[16]时间序列的自相关检验 - 论文选读:序列相关性的ACF与PACF验证

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acf pacf概念

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acf pacf概念好嘞,以下是为您生成的关于“acf pacf 概念”的指南性文章:朋友,您听说过 acf 和 pacf 这两个概念吗?要是没听说过,那也没关系,今天咱就来好好唠唠!先说 acf ,也就是自相关函数。

您可以把它想象成一个神奇的“镜子”,能反映出一个时间序列数据自身在不同时间点上的相似程度。

比如说,您每天记录自己的体重变化,acf 就能告诉您今天的体重和昨天、前天甚至更久之前的体重有多大的关联。

这就好像您在镜子里看到自己不同时期的模样,有的时候相似,有的时候差别很大。

再来说说 pacf ,即偏自相关函数。

它就像是个超级侦探,专门去挖掘时间序列数据中那些隐藏的、真正的线性关系。

打个比方,如果 acf是告诉你表面上看到的相似,那 pacf 就是深入探究背后的真正原因。

比如说,您发现自己的体重在某些日子变化似乎有规律,pacf 就能帮您找出到底是前几天的饮食还是运动在起关键作用。

您想想,这就好比您在解一道谜题,acf 给您一些线索,而 pacf 帮您找到关键的那几块拼图,让整个画面清晰起来。

理解 acf 和 pacf 对于分析时间序列数据可太重要啦!比如说,在金融领域,预测股票价格的走势,它们就能派上大用场。

如果不搞清楚这两个概念,就像在黑夜里走路没有手电筒,容易迷路啊!又比如在气象学中,预测天气变化,acf 和 pacf 能帮助科学家更准确地判断未来的天气情况。

您可能会问,这两个概念难不难掌握?其实啊,只要您用心去琢磨,多找些实际的数据来练习,就像学骑自行车,一开始可能会摇摇晃晃,但多练几次,您就能掌握平衡,轻松驾驭啦!总之,acf 和 pacf 这两个概念就像是时间序列数据世界里的两把利剑,掌握好了它们,您就能在数据分析的战场上勇往直前,披荆斩棘!。

时间序列分析实验指导

时间序列分析实验指导

时间序列分析实验指导时间序列分析是一种常用的统计方法,用于分析时间上的变化趋势和周期性变化。

它能够帮助我们预测未来的趋势和判断时间序列数据之间的因果关系。

本文将详细介绍进行时间序列分析的实验指导,包括实验准备、数据处理和模型建立等内容。

一、实验准备1. 确定实验目标:首先需要确定想要分析的时间序列的目标,如销售额、股票价格等。

明确实验目标有助于确定实验的方向和方法。

2. 数据采集:根据实验目标,选择合适的数据源,并采集相关数据。

常见的数据源包括数据库、API接口和互联网上的公开数据等。

3. 数据预处理:对采集到的数据进行预处理,包括数据清洗、填补缺失值和去除异常值等操作。

确保数据的准确性和一致性。

二、数据处理1. 数据可视化:将采集到的数据进行可视化,以便更好地理解数据的特征和变化趋势。

可以通过绘制时间序列图、箱线图和自相关图等方式进行数据可视化。

2. 数据平稳化:时间序列分析要求数据是平稳的,即均值和方差不随时间变化。

如果数据不平稳,需要进行平稳化处理。

常见的平稳化方法包括差分和对数变换。

3. 自相关性检验:利用自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)来检验数据的自相关性。

分析自相关系数的大小和延迟的时间间隔,判断是否存在显著的自相关关系。

4. 白噪声检验:利用残差的自相关函数和偏自相关函数来检验数据是否为白噪声。

如果数据是白噪声,说明数据中不存在周期性和趋势,不适合进行时间序列分析。

三、模型建立1. 模型选择:根据数据的特征和目标确定合适的时间序列模型。

常见的时间序列模型包括AR模型、MA模型、ARMA模型和ARIMA模型等。

2. 参数估计:对选择的模型进行参数估计,可以使用极大似然估计、最小二乘法或贝叶斯估计等方法。

3. 模型诊断:对模型进行诊断,判断模型的拟合程度和残差的性质。

可以使用残差自相关函数和偏自相关函数来检验模型的拟合优度。

4. 模型预测:利用已建立的模型对未来的数据进行预测。

计算自相关系数acf和偏相关系数pacf

计算自相关系数acf和偏相关系数pacf

计算⾃相关系数acf和偏相关系数pacf时间序列分析中,⾃相关系数ACF和偏相关系数PACF是两个⽐较重要的统计指标,在使⽤arma模型做序列分析时,我们可以根据这两个统计值来判断模型类型(ar还是ma)以及选择参数。

