时间序列分析简介
一章时间序列分析简介
非常有用的动态数据分析方法，但是由于分析方法复杂，结 果抽象，有一定的使用局限性
1.21 时域分析方法
原理
事件的发展通常都具有一定的惯性，这种惯性用统计 的语言来描述就是序列值之间存在着一定的相关关系， 这种相关关系通常具有某种统计规律。
目的
寻找出序列值之间相关关系的统计规律，并拟合出适 当的数学模型来描述这种规律，进而利用这个拟合模 型预测序列未来的走势
14.26
4季 19.3 18.9 21 21.6 20.8
20.32
S j 1.2769230.9497440.7312821.042051
用k表示年数， n表示一年的月（季）数。
k5 n4
（2）计算全期的平均数。
1）直接平均法：
（1）计算各年同月（平季均）数。
y
yj n
2 .9 4 1 .5 8 4 1 2 .2 4 2 6 .3 0 1 2 .5 9
（3）计算季节指数。
k
yij
yj
i1 k
(j1,2,3,n)
Sjyyj
(j1,2,3, n)
2）比率平均法
A、计算第 i年平均数；（行平均）
y i N 1jN 1y ij i 1 ,2 , k ;j 1 ,2 , N
B、将历年各月(季)的实际数据同其本年的平均数相比，计算
( i 表示年度，j 表示季或月)季节比率： y ij
假定四种变动因素之间存在着交互作用，数 列各时期发展水平是各构成因素之乘积。
1.7 趋势拟合方法--平滑法
时间序列分析的平滑法主要有三类 ： （1）移动平均法
设某一时间序列为 y1，y2，…，yt，则t 时刻的简单滑动平均为
y ˆt 1 n n j 1 0 y t j y t y t 1 n y t n 1 y ˆt 1 1 n (y t y t n )
时间序列分析
时间序列分析⼀、定义时间序列（或称动态数列）是指将同⼀统计指标的数值按其发⽣的时间先后顺序排列⽽成的数列。
时间序列分析的主要⽬的是根据已有的历史数据对未来进⾏预测。
经济数据中⼤多数以时间序列的形式给出。
根据观察时间的不同，时间序列中的时间可以是年份、季度、⽉份或其他任何时间形式。
时间序列简单的说就是各时间点上形成的数值序列。
时间序列分析并不是关于时间的回归，它主要是研究⾃⾝的变化规律的（这⾥不考虑含外⽣变量的时间序列）。
对时间序列进⾏观察,研究，寻找它变化发展的规律，预测它将来的⾛势，就是时间序列分析。
⼆、构成要素：长期趋势，季节变动，循环变动，不规则变动。
1）长期趋势（ T ）现象在较长时期内受某种根本性因素作⽤⽽形成的总的变动趋势。
2）季节变动（ S ）现象在⼀年内随着季节的变化⽽发⽣的有规律的周期性变动。
3）循环变动（ C ）现象以若⼲年为周期所呈现出的波浪起伏形态的有规律的变动。
4）不规则变动（I ）是⼀种⽆规律可循的变动，包括严格的随机变动和不规则的突发性影响很⼤的变动两种类型。
三、作⽤1. 反映社会经济现象的发展变化过程，描述现象的发展状态和结果。
2. 研究社会经济现象的发展趋势和发展速度。
3. 探索现象发展变化的规律，对某些社会经济现象进⾏预测。
4. 利⽤时间序列可以在不同地区或国家之间进⾏对⽐分析，这也是统计分析的重要⽅法之⼀。
四、变量特征⾮平稳性（nonstationarity，也译作不平稳性，⾮稳定性）：即时间序列变量⽆法呈现出⼀个长期趋势并最终趋于⼀个常数或是⼀个线性函数。
波动幅度随时间变化（Time－varying Volatility）：即⼀个时间序列变量的⽅差随时间的变化⽽变化。
这两个特征使得有效分析时间序列变量⼗分困难。
平稳型时间数列（Stationary Time Series）系指⼀个时间数列其统计特性将不随时间之变化⽽改变。
五、时域分析的经典步骤1.考察序列的特征，检验是否具有平稳性2.根据序列特征选择拟合的模型3.确定模型的⼝径4.检验、优化模型5.利⽤拟合的模型进⾏预测以下为转载————————————————版权声明：本⽂为CSDN博主「Python⾦融量化」的原创⽂章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原⽂出处链接及本声明。
什么是时间序列分析？有哪些应用场景？
时间序列分析是一种统计方法，专门用于研究有序时间点上观测到的数值数据。
这些数据点按照时间顺序排列，形成了一条时间序列。
时间序列分析旨在揭示这些数据随时间变化的模式、趋势和周期性，并预测未来的走势。
这一方法广泛应用于各个领域，包括但不限于金融、经济、气象、生物学、医学、社会科学和工程等。
**一、时间序列分析的基本概念**1. **时间序列的定义**：时间序列是一组按时间顺序排列的数据点，通常用于反映某个或多个变量随时间的变化情况。
这些数据点可以是连续的（如每秒的气温），也可以是离散的（如每天的股票价格）。
2. **时间序列的构成**：时间序列通常由四个部分组成：趋势（Trend）、季节性（Seasonality）、周期性（Cyclicality）和随机性（Randomness）。
