随机项三个部分。
A.趋势项:反映数据长期的趋势变化,如经济增长、人口增长等。
B.季节项:反映数据在一年内不同季节的变化规律,如节假日消费、农业生产等。
C.随机项:反映数据中无法预测的随机波动,如突发事件、自然灾害等。
III.时间序列分解的应用时间序列分解在多个领域都有广泛应用,例如经济数据分析、金融数据分析、天气预报等。
A.经济数据分析:通过时间序列分解,可以更好地理解经济数据背后的趋势和季节性变化,从而为政策制定和投资决策提供依据。
B.金融数据分析:时间序列分解在金融数据分析中的应用主要包括对股票价格、汇率等金融数据进行分解,以揭示其背后的趋势和季节性变化。
C.天气预报:时间序列分解在气象学中的应用主要是对气温、降水等气象数据进行分解,从而更好地预测未来的天气趋势。
第6章 时间序列预测法

2
第一节 时间序列概述 一、时间序列分析 时间序列一般用:y1,y2,…,yt …;表示,其中t 表示时间。 在时间序列中,每个时期变量数值的大小, 都受到许多不同因素的影响。例如,手机销售 量受到居民的收入、质量,功能、价格等因素 的影响。因此,时间序列按性质不同分成一下 四类:
6
1、长期趋势(Long-term Tend) 指受某种根本性因素的影响,时间序列在 较长时间内朝着一定的方向持续上升或下降, 以及停留在某一水平上的倾向。 如图所示。
11
( 1 )加法型:yt Tt St Ct I t (2)乘法型:yt Tt St Ct I t (3)混合型:yt Tt St Ct I t ; yt St T t Ct I t 其中:yt为时间序列的变动; Tt为长期趋势; St为季节变动;Ct为循环变动;I t为不规则变动。
季 销 售 额
年 销 售 额
时间
时间
图6-2 时间序列数据季节变化曲线
图6-3 时间序列数据循环变化曲线
8
3、循环变动(Alternation variety ) 如图6-3所示。 循环变动与季节变动有相似之处,时间序列都 会在周期内有波动,而季节波动的时间序列 周期长短固定;而循环变动的时间序列波动 较长、周期长短不一,少则一两年,多则数 年甚至是数十年,周期不好预测。
105.75 104.35 104.17 95.00 153.63 72.41
2.0243 2.0183 2.0177 1.9777 2.1836 1.8598
2003
2004 ∑/n
120.00
142.00
114.29
118.33
2.0580
统计学原理06-第6章时间数列分析(新)

点或连续时期上测量的观测值的集合。 点或连续时期上测量的观测值的集合。
年份 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 国内生产总值 亿元) (亿元) 4038.2 4517.8 4862.4 5294.7 5934.5 7171.0 8964.4 10202.2 11962.5 14928.3 年份 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 国内生产总值 亿元) (亿元) 16909.2 18547.9 21617.8 26638.1 34634.4 46759.4 58478.1 67884.6 74462.6 79395.7
平均发展水平 时期 数列 序 时 总量指标 平 均 方 法 连续 时点 间断 时点 简单算术平均 间隔相等 简单算术平均 间隔不等 加权算术平均 间隔相等 两次简单平均 间隔不等 先简单后加权
时点 数列
相对指标、 视情况选用:先平均再相除、 相对指标、 视情况选用:先平均再相除、先加总再 平均指标 相除、加权算术平均、加权调和平均等 相除、加权算术平均、
趋势性数列
指数( 指数 ( % )
平稳性数列
79
80
81
82
83
85
84
86
87
88
89
90
91
92
93
95
94
96
97
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
19
第六讲 VAR模型(高级计量经济学

解是特稳征定方的程,得z1=-4.877,z2=1.961, 所以该模型
.
VAR模型定阶
AIC(Akaike赤池)和SC(Schwarz施瓦兹)准则
AIC(p)=lndet( ˆ p )+ 2 n 2 p
T
BIC(p)=lndet(
式。
.
例2:结构向量自回归模型
方程中包括同期解释变量
y1t 0.1y2t y2t10.3y2t2e1t
y2t 0.5y1t10.4y2t2e2t
其中
e1t e 2t
是独立同分布向量白噪声过程
其方差协方差阵为
e
1 0
10
.