⽬前⽹上关于这两个系数的资料已经相当丰富了,不过⼤部分内容都着重于介绍它们的含义以及使⽤⽅式,⽽没有对计算⽅法有详细的说明。

所以虽然这两个系数的计算并不复杂,但是我认为还是有必要做⼀下总结,以便于其他⼈参考。

本⽂的内容将主要集中于如何计算ACF和PACF,关于这两个系数的详细描述,⼤家可以参考⽹上的其它博客。

1. 变量说明⾸先对基本变量做⼀下说明,后续的公式和计算都将以这些变量为准。

我们⽤变量X t表⽰⼀个时间序列,x t表⽰序列中的第t个点,t=1,2,3…,N,N表⽰序列X t的长度。

序列的均值:µ=E(X t)序列的⽅差:σ2=D(X t)=E((X t−µ)2)序列的标准差:σ对于长度⼀样的两条不同序列X t和Y t,可以使⽤协⽅差来刻画它们的相关性。

序列的协⽅差:cov(X t,Y t)=E((X t−µx)(Y t−µy))协⽅差的值|cov(X t,Y t)|越⼤,说明序列X t和Y t的相关性越强(⼤于0时为正相关,⼩于0时为负相关)。

类似地,对于序列X t,我们根据序列的滞后次数k来计算对应的序列⾃协⽅差,序列的⾃协⽅差(有偏):ˆc k=E((X t−µ)(X t−k−µ))=1N∑Nt=k+1(x t−µ)(x t−k−µ)对于c k,我们有两种估计值,有偏估计(上式)和⽆偏估计,序列的⾃协⽅差(⽆偏):c k=1N−k∑Nt=k+1(x t−µ)(x t−k−µ)可以注意到c0(ˆc0)=σ2,进⼀步地,我们根据序列的⾃协⽅差来定义序列的⾃相关系数:序列的⾃相关系数(有偏):ˆr k=ˆc k ˆc 0序列的⾃相关系数(⽆偏):r k=c k c0后续关于PACF的计算将以⽆偏估计值(c k和r k)为代表,⼤家可⾃⾏替换为有偏估计(ˆc k和ˆr k)。