* **趋势**：长期变化的方向，可以是上升、下降或平稳的。
* **季节性**：由外部因素（如季节变化）引起的周期性变化。
* **周期性**：由内部因素（如经济周期）引起的周期性变化。
* **随机性**：无法预测的随机波动。
3. **时间序列的类型**：根据数据的性质和分析目标，时间序列可以分为平稳时间序列和非平稳时间序列。
平稳时间序列的统计特性（如均值和方差）不随时间变化，而非平稳时间序列则可能存在长期趋势或其他非恒定特性。
**二、时间序列分析方法**1. **描述性统计**：通过计算时间序列的均值、方差、标准差等指标，初步了解数据的分布情况。
2. **时间序列图**：通过绘制时间序列图，可以直观地观察数据的趋势、季节性和周期性。
3. **时间序列模型**：常用的时间序列模型包括自回归模型（AR）、移动平均模型（MA）和自回归移动平均模型（ARMA）等。
这些模型通过拟合历史数据来预测未来的趋势。
**三、时间序列分析的应用场景**1. **金融市场分析**：时间序列分析在金融市场分析中具有重要意义。
股票价格、汇率、债券收益率等金融数据都是典型的时间序列数据。
时间序列分析
时间序列分析时间序列分析是一种重要的统计学方法，用于研究随时间变化的数据。
它可以帮助我们了解数据的趋势、周期性和季节性，预测未来的变化趋势，并做出相应的决策。
本文将介绍时间序列分析的基本概念、常见的方法和应用领域。
一、时间序列的基本概念时间序列是按时间先后顺序排列的一组观察数据。
它可以是连续的，例如每天的股票价格；也可以是离散的，例如每月的销售量。
时间序列的分析要求数据点之间存在一定的相关性和规律性。
二、时间序列的组成部分时间序列通常由三个主要组成部分构成：趋势、季节性和随机性。
趋势是时间序列在长期内呈现的整体变化趋势；季节性是时间序列在较短的时间内出现的重复周期性变化；随机性是时间序列中无法解释的随机波动。
三、时间序列分析的方法1. 描述性分析描述性分析是对时间序列数据进行可视化和概括的方法。
常用的方法包括绘制折线图、直方图和自相关图等，以帮助我们了解数据的分布和相关性。
2. 平稳性检验平稳性是时间序列分析的基本假设。
平稳序列的统计特性在时间上是不随时间变化的，包括均值、方差和自相关性等。
常见的平稳性检验方法有单位根检验和ADF检验。
3. 建立模型建立时间序列模型是对数据进行预测和分析的关键步骤。
常用的时间序列模型有ARIMA模型、AR模型和MA模型等。
通过对历史数据的拟合，我们可以得到模型的参数，从而进行未来值的预测。
4. 模型诊断与改进在建立模型之后，需要对其进行诊断和改进。
常见的诊断方法包括残差检验、模型稳定性检验和模型比较等。
根据诊断结果，我们可以对模型进行改进，提高预测的准确性。
四、时间序列分析的应用领域时间序列分析在许多领域都有广泛的应用，例如经济学、金融学、气象学和市场营销等。
在经济学中，时间序列分析可以用于预测经济增长趋势和通货膨胀率。
在金融学中，它可以帮助我们预测股票价格和利率走势。
在气象学中，时间序列分析可以用于预测天气变化和自然灾害。
在市场营销中，它可以帮助我们预测销售量和用户行为。
什么是时间序列分析
什么是时间序列分析关键信息项：1、时间序列分析的定义2、时间序列分析的目的3、时间序列分析的常用方法4、时间序列数据的特点5、时间序列分析的应用领域6、时间序列分析的步骤7、时间序列分析的局限性11 时间序列分析的定义时间序列分析是一种用于研究数据随时间变化规律的统计方法。
它通过对一系列按时间顺序排列的数据点进行分析，以揭示数据中的趋势、季节性、周期性和随机性等特征。
时间序列分析在经济学、金融学、气象学、工程学等多个领域都有广泛的应用。
111 时间序列数据的特点时间序列数据具有以下几个主要特点：1111 顺序性：数据是按照时间顺序依次记录的，时间顺序对于分析结果具有重要影响。
1112 相关性：相邻时间点的数据之间往往存在一定的相关性。
1113 趋势性：数据可能呈现出长期的上升、下降或稳定的趋势。
1114 季节性：某些数据在一年内的特定时间段内会表现出相似的模式，如销售数据在节假日期间的增加。
1115 随机性：数据中还包含了一些无法预测的随机波动。
12 时间序列分析的目的时间序列分析的主要目的包括：121 预测未来值：通过对历史数据的分析，预测未来一段时间内数据的可能取值，为决策提供依据。
122 理解数据的动态特征：揭示数据的趋势、季节性和周期性等模式，帮助人们更好地理解数据产生的机制。
123 监测和控制：用于监测系统的运行状态，及时发现异常情况并采取相应的控制措施。
124 评估政策和干预的效果：在政策实施或干预措施执行后，通过时间序列分析评估其对相关数据的影响。
13 时间序列分析的常用方法常用的时间序列分析方法包括：131 移动平均法：通过计算一定时期内数据的平均值来平滑数据，消除随机波动。