例2:结构VAR与标准VAR
标准化,或简化式
y y 1 2 tt 0 0 ..0 51 5 0 .0 .4 4 y y 1 2 tt 1 1 0 0 0 0 .3 y y 1 2 tt 2 2 1 2 tt
.
预测总结
预测有许多前提假设: 假设是平稳过程;假设正态分布;是VAR(1)过
程;并且参数是估计的不是已知的。 所以需要检验这些假设是否正确。一个方法是把
预测值与实际值比较。 如果预测值都包含在相应的置信区间内。从预测
角度不能否认模型的正确性。
.
数为 C,1,,p,
估计方法:每个方程用OLS法估计,可以得到的 一致估计量
.
预测
预测公式
Y T ( h ) C 1 Y T ( h 1 ) p Y T ( h p )
ih,Y T(hi)Y T h i
.
预测-VAR(1)
样本长度为T,对T+1,T+2,…进行预测
第六章 平稳时间序列预测

第六章平稳时间序列预测第一节平稳时间序列预测概念第二节最小均方误预测第三节条件期望预测第四节适时修正预测第五节指数平滑预测与ARMA模型第一节平稳时间序列预测的概念). (ˆ,,,)0(}{,,,}{ ,1l x ltlxtxxxtxttlttttt为预测值记的预测向前期步长为为原点的以这种预测称为进行预测以后的观察值对时刻用序列以前的观察值为及在时刻且零均值平稳序列设当前时刻为> +-第二节最小均方误预测(正交投影预测)一、最小均方误差预测概念二、平稳ARMA模型最小均方误预测的推导一、最小均方误差预测概念.)2(min )](ˆ[)](ˆ[:,)1(:)(ˆ)(ˆ:,)0(,,,,)(ˆ221值的函数预测值是过去时间序列即预测误差的方差最小足如下两条件准则步最小均方误预测要满所谓其预测误差记为进行的预测对的条件下为已知设=-=-=>+++-l x x E l e E l l x x l el x x x l x t l t t t l t t l t t t t (若预测函数是线性的,则称线性最小均方误预测)二、平稳ARMA 模型最小均方误预测的推导∑∑∞=-++--++-++--+++--∞=--++++=++++++=+=+++=====011110111111002211001:1:)()()(:)()(:j jt j l t l l t l t t l t l t l l t l t l t t t t j j t j t t t tt a G a G a G a G a G a G a G a G a G x l t G a G a G a G a G a B G a B B x a B x B ARMA代入上式得将下标其中如下此模型写成其传递形式模型如下设有平稳θφθφ由于预测只能建立在到t 时刻为止的可用信息的基础上,因此,根据最小均方误预测的第二个准则,以及平稳可逆序列可以表示成传递函数形式的论断,可以将预测值表示成能够估计的项a t ,a t-1,……,的加权和的形式:)(ˆl xt+++==-+-+∞=-+∑2*21*1*0*)(ˆt l t l t l j j t j l t a G a G a G a G l x .""*达到最小的意义下确定可以在预测误差的方差系数权式中jl G +由上得以t 为原点,向前l 步的预测误差为:∑∞=-+++--+++-++++=-=0*11110)()(ˆ)(j jt jl j l t l l t l t t l t t a GG a G a G a G l xx l e 由于at 是白噪声,故有:⎩⎨⎧=≠=+002j j o a Ea ajt t σ∑∑∞=++-=+-+==-02*212222)())(())(ˆ(::j j l jl al j jat t lt G GGl e E l x x E σσ预测误差的方差为所以.,:*上式达到最小值时当很容易看出j l jl G G++=因此可得x t+l 的最小均方误预测为:+++=-+-+2211)(ˆt l t l t l t a G a G a G l x预测误差为:1110)(ˆ)(+--++++++=-=t l l t l t t l t t a G G a G l xx l e 误差方差为:∑-=++++=12222222)1())((l GG G G l e E σσ由上推导可知,(1)最小均方误预测误差的方差和预测步长l有关,而和预测的时间原点无关。
stata第六讲

如果ARMA(p,q)是不平稳的,经过d阶单整 (差分)后成为平稳模型,称为 ARIMA(p,d,q)。单整后可以用一个 ARMA(p,q)模型作为它的生成模型的。 • 下载外部命令: • Findit sim_arma
Stata 第六讲
时间序列
一、 基本命令介绍
1、时间序列的定义 • STATA命令: tsset timevar • 其中,timevar为你要定义的时间变量名 • eg: gen t=_n 表示新建一个变量,取值为
1,2,……n • 打开 gdp.dta • tsset year表示将变量year设置为时间变量
p、q阶数的确定
比较信息准则AIC、BIC,约小越好。 •ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1。假定为ARIMA(1,1,1),创建模型方程: • arima logmr, arima(1,1,1) 或者
arima d_logmr, ar(1) ma(1) • 列示信息准则 • estat ic
• 2。假定为ARIMA(1,1,2),创建模型方程: • arima d_logmr, ar(1) ma(2) • estat ic • 3。假定为ARIMA(2,1,1),创建模型方程: • arima d_logmr, ar(2) ma(1) • estat ic • 4。假定为ARIMA(2,1,2),创建模型方程: • arima d_logmr, ar(2) ma(2) • estat ic • 应该是一个ARIMA(1,1,1)模型 • AIC BIC 越小越好!