时间序列相关性检验-自相关

时间序列相关性检验-自相关

序列相关性检验(一)一元线性回归结果:Dependent Variable: YMethod: Least SquaresDate: 06/01/12 Time: 14:16Sample: 1981 2007Variable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.C 4276.362 1079.786 3.960380 0.0005X 0.871668 0.029448 29.60012 0.0000 R-squared 0.972258 Mean dependent var 24869.44 Adjusted R-squared 0.971149 S.D. dependent var 25261.92 S.E. of regression 4290.920 Akaike info criterion 19.63758 Sum squared resid 4.60E+08 Schwarz criterion 19.73356 Log likelihood -263.1073 F-statistic 876.1668(二)拉格朗日乘数检验:含二阶残差项的回归结果:F-statistic 120.8648 Probability 0.000000Test Equation:Dependent Variable: RESIDMethod: Least SquaresVariable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.C 361.5102 372.6461 0.970117 0.3421X -0.025697 0.013222 -1.943398 0.0643 RESID(-1) 1.477525 0.193620 7.631049 0.0000 RESID(-2) -0.485298 0.229297 -2.116459 0.0453 R-squared 0.913119 Mean dependent var -2.29E-12 Adjusted R-squared 0.901787 S.D. dependent var 4207.593 S.E. of regression 1318.618 Akaike info criterion 17.34251 Sum squared resid 39991346 Schwarz criterion 17.53449 Log likelihood -230.1239 F-statistic 80.57655 Durbin-Watson stat 1.772240 Prob(F-statistic) 0.000000含三阶残差项的回归结果:F-statistic 77.16026 Probability 0.000000Test Equation:Dependent Variable: RESIDMethod: Least SquaresVariable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.C 340.4064 405.7832 0.838887 0.4106X -0.024688 0.015080 -1.637160 0.1158 RESID(-1) 1.464982 0.214682 6.823974 0.0000 RESID(-2) -0.441789 0.371964 -1.187721 0.2476R-squared 0.913208 Mean dependent var -2.29E-12 Adjusted R-squared 0.897428 S.D. dependent var 4207.593 S.E. of regression 1347.559 Akaike info criterion 17.41555 Sum squared resid 39950151 Schwarz criterion 17.65552 Log likelihood -230.1100 F-statistic 57.87019 Durbin-Watson stat 1.751706 Prob(F-statistic) 0.000000序列相关性消除(一)二阶迭代法回归结果:Dependent Variable: YMethod: Least SquaresDate: 06/01/12 Time: 15:22Sample(adjusted): 1983 2007Included observations: 25 after adjusting endpointsConvergence not achieved after 100 iterationsVariable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.C 921803.7 58583291 0.015735 0.9876X 0.603615 0.087945 6.863519 0.0000AR(1) 1.519561 0.189668 8.011678 0.0000R-squared 0.998698 Mean dependent var 26697.20 Adjusted R-squared 0.998512 S.D. dependent var 25384.37 S.E. of regression 979.2577 Akaike info criterion 16.75711 Sum squared resid 20137857 Schwarz criterion 16.95213 Log likelihood -205.4639 F-statistic 5368.622Inverted AR Roots.521.00再用拉格朗日乘数检验自相关是否已消除含二阶残差项回归结果:F-statistic 0.831638 Probability 0.450575Test Equation:Dependent Variable: RESIDMethod: Least SquaresDate: 06/01/12 Time: 15:27C 33620447 89317489 0.376415 0.7108X -0.038309 0.101577 -0.377143 0.7102AR(1) -0.009663 0.725955 -0.013310 0.9895AR(2) 0.028647 0.757768 0.037804 0.9702 RESID(-1) 0.157362 0.732418 0.214852 0.8322 RESID(-2) -0.265974 0.409538 -0.649448 0.5238 R-squared 0.080480 Mean dependent var 3.544879 Adjusted R-squared -0.161499 S.D. dependent var 916.0045 S.E. of regression 987.2043 Akaike info criterion 16.83319 Sum squared resid 18516875 Schwarz criterion 17.12572 Log likelihood -204.4149 F-statistic 0.332591 Durbin-Watson stat 1.948202 Prob(F-statistic) 0.886935。

时间序列 自相关系数和偏自相关系数

时间序列 自相关系数和偏自相关系数

时间序列分析是一种对一系列随时间变化的数据进行建模和分析的方法。

在时间序列分析中,自相关系数和偏自相关系数是两项重要的统计指标,用于解释时间序列数据中的相关性和趋势。

让我们来了解一下什么是自相关系数和偏自相关系数。

自相关系数是衡量一个时间序列数据与其自身滞后版本之间的相关性程度的统计量。

在时间序列分析中,我们常常会遇到数据之间存在一定的相关性,即当前时刻的数值与前几个时刻的数值之间存在相关性。

自相关系数可以帮助我们量化这种相关性的程度,从而更好地理解数据的特点和规律。

而偏自相关系数则是在控制其他滞后项的条件下,单独衡量当前时刻数据与之前某个特定时刻数据之间的相关性。

它能够更准确地描述时间序列数据之间的直接影响关系,帮助我们更清晰地分析数据的趋势和变化规律。

在实际应用中,自相关系数和偏自相关系数广泛用于金融、经济、气象等领域的时间序列分析和预测中。

在金融领域,投资者需要对股票价格或汇率等时间序列数据进行分析和预测,以指导投资决策。

而在气象领域,气象学家需要对气温、降水量等时间序列数据进行分析和预测,以指导灾害防范和农业生产等工作。

自相关系数和偏自相关系数的计算和解释,对于理解数据的规律和趋势,以及进行准确的预测和决策具有重要意义。

接下来,让我们来深入探讨时间序列数据中的自相关系数和偏自相关系数。

对于时间序列数据的自相关性分析,我们可以采用自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)来进行。