132 指数平滑法：对历史数据进行加权平均，给予近期数据更高的权重，以更好地反映数据的最新变化。
133 自回归模型（AR）：利用数据自身的滞后值来预测当前值。
134 移动平均自回归模型（ARMA）：结合自回归和移动平均的特点进行建模。
时间序列分析法概述
时间序列分析法概述时间序列分析是指对时间序列数据进行统计建模和预测的一种方法。
时间序列数据是指按照一定时间顺序排列的数据，通常是在相等时间间隔下连续观测到的数据。
时间序列分析的目的是从数据中发现特定模式或趋势，并利用这些模式和趋势进行预测。
它通常用于经济学、金融学、气象学等领域，例如股票价格预测、销售量预测、天气预测等等。
时间序列分析方法主要包括以下几个步骤：1. 数据处理：首先需要对时间序列数据进行预处理，包括去除趋势、季节性和不稳定性等因素，以使数据满足稳定性和平稳性的假设。
这通常可以通过差分、平滑和变换等方式来实现。
2. 模型选择：根据时间序列数据的特性，选择合适的模型来进行建模和预测。
常用的模型包括自回归移动平均模型（ARMA）、自回归积分滑动平均模型（ARIMA）和季节性自回归积分滑动平均模型（SARIMA）等。
模型的选择通常需要借助统计指标和图形分析的方法来确定。
3. 参数估计：在选择好模型之后，需要对模型的参数进行估计。
参数估计可以通过最大似然估计、最小二乘估计或贝叶斯估计等方法来实现。
估计得到的参数可以用于模型的建立和预测。
4. 模型诊断：对模型进行诊断，检查模型是否符合数据的统计特性和假设。
常用的诊断方法包括自相关函数（ACF）和偏自相关函数（PACF）的分析，以及白噪声检验等。
如果模型存在问题，则需要对模型进行修正或调整。
5. 模型预测：根据已经估计好的模型和参数，对未来的数据进行预测。
预测可以基于滚动窗口逐步预测，也可以直接进行多步预测。
常用的预测方法包括常规预测、指数平滑预测和季节性预测等。
总的来说，时间序列分析是一种基于时间序列数据的统计建模和预测方法。
通过对时间序列数据进行处理、模型选择、参数估计、模型诊断和模型预测等步骤，可以得到对未来数据的预测结果，并用于决策和规划。
然而，需要注意的是，时间序列分析方法需要满足一定的数据假设和模型假设，以及对模型的合理性和可靠性进行评估。
时间序列分析的基本概念是什么如何进行时间序列的平稳性检验
时间序列分析的基本概念是什么如何进行时间序列的平稳性检验时间序列分析是一种应用广泛的统计分析方法，用于研究随时间变化的数据序列的规律性和特征。
时间序列数据是按照时间顺序排列的观测值序列，常见的包括股票价格、气温、销售额等。
时间序列分析的基本概念是对时间序列数据进行模型拟合和预测。
它的主要目的是揭示数据的内在规律和特征，为未来的预测和决策提供依据。
下面将介绍时间序列分析的基本概念和时间序列的平稳性检验。
一、时间序列分析的基本概念1. 趋势分析：指时间序列数据在长期内的增长或下降趋势。
趋势分析可以采用移动平均法和指数平滑法等方法进行预测和拟合。
2. 季节性分析：指时间序列数据在短期内的重复周期。
季节性分析可以使用季节指数法和季节自回归移动平均法等方法来对季节性进行分析和预测。
3. 循环分析：指时间序列数据在长期内的周期性波动。
循环分析可以利用时间序列的滞后项构建循环指标，并对周期性进行拟合和预测。
4. 不规则分量分析：指不能被趋势、季节性和循环等因素解释的随机变动。
不规则分量包含各种无法归类的随机因素，可以通过随机过程模型进行分析和预测。
二、时间序列的平稳性检验时间序列的平稳性是进行时间序列分析的基本要求，平稳性包括严平稳和弱平稳两个概念。
严平稳要求时间序列的联合概率分布不随时间的变化而改变，即均值和方差等参数在时间序列的不同阶段保持不变。
严平稳序列可以使用统计工具进行参数估计和假设检验。
弱平稳是指时间序列的均值和自相关性不随时间的变化而改变，但方差可能会随时间的变化而改变。
弱平稳序列可以通过差分进行处理，将非平稳序列转化为平稳序列。
进行时间序列的平稳性检验可以使用统计学方法，常用的方法包括ADF检验、单位根检验和KPSS检验等。
这些方法通过检验序列的单位根特征或自回归模型的稳定性来判断序列的平稳性。
ADF检验（Augmented Dickey-Fuller Test）是一种常用的平稳性检验方法，其原理是对序列进行单位根检验，并根据检验统计量与临界值的比较来判断序列的平稳性。
时间序列分析法概述
时间序列分析法概述时间序列分析(Time Series Analysis)是一种对时间序列数据进行统计分析和预测的方法。
时间序列数据是以时间顺序排列的、按一定时间间隔收集到的一系列数据观测值。
时间序列分析通过对过去的数据进行分析，揭示出数据内部的规律和变化趋势，从而对未来的数据进行预测和模拟。
时间序列分析方法广泛应用于经济学、金融学、工程学、气象学等领域，可以用于分析和预测股票价格、销售数据、气温变化等各种现象。