• 其基本思想是,如果多个单位根序列拥有 “共同的随机趋势”,则可以对这些变量 做线性组合而消去此随机趋势
应用时间序列分析(第6版)PPTch7

对数序列时序图
对数序列1阶差分后时序图
异方差变换的普适性和局限性
• 普适性
• 由于很多经济和金融变量都具有方差随着均值递增而递增的特点,所以在实务领域,经 济学家和金融研究人员都会在建模之前先对序列进行对数变换,希望能消除方差非齐。
• 局限性
• 残差序列的方差与原序列均值之间的关系非有各种可能,不一定就是线性递增关系。所 以并不是所有序列都能使用对数变换进行异方差信息提取。
• 集群效应是很多经济和金融序列都具有的波动特征。1963年,Benoit Mandelbrot就 指出: 在金融市场中数据通常比正态分布存在更多异常值,且具有集群效应。
• 集群效应的产生原因,通常认为是经济市场和金融市场的波动易受谣言、政局变动、政府 货币与财政政策变化等诸多因素的影响
• 一旦某个影响因素出现,市场会大幅波动,以消化这个影响,这就出现密集的大幅波 动。
• 在方差齐性的假定下,向前做1期预测,很容易预测出1977年3季度物价指数的 95%的波动范围为
(Pˆt1 1.96 23106 , Pˆt1 1.96 23106 )
波动性分析产生的背景
• 但是Engle以经济学家的经验,认为这个预测的置信区间偏小,与实际情况严重不 符。因为从1974年开始物价指数的平均波动等于
条件异方差模型
07
本章内容
01
异方差的问题
02
方差齐性变换
03
ARCH模型
04
GARCH模型Βιβλιοθήκη 05GARCH衍生模型
方差齐性假定的重要性
• 我们在前面介绍的模型拟合方法(ARIMA模型,因素分解模型)都属于对序列均 值的拟合方法
xˆt1 =E(xt1)
应用时间序列分析(第6版)PPTch2

xt Acos(0t )
其中: 振幅A,频率0 为任意常数, ( , ) 。此时该序列均值为常数,协方差只与序列间隔 k有关
E(xt ) 0
,
(k)
1 2
A2
cos(0 k )
• 如果 xt At cos(tt ) , 振幅和频率会随着时间变化而变化,那么该序列就是非平稳序列。
• 周期序列的平稳性很难检验。对具有周期性质的序列,在模型拟合时,也是先提取周期特征后,转换 为无趋势、无周期效应后的序列后建模。所以,在实务中,不严谨的做法是将周期特征的序列都视为 非平稳序列处理。
序列, 也称为白噪声 (WhiteNoise) 序列, 简记为 xt ~ WN (0, 2 ) 。
(1)EXt , t T
(2)
(t,
s)
2,t
s
,
t,
s
T
0,t s
• 容易证明, 白噪声序列一定是平稳序列, 而且是最简单的平稳序列。
例2-4
• 随机产生1000个服从标准正态分布的白噪声序列观察值, 并绘制时序图。
相关系数 k会很快地衰减向零; • 而非平稳序列的自相关系数 k8-2012年我国第三产业占国内生产总值的比例序列的自相关图
• 自相关图的横轴为延迟阶数k,
纵轴为自相关系数 k ,阴影部 分为 k 的2倍标准差范围。
• 该序列自相关图呈现出明显的倒 三角特性,这是有趋势的非平稳 序列常见的自相关图特征.