自相关函数反映了不同滞后阶数下,数据之间的自相关程度。

而偏自相关函数则是在排除了中间滞后项的影响后,直接反映了数据之间的偏自相关程度。

通过观察和解释自相关函数和偏自相关函数的图形,我们可以更直观地了解数据的自相关性和直接影响关系,有助于挖掘时间序列数据中的潜在规律和特征。

在对时间序列数据进行自相关系数和偏自相关系数的分析时,我们要注意一些常见的问题和误区。

我们要警惕数据中的季节性和周期性对自相关系数和偏自相关系数的影响。

自相关性实验报告心得

自相关性实验报告心得

自相关性实验报告心得
在时间序列分析中,自相关性是一项非常重要的概念,用于判断时间序列中数据点之间的相关性程度。

自相关性实验能够帮助我们更好地掌握时间序列数据的本质和规律,从而更好地进行预测和分析。

实验中,通过使用自相关性函数ACF和偏自相关性函数PACF图表,可以很清晰地看到时间序列数据中自相关性的程度,并进一步分析数据的周期性、趋势和季节性等规律。

在进行实验时,需要注意数据量的选择和数据处理的方法,以免影响实验结果。

此外,还需要注意选择适当的自相关性和偏自相关性函数,才能更准确地分析时间序列数据的相关性。

通过自相关性实验,我深刻地认识到,时间序列分析是一项非常重要的工具,掌握它可以有效地预测未来趋势,帮助我们更好地做出决策和规划。

因此,我将继续学习和探索时间序列分析中的相关知识,不断提升自己的能力和水平。

统计师职称考试时间序列分析与预测考试 选择题 62题

统计师职称考试时间序列分析与预测考试 选择题 62题

1. 时间序列数据的基本特征不包括以下哪一项?A. 趋势性B. 季节性C. 周期性D. 随机性2. 下列哪种方法不适用于时间序列的平稳性检验?A. ADF检验B. KPSS检验C. 自相关函数(ACF)D. 方差分析(ANOVA)3. 在时间序列分析中,ARIMA模型中的"I"代表什么?A. 自回归B. 差分C. 移动平均D. 指数平滑4. 季节性分解方法中,哪种方法最常用?A. 加法模型B. 乘法模型C. 对数加法模型D. 对数乘法模型5. 在时间序列预测中,以下哪种方法属于机器学习方法?A. ARIMAB. 指数平滑C. 支持向量机(SVM)D. 移动平均6. 时间序列数据中的白噪声具有以下哪个特征?A. 均值为零B. 方差为零C. 自相关系数为零D. 互相关系数为零7. 在ARIMA模型中,p, d, q分别代表什么?A. 自回归阶数,差分阶数,移动平均阶数B. 差分阶数,自回归阶数,移动平均阶数C. 移动平均阶数,差分阶数,自回归阶数D. 自回归阶数,移动平均阶数,差分阶数8. 时间序列分析中的平稳性意味着什么?A. 序列的均值和方差随时间变化B. 序列的均值和方差不随时间变化C. 序列的自相关系数随时间变化D. 序列的互相关系数随时间变化9. 在时间序列分析中,以下哪种模型适用于非平稳序列?A. AR模型B. MA模型C. ARMA模型D. ARIMA模型10. 时间序列数据的自相关函数(ACF)用于衡量什么?A. 序列与滞后序列之间的相关性B. 序列与未来序列之间的相关性C. 序列与随机序列之间的相关性D. 序列与固定序列之间的相关性11. 在时间序列分析中,偏自相关函数(PACF)用于衡量什么?A. 序列与滞后序列之间的直接相关性B. 序列与未来序列之间的直接相关性C. 序列与随机序列之间的直接相关性D. 序列与固定序列之间的直接相关性12. 时间序列分析中的季节性调整通常使用哪种方法?A. 移动平均B. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分13. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于长期趋势的提取?A. 移动平均B. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分14. 时间序列数据中的周期性波动通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步15. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于短期预测?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分16. 时间序列数据中的趋势性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步17. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非线性时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 神经网络18. 时间序列数据中的季节性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步19. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于长期预测?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分20. 时间序列数据中的随机性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步21. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非平稳时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分22. 时间序列数据中的趋势性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步23. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非线性时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 神经网络24. 时间序列数据中的季节性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步25. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于长期预测?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分26. 时间序列数据中的随机性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步27. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非平稳时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分28. 时间序列数据中的趋势性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步29. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非线性时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 神经网络30. 时间序列数据中的季节性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步31. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于长期预测?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分32. 时间序列数据中的随机性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步33. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非平稳时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分34. 时间序列数据中的趋势性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步35. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非线性时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 神经网络36. 时间序列数据中的季节性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步37. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于长期预测?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分38. 时间序列数据中的随机性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步39. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非平稳时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分40. 时间序列数据中的趋势性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步41. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非线性时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 神经网络42. 时间序列数据中的季节性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步43. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于长期预测?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分44. 时间序列数据中的随机性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步45. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非平稳时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分46. 时间序列数据中的趋势性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步47. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非线性时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 神经网络48. 时间序列数据中的季节性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步49. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于长期预测?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分50. 时间序列数据中的随机性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步51. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非平稳时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分52. 时间序列数据中的趋势性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步53. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非线性时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 神经网络54. 时间序列数据中的季节性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步55. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于长期预测?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分56. 时间序列数据中的随机性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步57. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非平稳时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分58. 时间序列数据中的趋势性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步59. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于非线性时间序列?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 神经网络60. 时间序列数据中的季节性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步61. 在时间序列分析中,以下哪种方法适用于长期预测?A. ARIMAB. 指数平滑C. 季节性分解D. 差分62. 时间序列数据中的随机性通常由什么引起?A. 经济周期B. 季节变化C. 随机事件D. 技术进步答案1. D2. D3. B4. B5. C6. A7. A8. B9. D10. A11. A12. C13. A14. A15. B16. D17. D18. B19. A20. C21. A22. D23. D24. B25. A26. C27. A28. D29. D30. B31. A32. C33. A34. D35. D36. B37. A38. C39. A40. D41. D42. B43. A44. C45. A46. D47. D48. B49. A50. C51. A52. D53. D54. B55. A56. C57. A58. D59. D60. B61. A62. C。