时间序列分析方法包括描述性统计分析、平稳性检验、自相关与偏相关分析、谱分析、移动平均模型和自回归模型等。
描述性统计分析是时间序列分析的起点，其目的是对时间序列数据的基本特征进行描述和总结。
描述性统计分析通常包括计算数据的均值、方差、极值等指标，以及绘制数据的线图、直方图等图形。
通过对描述性统计分析的结果进行观察和比较，可以初步了解数据的分布和趋势。
平稳性检验是时间序列分析的基础，其目的是判断时间序列数据是否具有平稳性。
平稳性是指时间序列数据的统计特性在不同时间段内是相似的，即均值和方差不随时间的变化而变化。
常用的平稳性检验方法有ADF检验和KPSS检验。
如果时间序列数据不具有平稳性，需要进行平稳化处理，以满足时间序列分析的前提条件。
自相关与偏相关分析是时间序列分析中的重要内容，其目的是研究时间序列数据之间的相关性和连接性。
自相关是指时间序列数据与其在不同时间点上的滞后值之间的相关性，反映了时间序列数据的时间间隔相关性。
偏相关是在控制其他变量的影响下，研究两个时间序列数据之间的相关性。
通过自相关与偏相关分析，可以揭示时间序列数据内部的规律和关系。
谱分析是时间序列分析的重要方法之一，其目的是研究时间序列数据的频率特征和功率谱密度。
谱分析基于傅里叶变换，将时间序列数据转换到频域分析。
谱分析可以揭示时间序列数据的周期性和趋势性，为进一步的数据分析和预测提供依据。
移动平均模型是一种常用的时间序列预测方法，它基于过去若干个时间点的数据，预测未来一个时间点的数据。
统计学中的时间序列分析
统计学中的时间序列分析时间序列分析是统计学中一种重要的方法，用于研究时间相关的数据。
它涉及收集、整理和分析一系列按时间顺序排列的数据，以便揭示数据中的模式、趋势和周期性。
时间序列分析在经济学、金融学、气象学等领域都有广泛的应用。
一、时间序列的基本概念时间序列是按时间顺序排列的数据集合，可以是连续的，也可以是离散的。
在时间序列中，每个观测值都与特定的时间点相关联。
时间序列的分析旨在揭示数据中的内在规律和趋势，以便进行预测和决策。
二、时间序列的组成时间序列由趋势、季节性、周期性和随机性四个组成部分构成。
趋势是时间序列长期变动的总体方向，可以是上升、下降或平稳的。
季节性是指时间序列在一年内周期性重复的波动，如节假日、天气等因素对销售数据的影响。
周期性是指时间序列在长期内出现的波动，通常是超过一年的时间跨度。
随机性是指时间序列中无法解释的不规则波动，它是由于随机因素引起的。
三、时间序列分析的方法时间序列分析的方法主要包括描述性统计分析、平稳性检验、自相关分析、移动平均法、指数平滑法、趋势分析和周期性分析等。
1. 描述性统计分析描述性统计分析用于描述时间序列数据的基本特征，包括均值、方差、标准差等。
通过计算这些统计量，可以更好地了解数据的分布和变异情况。
2. 平稳性检验平稳性是时间序列分析的基本假设之一，它要求时间序列的统计特性在时间上是不变的。
平稳性检验可以通过观察图形、计算自相关系数等方法进行。
3. 自相关分析自相关分析是时间序列分析中常用的方法之一，用于研究时间序列数据之间的相关性。
自相关系数表示时间序列在不同时间点上的相关程度，可以帮助我们了解数据的周期性和趋势。
4. 移动平均法移动平均法是一种常用的平滑时间序列的方法，它通过计算一定时间段内的观测值的平均数来减少随机波动的影响，从而更好地揭示数据的趋势和周期性。
5. 指数平滑法指数平滑法是另一种常用的平滑时间序列的方法，它通过对观测值进行加权平均来减少随机波动的影响。
时间序列分析(统计分析学概念)
统计分析学概念
01 基础知识
03 分类 05 主要用途
目录
02 性质特点 04 具体方法
时间序列分析（Time-Series Analysis）是指将原来的销售分解为四部分来看——趋势、周期、时期和不 稳定因素，然后综合这些因素，提出销售预测。强调的是通过对一个区域进行一定时间段内的连续遥感观测，提 取图像有关特征，并分析其变化过程与发展规模。当然，首先需要根据检测对象的时相变化特点来确定遥感监测 的周期，从而选择合适的遥感数据。
主要用途
时间序列分析常用在国民经济宏观控制、区域综合发展规划、企业经营管理、市场潜量预测、气象预报、水 文预报、地震前兆预报、农作物病虫灾害预报、环境污染控制、生态平衡、天文学和海洋学等方面。主要包括从 以下几个方面入手进行研究分析。
系统描述 根据对系统进行观测得到的时间序列数据，用曲线拟合方法对系统进行客观的描述。 系统分析 当观测值取自两个以上变量时，可用一个时间序列中的变化去说明另一个时间序列中的变化，从而深入了解 给定时间序列产生的机理。 预测未来 一般用ARMA模型拟合时间序列，预测该时间序列未来值。 决策和控制 根据时间序列模型可调整输入变量使系统发展过程保持在目标值上，即预测到过程要偏离目标时便可进行必 要
特点：简单易行，便于掌握，但准确性差，一般只适用于短期预测。