• 实际应用的局限性
• 在实际应用中, 要得到序列的联合概率分布几乎是不可能的, 而且联合 概率分布通常涉及非常复杂的数学运算, 这些原因导致我们很少直接使 用联合概率分布进行时间序列分析
特征统计量
• 均值 • 方差 • 自协方差 • 自相关系数
应用时间序列分析(第6版)PPTch4

04
本章内容
01
建模步骤
02
单位根检验
03
模型识别
04
参数估计
05
模型检验
06
模型优化
07
序列预测
建模步骤
平
计
稳
算
非
样
白
本
噪
相
声
关
序
系
列
数
模型 识别
参数 估计
模
序
N
模型
Y型
列
检验
优
预
化
测
本章内容
01
建模步骤
02
单位根检验
03
模型识别
04
参数估计
05
模型检验
06
模型优化
07
序列预测
• 假设序列的确定性部分可以由过去p期的历史数据描述,即序列可以表达为
xt 1xt1 +2 xt2 + +p xt p t
• 如果序列平稳,它必须满足所有非零特征根都在单位圆内。假如有一个单位根存在,不妨假
设 1 =1,则序列非平稳。 • 把 1 =1 代入特征方程,得到
11 2 p =0 1+2 + +p =1
• 该序列最高延迟2阶的ADF检验结果如下表所示
例2-5续检验结果解读
• 检验结果显示:类型二和类型三的多种模型的统计量的P值小于显著性水平
( =0.05)。
• 所以可以认为该序列显著平稳,且该序列的确定性部分可以用类型二和类 型三的多种模型结构进行拟合。
本章内容
01
建模步骤
02
单位根检验
03
计量经济学-第6章⑴时间序列的平稳性及其检验精品文档
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0.059 3.679 4.216 6.300 7.297 11.332 12.058 15.646 17.153 18.010 22.414 22.481 24.288 25.162 26.036 26.240 26.381
-0.031 0.157 0.264 -0.191 -0.616 -0.229 -0.385 -0.181 -0.521 -0.364 -0.136 -0.451 -0.828 -0.884 -0.406 -0.162 -0.377 -0.236 0.000
(b)
图形表示出:该序列具有相同的均值, 但从样本自相关图看,虽然自相关系数迅速 下降到0,但随着时间的推移,则在0附近波 动且呈发散趋势。
样本自相关系数显示:r1=0.48,落在 了区间[-0.4497, 0.4497]之外,因此在5% 的显著性水平上拒绝1的真值为0的假设。
该随机游走序列是非平稳的。
• 注意:
确定样本自相关函数rk某一数值是否足够接近 于0是非常有用的,因为它可检验对应的自相关 函数k的真值是否为0的假设。
Bartlett曾证明:如果时间序列由白噪声过程生成, 则对所有的k>0,样本自相关系数近似地服从以0 为均值,1/n 为方差的正态分布,其中n为样本数。
也可检验对所有k>0,自相关系数都为0的联合 假设,这可通过如下QLB统计量进行:
例如:如果有两列时间序列数据表现出一致的变 化趋势(非平稳的),即使它们没有任何有意义的 关系,但进行回归也可表现出较高的可决系数。
在现实经济生活中:
情况往往是实际的时间序列数据是非平稳的,而 且主要的经济变量如消费、收入、价格往往表现为 一致的上升或下降。这样,仍然通过经典的因果关 系模型进行分析,一般不会得到有意义的结果。
第6章 多元时间序列分析
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从协相关图可以看出,yt 与 xt3 , xt4 , xt5 , xt6 , xt7 的相关系数显著非零,则回归模型可以表示为:
yt 3 xt3 4 xt4 5 xt5 6 xt6 7 xt7 t 由于延迟的阶数较多,为减少待估参数的个 数,可以考虑拟合如下的 ARMA(1,2) 模型:
第二节 虚假回归
上一节我们介绍了平稳多元时间序列模型: ARIMAX模型,当响应序列和输入序列均为平稳 序列时,我们可以放心地使用ARIMAX模型来分 析变量间的因果关系。
如果序列不满足平稳性条件,使用ARIMAX 模型就要小心,因为这时容易产生虚假回归问题。
一、假回归的概念
若xt 与 yt 是非平稳序列,如下回归模型
t ˆ1 ˆ1
并不服从 t 分布,此时估计量 ˆ1 的真实方差要远
远大于 t 分布时的方差。
若仍采用 t 分布进行检验就会大大低估估计 量 ˆ1 的真实方差,从而高估 t 值,增大拒绝原假 设的概率(增大犯第一类错误的概率)。会导致 两个没有任何因果关系的序列变量通过了显著性 检验。
这样的一种回归有可能拟合优度、显著性水平 等指标都很好,但残差有高度的自相关性,并且极 不稳定。这种回归关系不能够真实反映因变量与解 释变量之间存在的均衡关系,而仅仅是数字上的巧 合而已。