第二章平稳时间序列模型——ACF和PACF和样本ACFPACF

第二章平稳时间序列模型——ACF和PACF和样本ACFPACF

第⼆章平稳时间序列模型——ACF和PACF和样本ACFPACF⾃相关函数/⾃相关曲线ACFAR(1)模型的ACF:模型为:当其满⾜平稳的必要条件|a1|<1时(所以说,⾃相关系数是在平稳条件下求得的):y(t)和y(t-s)的⽅差是有限常数,y(t)和y(t-s)的协⽅差伽马s除以伽马0,可求得ACF如下:由于{rhoi}其在平稳条件|a1|<1下求得,所以平稳0<a1<1则⾃相关系数是直接收敛到0-1<a1<0则⾃相关系数是震荡收敛到0对于AR(2)模型的ACF:(略去截距项)两边同时乘以y(t),y(t-1),y(t-2)......得到yule-Walker⽅程,然后结合平稳序列的⼀些性质(yule-Walker⽅程法确确实实⽤了协⽅差只与时间间隔有关的性质),得到⾃相关系数如下:rho0恒为1(⼆阶差分⽅程)令⼈惊喜的是,这个⼆阶差分⽅程的特征⽅程和AR(2)模型的是⼀致的。

所以,我们的rho本就是在序列平稳的条件下求得,所以{rhoi}序列也平稳。

当然,其收敛形式取决于a1和a2MA(1)模型的ACF:模型为:由于y(t)的表达式是由⽩噪声序列中的项组成,所以不需要什么平稳条件,就可以求得rho的形式如下:对于MA(p)模型,rho(p+1)开始,之后都为0.所以说,到了p阶之后突然阶段,变为0了。

ARMA(1,1)模型的ACF:模型为:还是使⽤yule-Walker⽅程法(⽤到了序列平稳则协⽅差只与时间间隔有关的性质)得到:所以有:ARMA(p,q)模型的ACF:ARMA(p,q)的⾃相关系数满⾜:(式1)前p个rho值(rho1,rho2...rhop)可以看做yule-Walker⽅程的初始条件,其他滞后值取决于特征⽅程。

(其实是这样的,rho1,rho2...rhop实际上能写出⼀个表达式,⽽rho(p+1)开始,就满⾜⼀个差分⽅程,⽽这个⽅程对应的特征根(即式1)⽅程和AR(p)对应的⼀模⼀样),所以,他会从之后q期开始衰减。

时间数列分析指标(1)

时间数列分析指标(1)

时间数列分析指标(1)1. 均值和标准差:均值是时间序列数据的平均值,标准差是数据集中度的一种度量。

均值和标准差可以帮助我们了解数据的集中程度以及数据点的离散程度。

在时间序列分析中,我们可以使用滚动平均和滚动标准差来计算均值和标准差的动态变化,以便更好地理解数据的趋势。

2. 自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF):自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)是时间序列分析中常用的两个指标,用于在时间序列数据中检测和描述任何自相关性和偏相关性。