分类
时间序列依据其特征，有以下几种表现形式，并产生与之相适应的分析方法： 1.长期趋势变化：受某种基本因素的影响，数据依时间变化时表现为一种确定倾向，它按某种规则稳步地增 长或下降。使用的分析方法有：移动平均法、指数平滑法、模型拟和法等。 2.季节性周期变化：受季节更替等因素影响，序列依一固定周期规则性的变化，又称商业循环。采用的方法： 季节指数。 3.循环变化：周期不固定的波动变化。 4.随机性变化：由许多不确定因素引起的序列变化。 时间序列分析主要有确定性变化分析和随机性变化分析。其中，确定性变化分析包括趋势变化分析、周期变 化分析、循环变化分析。随机性变化分析：有AR、MA、ARMA模型等。
时间序列分析第一章 时间序列分析简介
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时间序列分析
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时间序列分析
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时间序列分析
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时间序列分析
1.4 时间序列分析软件
常用软件
S-plus，Matlab，Gauss，TSP，Eviews 和SAS
推荐软件——SAS
在SAS系统中有一个专门进行计量经济与时间序列 分析的模块：SAS/ETS。SAS/ETS编程语言简洁， 输出功能强大，分析结果精确，是进行时间序列分 析与预测的理想的软件
观察值序列:随机序列的 n 个有序观察值，称之 为序列长度为 n 的观察值序列
x1, x2 ,, xt
随机序列和观察值序列的关系
观察值序列是随机序列的一个实现 我们研究的目的是想揭示随机时序的性质 实现的手段都是通过观察值序列的性质进行推断
2019/12/13
时间序列分析
1.3 时间序列分析方法
2019/12/13
时间序列分析
完善阶段
异方差场合
Robert F.Engle，1982年，ARCH模型 Bollerslov，1985年GARCH模型 多变量场合 C.Granger ，1987年，提出了协整（co-
integration 后来借助了傅里叶变换，用正弦、余弦项之和来逼近某个函 数
20世纪60年代，引入最大熵谱估计理论，进入现代谱分析阶 段
特点
非常有用的动态数据分析方法，但是由于分析方法复杂，结 果抽象，有一定的使用局限性
计算机科学中的时间序列分析
计算机科学中的时间序列分析在计算机科学中，时间序列分析是一种非常重要的数据分析技术。
它可以将某个变量在时间维度上的变化情况进行分析，从而帮助研究者更好地了解数据中隐含的规律和趋势，为决策提供依据。
本文将从时间序列分析的定义、应用领域、基本原理与算法、实践案例等多个方面加以论述，以期进一步探讨该技术在计算机科学中的应用。
一、时间序列分析的定义时间序列分析是指对一组按时间顺序排列而成的数据进行分析和预测的方法。
在时间序列中，每个数据都代表着某个特定的变量在一段时间内的数值变化情况。
这些数据通常是连续的，可以按秒、分钟、小时、天、周、月、季度、年等时间单位进行组织和表示。
时间序列分析的目的是通过对时间序列数据的统计特性和规律进行分析，从而预测未来的趋势和变化，提供科学依据。
时间序列分析的应用非常广泛，主要包括金融、经济、天气、医学、社会科学、环境保护等多个领域。
二、时间序列分析的应用领域时间序列分析在计算机科学中的应用领域非常广泛。
它可以帮助研究者从数据中发现一些潜在地较为隐蔽的规律和趋势，为决策提供支持。
以下是一些时间序列分析的应用案例：1. 股票价格预测股票市场的价格波动和变化是一个典型的时间序列问题。
时间序列分析可以通过对历史股票市场数据的统计、分析和建模，来预测未来的股票价格走势。
2. 网站流量预测在互联网中，网站的访问量也是一个时间序列问题。
通过对历史的网络数据进行分析，可以预测未来网站的流量趋势，从而优化网站的设计和运营。
3. 趋势分析时间序列分析可以帮助分析某个变量在时间维度上的趋势和周期性变化，从而帮助用户更好地了解数据的特点和规律，做出更为准确的决策。
4. 故障诊断时间序列分析可以通过对设备和机器历史数据进行统计和分析，帮助判断设备和机器是否存在故障情况。
例如，机器的温度变化趋势是否异常，可以帮助决策者预测设备的运行状态。
三、时间序列分析的基本原理与算法时间序列分析的基本原理是通过对时间序列数据的统计特性进行分析，从而发现其中的规律和趋势。
时间序列分析
时间序列分析时间序列分析是一种统计方法，用于研究随时间变化的数据。
它可以帮助我们揭示数据背后的趋势、周期性和季节性等模式，帮助我们做出有意义的预测和决策。
本文将介绍时间序列分析的基本原理、常用的方法和应用领域等内容。