首先构建响应序列和输入序列的回归模型:
yt
k i 1
i (B) i (B)
Bli
xit
t
式中,i (B) 为第 i个输入变量的自回归系数多项 式,i (B) 为第 i个输入变量的移动平均系数多项 式, li 为第i个输入变量的延迟阶数,{ t } 为回归 残差序列。
由于响应序列和输入序列均为平稳序列,所 以残差序列 { t } 也是平稳的。因此我们可以使用 ARMA模型继续提取残差序列中的相关信息。
应用时间序列分析(第6版)PPTch6
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-173.32
Q4
160.00 194.88 285.63 104.50 319.63 194.13 280.38 166.88 144.00
. 205.56
206.61
例6-1:季节效应的提取
澳大利亚政府季度消费支出每年都是 2季度最高,1季度最低。 消费支出从低到高排序是: 1季度<3季度<4季度<2季度 不同季节之间平均季节指数的差值就 是季节效应造成的差异大小。
y i1 j 1 km
k
yij
yj
i 1
k
, j 1, 2, , k
Sj
yj y
例6-2:季节效应提取
中国社会消费品零售总额序列具有上半年为淡 季,下半年为旺季,而且越到年底销售越旺的 特征。 不同季节之间季节指数的比值就是季节效应造 成的差异。比如1月份的季节指数为1.04,2 月份的季节指数为0.99,这说明由于季节的 原因,2月份的平均销售额通常只有1月份的 95%左右(0.99/1.04=0.95)。
年
1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990
yj
y
Sj yj y
Q1
. -709.13 -174.38 -476.38 -522.00 -685.75 -653.13 -429.88 -714.25 -490.75 -539.51
-538.45
• 因为简单中心移动平均具有这些良好的属性,所以,只要选择适当的移动平 均期数就能有效消除季节效应和随机波动的影响,有效提取序列的趋势信息。
例6-1
• 使用简单中心移动平均方法提取1981-1990年澳大利亚政府季度消费支出序列的趋 势效应。
应用时间序列分析(第6版)PPTch3
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• 方程结构
xt 1xt1 2 xt2 t
• 特征根
1 1
12 42
2
2 1
12 42
2
• 平稳域
(1) 2 12 1 (2)2 1 12 1 2 1 (1 1)(1 2 ) 1 (3)2 1 122 1,且2 1 1}
k 1k 1 2 k 2 p k p
常用AR模型自相关系数递推公式
• AR(1)模型
k 1k , k 0
• AR(2)模型
1,
k
1
1 2
1k1 2 k2
k 0 k 1 k2
AR模型自相关系数的性质
• AR模型的自相关系数的表达式实际上是一个齐次差分方程,它的通解形式 为
p
k ciik i 1
式中: 称为新息过程(innovation process ),是每个时期加入的新的随机信息。它们相互独立, t
不可预测,通常假定
t
~N
(0,
2
)
,t
0
。且有
0 =1,
2 j
j0
• 所以,Wold分解定理中随机性序列 t的性质是:序列的当期波动不可以由其历史序列值解
读的部分。
• 而具有 t 结构的模型实际上就是1931年 Walker提出的移动平均结构,简记为MA模型。
E[(xt Eˆxt )(xtk Eˆxtk )] kk E[(xtk Eˆxtk )2 ]
xt ,xtk xt1 ,
, xtk1
E[(xt Eˆxt )(xtk Eˆxkt )] E[(xtk Eˆxtk )2 ]
kk
基于Yule-Walker方程组计算偏自相关系数
• 在方程 xt k1xt1 k 2 xt2 x x k (k 1) tk 1 kk tk 等号两边同时乘以 xtl , l 0 ,
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Step 1: Initial estimate of the trend
A symmetric 13 term (2x12) 12) moving average is applied to an original monthly time series, Ot, to produce an initial estimate of the trend Tt. The trend is then removed from the original series, to give an estimate of the seasonal and irregular components. components.