ACF是时间序列在不同滞后期之间的相关性,而PACF是在移除其他滞后期数据影响后,单个滞后期与当前观测值之间的相关性。

3. ARIMA模型:ARIMA模型(自回归移动平均模型)是一种常用的时间序列模型,用于预测和分析时间序列数据。

ARIMA模型结合了自回归(AR)和移动平均(MA)的特性,以及差分运算,以对不平稳时间序列数据进行建模。

ARIMA模型的参数包括自回归阶数(p),差分阶数(d)和移动平均阶数(q)。

通过拟合ARIMA模型,可以得到时间序列数据的预测值和置信区间。

4. 季节性调整:许多时间序列数据都具有明显的季节性模式,例如销售数据在节假日季节中通常会有较大的波动。

季节性调整是一种将季节性因素从时间序列数据中去除的方法,以便更好地了解长期趋势和其他影响因素。

常见的季节性调整方法包括移动平均法、加法季节性调整和乘法季节性调整。

5. 平稳性检验:平稳性是进行时间序列分析的基本假设之一,即时间序列数据的统计特性在不同时间段内是稳定的。

平稳性检验可以帮助我们判断数据是否满足平稳性假设,以确定合适的时间序列模型。

常见的平稳性检验方法包括单位根检验(例如ADF检验和KPSS检验)和滚动统计方法(例如滚动平均和滚动标准差)。

综上所述,时间序列分析指标包括均值和标准差、自相关函数和偏自相关函数、ARIMA 模型、季节性调整和平稳性检验等。

这些指标可以帮助我们更好地理解和分析时间序列数据的模式、趋势和周期性变化,进而进行预测和决策。

时间序列论文-我国人口预测

时间序列论文-我国人口预测

基于ARIMA模型的我国人口预测预测1.前言人口问题是一个世界各国普遍关注的问题。

人作为一种资源,主要体现在人既是生产者,又是消费者。

作为生产者,人能够发挥其的主观能动性,加速科技进步,促进社会经济的发展;作为消费者,面对有限的自然资源,人在发展的同时却又不得不考虑人口数量的问题。

因为影响一个国家或地区的人口数量不仅仅是一个自然再生过程,它还涉及到这个国家或地区的经济增长,环境资源的承载力等因素。

一个国家或地区的人口规模直接影响着其经济的发展、政治结构的稳定、社会的进步和资源的利用。

中国是世界人口第一大国,人口问题始终是影响我国可持续发展的核心因素。

由于我国20世纪50-60年代在人口政策方面的失误,不仅造成人口总数增长过快,而且年龄结构也不合理。

因此,要在保证人口有限增长的前提下适当控制人口老龄化水平,把年龄结构调整到合适的区间,就是一项长期而又艰巨的任务。

用建立数学模型的方法对人口发展的过程进行描述、分析和预测,进而研究和控制人口增长和人口老龄化的政策、策略,早已引起各有关方面的极大关注和兴趣,并成为系统科学、经济科学和人口科学研究中重要的应用交叉研究领域。