一、时间序列分析的基本原理时间序列是按时间顺序排列的数据序列。
时间序列分析的基本原理是假设数据是由趋势、周期性、季节性和随机波动组成的。
通过分解时间序列，可以将数据分解为这些组成部分，进而对每个部分进行建模和分析。
趋势是时间序列长期变化的方向。
通过趋势分析，可以判断数据的增长或下降趋势，并预测未来的发展方向。
常用的趋势分析方法有移动平均法、指数平滑法和回归分析法等。
周期性是时间序列在一定时间范围内变化的重复模式。
周期性分析可以帮助我们了解数据的周期性波动，并进行周期性预测。
常用的周期性分析方法有傅里叶级数分析、谱分析和周期性指数平滑法等。
季节性是时间序列在一年内循环出现的固定模式。
季节性分析可以揭示数据中的季节性变化规律，并进行季节性预测。
常用的季节性分析方法有季节性指数平滑法、季节性回归模型和季节性自回归移动平均模型等。
随机波动是时间序列中无法由趋势、周期性和季节性解释的部分。
随机波动的分析可以帮助我们评估模型的准确性和稳定性。
常用的随机波动分析方法有自相关函数和偏自相关函数的分析等。
二、常用的时间序列分析方法1. 移动平均法移动平均法是一种常用的趋势分析方法，通过计算一定时间段内数据的平均值来平滑时间序列。
移动平均法能够过滤数据的随机波动，较好地反映数据的趋势。
2. 指数平滑法指数平滑法是一种适用于短期预测的方法，通过赋予过去观测值不同的权重来预测未来的值。
指数平滑法能够灵活地适应数据的变化，并能够较好地捕捉数据的趋势。
3. 季节性指数平滑法季节性指数平滑法是一种适用于季节性数据的方法，通过对每个季节的数据赋予不同的权重来进行季节性预测。
季节性指数平滑法能够很好地反映季节性数据的变化规律。
时间序列分析简介
时间序列分析简介时间序列分析简介时间序列分析是一种用来分析和预测时间序列数据的统计方法。
时间序列数据是按照时间顺序排列的一系列观测值的集合。
它们可以是连续的，例如股票价格或气温记录，也可以是离散的，例如每月销售额或季度财务数据。
时间序列分析的目标是了解数据中的模式、趋势和周期性，并据此进行预测和决策。
它在许多领域都有广泛的应用，包括经济学、金融学、气象学、环境科学、医学和工程等领域。
时间序列分析包含三个主要的组成部分：描述、建模和预测。
描述性分析旨在了解时间序列数据的特征和性质。
常见的描述性统计包括平均值、方差、自相关和偏自相关等。
建模是通过拟合合适的数学模型来描述数据的统计特性。
常见的时间序列模型包括自回归移动平均模型（ARMA）、自回归综合移动平均模型（ARIMA）和指数平滑模型等。
预测是根据已有的数据来预测未来的观察值。
常用的预测方法包括简单指数平滑、加权移动平均和回归模型等。
在时间序列分析中，常见的问题包括平稳性检验、白噪声检验、模型识别、参数估计和残差分析等。
平稳性是时间序列分析的核心概念之一，它指的是数据的均值和方差在时间上保持不变。
平稳性检验通常使用单位根检验和ADF检验等方法。
白噪声是指数据的误差项没有任何自相关性，它是时间序列模型的基本假设之一。
白噪声检验常用的方法有Ljung-Box检验和Durbin-Watson检验等。
时间序列分析中最常用的模型之一是ARIMA模型。
ARIMA模型是自回归综合移动平均模型的简称，它是通过自相关和偏自相关图来确定模型的阶数。
指数平滑模型是一种简单而有效的时间序列模型，它适用于没有趋势和周期性的数据。
指数平滑模型通过求取移动平均数来预测未来的数值。
回归模型是一种常见的时间序列分析方法，它通过变量之间的关系来预测未来的数值。
时间序列分析的预测结果通常需要进行模型的评估和验证。
模型的评估方法包括均方根误差（RMSE）、平均绝对百分误差（MAPE）和残差分析等。
时间序列分析简介
时间序列分析简介时间序列分析可以应用于各个领域，如经济学、金融学、气象学、交通运输等等。
在经济学中，时间序列分析可以用来预测未来的经济指标，识别经济周期，制定合理的经济政策。
在金融学中，时间序列分析可以用来预测股票价格的变动，评估风险，制定投资策略。
在气象学中，时间序列分析可以用来预测气温、降雨量等气象变量，提供有效的气象预报。
在交通运输中，时间序列分析可以用来预测交通流量、道路拥堵情况，优化交通规划。
时间序列分析的主要方法包括平稳性检验、自相关函数和偏自相关函数分析、ARIMA模型等。
首先，对于一个时间序列数据，我们需要检验其平稳性。
平稳性是指时间序列数据的均值和方差在不同时间段上是恒定的。
平稳性检验可以采用自相关图、偏自相关图和单位根检验等方法。
其次，我们需要进行自相关函数和偏自相关函数分析。
自相关函数和偏自相关函数可以反映时间序列数据与过去的数据之间的相关关系。
通过对自相关函数和偏自相关函数的分析，可以找出合适的延迟期数，从而选择出合适的ARIMA模型。
ARIMA模型是一种广泛应用于时间序列预测的模型，它包括自回归（AR）、差分（I）和移动平均（MA）三个部分。