Step 3:
Step 4: A better estimate of the trend
A 9, 13 or 23 term Henderson moving average is applied to the seasonally adjusted values, depending on the volatility of the series (a more volatile series requires a longer moving average),
Step 2: Preliminary estimate of the seasonal component
that the seasonal component does not change the level of the series (does not affect the trend). trend). The missing values at the ends of the seasonal component are replaced by repeating the value from the previous year. year.
Step 2: Preliminary estimate of the seasonal component
A preliminary estimate of the seasonal component can then be found by applying a weighted 5 term moving average (S3x3) to the St.It series for each month separately. separately.
X11
1) Estimate the trend by a moving average 2) Remove the trend leaving the seasonal and irregular components 3) Estimate the seasonal component using moving averages to smooth out the irregulars. irregulars.
Step6: Final estimate of the adjusted data
Step7: Final estimate of the trend
A 9, 13 or 23 term Henderson moving average is applied to the final estimate of the seasonally adjusted series, which has been corrected for extreme values. values. This gives an improved and
Step5: Final estimate of the seasonal component Step two is repeated to obtain a final estimate of the seasonal component. component.
Step6: Final estimate of the adjusted data A final seasonally adjusted series (trend) is found by dividing the second estimate of the seasonal from the previous step into the original series: series:
X11
It was soon adopted by many statistical agencies around the world, including the ABS. It has ABS. been integrated into a number of commercially available software packages such as SAS and STATISTICA. STATISTICA. It uses filters to seasonally adjust data and estimate the components of a time series. series.
Step 3:Preliminary estimate of the adjusted data
An approximation of the seasonally adjusted series is found by dividing the estimate of the seasonal from the previous step into the original series: series:
Applied Time Series Analysis
Instructor: 郭惠英 Email: Guo_hy606@ Phone: 76:Seasonal Adjustment Methods
Filter based methods of seasonal adjustment are often known as X11 style methods. methods. These are based on the ‘ratio to moving average’ procedure described in 1931 by Fredrick R. Macaulay, of the National Macaulay, Bureau of Economic Research in the US. The procedure US. consists of the following steps: steps:
Step 1: Initial estimate of the trend
Six values at each end of the series are lost as a result of the end point problem - only symmetric filters are used. used.
X11
The most commonly used seasonal adjustment packages are those in the X11 family. family. X11 was developed by the U.S. Bureau of the Census and began operation in the United States in 1965. 1965.
Step7: Final estimate of the trend
final estimate of the trend. trend. In more advanced versions of X11 (such as X12ARIMA 12ARIMA and SEASABS), any odd length Henderson moving average can be used. used.
X11ARIMA
The X11ARIMA 11ARIMA method, developed by Statistics Canada in 1980 and updated in 1988 to X11ARIMA88, uses Box 11ARIMA88, Jenkins AutoRegressive Integrated Moving Average (ARIMA) models to extend a ARIMA) time series. series.
X11ARIMA
The X11 method involves applying symmetric moving averages to a time series in order to estimate the trend, trend, seasonal and irregular components. components.
Step 2: Preliminary estimate of the seasonal component
Although this filter is the default within X11, the ABS 11, uses 7 term moving averages (S3x5) instead. The seasonal instead. components are adjusted to add to 12 approximately over a 12 month period, so that they average to 1 in order to ensure
Step8: Final estimate of the irregular component
The irregulars can then be estimated by dividing the trend estimates into the seasonally adjusted data. data.
X11ARIMA
However at the end of the series, there is insufficient data available to use symmetric weights – the ‘end‘endpoint’ problem. Consequently, problem. either asymmetric weights are be used, or the series must be extrapolated. extrapolated.