最后，我们可以使用ARIMA模型对时间序列数据进行拟合和预测。
除了ARIMA模型，时间序列分析还包括更多的方法和模型。
例如，指数平滑法可以用来处理有着明显趋势和季节性的时间序列数据。
它通过对历史数据的加权平均来预测未来的值。
指数平滑法可以分为简单指数平滑法、二次指数平滑法和三次指数平滑法等。
此外，傅立叶分析可以分解时间序列数据的趋势、季节性和随机成分。
傅立叶分析基于频率的概念，通过对时间序列数据进行频谱分析，识别出不同频率对应的成分。
总结起来，时间序列分析是一种统计分析方法，可以帮助我们发现数据中的趋势、季节性和周期性。
通过对时间序列数据的分析，我们可以预测未来的行为和趋势，制定相应的决策和计划。
时间序列分析包括平稳性检验、自相关函数和偏自相关函数分析、ARIMA模型等方法。
时间序列分析
时间序列分析时间序列分析是一种经过时间排序的统计数据分析方法，它是指对同一时间观测到的数据的分析，包括自然界和社会现象等范畴。
时间序列分析可用于预测未来趋势、分析周期性变化、发现非线性关系、判断相关性等，广泛应用于经济、金融、气象、地震预测、健康等领域。
时间序列分析中常见的数据主要包括三种类型：趋势、季节性和周期性。
趋势是一种长期观测到的数据变化趋势，它可以是线性的、非线性的、上升的或下降的。
例如，一家公司的销售额随着时间的推移而逐渐上升是一种典型的趋势。
季节性是指短期内重复出现的周期性变化，通常是因为季节变化、传统节日等原因引起的。
例如，零售行业的销售额在圣诞节和冬季假期期间通常会增加，而在夏季会下降。
周期性是一种存在于相对较长时间内的、定期重复的变化。
例如，经济周期性波动，股票价格的周期性变动等都是周期性变化的例子。
对于时间序列分析，常见的方法有时域方法和频域方法两种。
时域方法是指直接对观测数据进行建模和预测，常见的模型有移动平均模型（MA）、自回归模型（AR）、自回归移动平均模型（ARMA）和自回归积分移动平均模型（ARIMA）等。
频域方法则是将时间序列转换为频率域，进行分析和模型设计，常用的方法有傅里叶变换、功率谱分析等。
在实际应用中，时间序列分析常常需要处理的问题包括序列平稳性、季节型、异常值等。
序列平稳是指序列的统计性质在时间上的不变性，如果序列不平稳，则需要进行差分处理以达到平稳的要求。
在季节性分析中，需要使用季节性分解的方法来区分季节性和趋势成分。
异常值指的是在序列中出现的短期内极端高或者极端低的值，这些异常值对分析的结果产生影响，因此需要进行处理。
总之，时间序列分析是一种广泛应用的统计分析方法，对于理解和预测时间序列的趋势、季节型和周期性变化具有重要意义。
时间序列分析简介
xt zt
t 1, 2,,T
matrix( A)
matrix(B)
SVAR模型的基本设定方法
1 0 0
A
a21
1
0
a31 a32 1
1 0 0
B
0
1
0
0 0 1
谢谢！！
高铁梅（补充）：
若原序列平稳，选择模型2意味着序列 均值不为0；若原序列不平稳，选择模 型2意味着序列具有线性趋势。 若原序列平稳，选择模型3意味着序列 具有线性趋势；若原序列不平稳，选 择模型3意味着序列具有二次趋势。
平稳性检验（单位根检验）
ADF检验
检验的三种形式
p
yt yt1 iyti ut i 1
p
yt yt1 a iyti ut i 1 p
yt yt1 a t iyti ut i1
模型1 模型2 模型3
需要注意的问题：
（1）必须为回归定义合理的滞后阶数。通常采用AIC准 则来确定时间序列模型的滞后阶数。实际应用中，还需要 兼顾其他的因素，如系统的稳定性、模型的拟合优度等。
80
100
t
2
0
y2
-2
-4
0
20
40
60
80
100
t
WN（白噪声）
WN+SIN(X)（非白噪声）
2
2
1
0
y2
0
y1
-2
-1
-4
-2
0
20
40
60
80
100
t
0
20
40
60
80
100
t
结论
通过图形可以帮助我们在主观上对平 稳性做出判断，但仅仅对于包含明显 的趋势或明显的异方差时才容易区分。
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1.3 时间序列分析方法
2020年9月23日
Objectives of Time Series Analysis
1. Compact description of data. 2. Interpretation. 3. Forecasting. 4. Control. 5. Hypothesis testing. 6. Simulation.
• 时间序列分析与金融和经济生活密切相关
2020年9月23日
We analyze time series to detect patterns. The patterns help in forecasting future values
of the time series.
Predicted value
2020年9月23日
9
不同的时间序列有不同的特征
X
Weak linear trend
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Time
Strong linear trend
100
80
60
40
20
0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Time
N on-linear trend
5.0
2020年9月23日
1.1 引 言
• 最早的时间序列分析可追溯到7000年前的古埃及 – 古埃及人把尼罗河涨落的情况逐天记录下来，就构成所谓的时间 序列。对这个时间序列长期的观察使他们发现尼罗河的涨落的规 律。
• 按照时间的顺序把随机事件变化发展的过程记录下来就构成了一个时 间序列。对时间序列进行观察、研究，找寻它变化发展的规律，预测 它将来的走势就是时间序列分析。
• Because time series data are ordered in time, past values influence future values.
U.S. Monthly Presidential Approval Data, 1978:1-2004:7
100
80
60
40
20
Number of Militarized Interstate Disputes (MIDs), 1816-2001
15010050018001850
1900 year
1950
2000
Nonstationarity in the Variance of a Series
• If the variance of a series is not constant over time, we can model this heteroskedasticity using models like ARCH, GARCH, and EGARCH.
2020年9月23日
教材
• 时间序列分析及应用 R语言 Cryer and Chan 机械工业出版社 2010
2020年9月23日
参考书目
• Ruey S. Tsay（2011）王辉 潘家柱 译 金融时间序列分析 （第二版） 人民邮电出版社
• P. J. Brockwell and R. A. Davis (2006) Time Series: Theory and Methods (2nd Edition) ,Springer.
• 描述性时序分析 • 统计时序分析
2020年9月23日
描述性时序分析
• 通过直观的数据比较或绘图观测，寻找序 列中蕴含的发展规律，这种分析方法就称 为描述性时序分析
• 描述性时序分析方法具有操作简单、直观 有效的特点，它通常是人们进行统计时序 分析的第一步。
2020年9月23日
描述性时序分析案例
• The mean or variance of many time series increases over time.
• This is a property of time series data called nonstationarity.
• As Granger & Newbold (1974) demonstrated, if two independent, nonstationary series are regressed on each other, the chances for finding a spurious relationship are very high.
随机序列和观察值序列的关系
观察值序列是随机序列的一个实现 研究的目的是想揭示随机时序的性质 实现的手段都是通过观察值序列的性质进行推断
2020年9月23日
What is time series data?
• We can think of time series as being generated by a stochastic process, or the data generating process (DGP).
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Time
8
Log-transformed data
6
4
2
0
-2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Time
1.2 时间序列的定义
随机序列:按时间顺序排列的一组随机变量
,X 1 ,X 2, ,X t,
观察值序列:随机序列的 n个有序观察值，称
之为序列长度为 n的观察值序列 x1,x2, ,xn
– 后来借助了傅里叶变换，用正弦、余弦项之和来逼近某个函数 – 20世纪60年代，引入最大熵谱估计理论，进入现代谱分析阶段
• 特点
– 非常有用的动态数据分析方法，但是由于分析方法复杂，结果抽 象，有一定的使用局限性
2020年9月23日
时域分析方法
• 原理 – 事件的发展通常都具有一定的惯性，这种惯性用统计 的语言来描述就是序列值之间存在着一定的相关关系， 这种相关关系通常具有某种统计规律。
• Property #6: Many time series data are endogenously related, which we can model with multi-equation time series approaches, such as vector autoregression (VAR).
时间序列分析
主讲人： 陆智萍 华东师范大学 金融与统计学院
2020年9月23日
联系方式及答疑时间地点
• 联系方式 邮件：zplu@
• 答疑时间地点 时间：每周二中午11h45-12h45 地点：金统楼235办公室
• 上机时间：待定
2020年9月23日
考核方式
• 平时：Project：30%(2人一组)+作业10% • 期末： 60% 作业：理论+实际数据
2.5
X
0.0
-2.5
-5.0
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Time
Changing variance
3
2
1
X
0
-1
-2
-3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
Time
X Log(X)
3000 2500 2000 1500 1000
500 0 0.0
Time-dependent variance
1000
800
600
400
200
1962m1 1964m1 1966m1 1968m1 1970m1 1972m1 1974m1 1976m1 date
Properties of Time Series Data
• Property #5: Many time series are in an equilibrium relationship over time, what we call cointegration. We can model this relationship with error correction models (ECM).
• Time Series Analysis and its Applications. With R Examples, Shumway and Stoffer. 2nd Edition. 2006.
• 何书元 （2003）应用时间序列分析 ，北大出版社 • Google中输入 “Time series analysis & R” • Google中输入 “时间序列分析”
2020年9月23日
2020年9月23日
2020年9月23日
Properties of Time Series Data
• Property #1: Time series data have autoregressive (AR), moving average (MA), and seasonal dynamic processes.
• Property #4: Events in a time series can cause structural breaks in the data series. We can estimate these changes with intervention analysis, transfer function models, regime switching/Markov models, etc.