因此人口研究、预测和控制是关系国计民生的大事。

最早的人口预测模型可以追溯到英国人口学家马尔萨斯。

马尔萨斯根据百余年的人口统计数据资料,于1798年提出了著名的人口指数增长模型。

后来,人们通过对马氏模型的修正,又提出了阻滞增长模型(logistic模型),该模型在一定的时期内也取得了比较令人满意的结果。

指数增长模型和阻滞增长模型都是确定性的,只考虑人口总数变化的连续时间。

后来,人们又发展出了随机性模型,如考虑人口年龄分布的模型等。

人口预测,作为经济、社会研究的一种方法,应用越来越广泛,也越来越受到人们的重视。

在描绘未来小康社会的蓝图时,首先应要考虑的是未来中国的人口数量、结构、分布、劳动力、负担系数等等,而这又必须通过人口预测来一一显示。

人口预测研究是国家制定未来人口发展目标和生育政策等有关人口政策的基础,对于国民经济计划的制定和社会战略目标的决策具有重要参考价值。

时间序列实验报告

时间序列实验报告

一、实验目的本次实验旨在通过时间序列分析方法,对一组实际数据进行建模、分析和预测。

通过学习时间序列分析的基本理论和方法,提高对实际问题的分析和解决能力。

二、实验内容1. 数据来源及预处理本次实验所使用的数据集为某地区近十年的年度GDP数据。

数据来源于国家统计局,共包含10年的数据。

2. 数据可视化首先,我们将使用Excel软件绘制年度GDP的时序图,观察数据的基本趋势和周期性特征。

3. 平稳性检验根据时序图,我们可以初步判断数据可能存在非平稳性。

为了进一步验证,我们将使用ADF(Augmented Dickey-Fuller)检验对数据进行平稳性检验。

4. 模型选择由于数据存在非平稳性,我们需要对数据进行差分处理,使其变为平稳序列。

然后,根据自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)图,选择合适的模型。

5. 模型参数估计使用最大似然估计法(MLE)对所选模型进行参数估计。

6. 模型拟合与检验将估计出的模型参数代入模型,对数据进行拟合,并计算残差序列。

接着,使用Ljung-Box检验对残差序列进行白噪声检验,以验证模型的有效性。

7. 预测利用拟合后的模型,对未来几年的GDP进行预测。

三、实验过程及结果1. 数据可视化通过Excel绘制年度GDP时序图,发现数据呈现明显的上升趋势,但同时也存在一定的波动性。

2. 平稳性检验对数据进行一阶差分后,使用ADF检验进行平稳性检验。

结果显示,差分后的序列在5%的显著性水平下拒绝原假设,说明序列是平稳的。

3. 模型选择根据ACF和PACF图,选择ARIMA(1,1,1)模型。

4. 模型参数估计使用MLE法对ARIMA(1,1,1)模型进行参数估计,得到参数值:- AR系数:-0.864- MA系数:-0.652- 常数项:392.4765. 模型拟合与检验将估计出的模型参数代入模型,对数据进行拟合,并计算残差序列。

使用Ljung-Box检验对残差序列进行白噪声检验,结果显示在5%的显著性水平下拒绝原假设,说明模型拟合效果较好。

时间序列检验方法

时间序列检验方法

时间序列检验方法时间序列检验是统计学中常用的一种方法,用于验证时间序列数据是否满足某些假设或模型。

时间序列数据是按时间顺序收集的一系列数据观测值,常见于经济、金融、气象等领域。

时间序列检验的目的是对数据进行分析和预测,以了解数据的特征和规律性。

时间序列检验方法有很多种,其中包括单位根检验、平稳性检验、序列相关性检验、白噪声检验等。

下面将详细介绍这些方法及其应用。

首先是单位根检验。

单位根检验是用来判断时间序列数据是否具有单位根的存在,即是否具有随时间发生变化的趋势。

常用的单位根检验方法有ADF检验和KPSS 检验。

ADF检验是一种广泛应用的单位根检验方法,它的原假设是数据具有单位根,即非平稳时间序列。

如果检验结果显示拒绝原假设,则说明数据是平稳的。

KPSS检验则是相反的,原假设是数据是平稳的,如果检验结果拒绝原假设,则说明数据具有单位根。

单位根检验方法适用于对时间序列数据是否具有趋势性进行判断。

其次是平稳性检验。

平稳性检验是判断时间序列数据是否具有平稳性的方法。

平稳性是时间序列分析中的重要假设,它意味着数据的均值、方差和协方差不随时间的变化而发生改变。

常用的平稳性检验方法有ADF检验、KPSS检验和Ljung-Box检验。

这些方法主要用于判断数据是否存在趋势、季节性等问题,并对数据进行平稳化处理,以满足其他时间序列模型的假设。

此外,还有序列相关性检验。

序列相关性检验是检验时间序列数据之间相关性的方法。

序列相关性是指数据之间的关联程度,能够帮助我们理解和预测数据的变化。

常用的序列相关性检验方法有自相关图(ACF)和偏自相关图(PACF)。

这些图形能够帮助我们观察数据是否存在自相关性和偏自相关性,从而选择合适的时间序列模型。

最后是白噪声检验。

白噪声是指具有相等方差且不相关的随机信号,常用于描述不具有相关性的时间序列。

白噪声检验是判断时间序列数据是否符合白噪声模型的方法。

常用的白噪声检验方法有Ljung-Box检验和Durbin-Watson检验。

证明时间序列相关

证明时间序列相关

要证明时间序列之间存在相关性,可以采取以下几种方法:
1. 相关系数分析:可以计算时间序列之间的相关系数,如Pearson相关系数或Spearman 等级相关系数。

这些系数可以量化时间序列之间的线性相关性或者是非线性相关性。

2. 自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF):ACF和PACF是用来评估时间序列自身和滞后值之间的相关性。

通过对时间序列进行自相关和偏自相关分析,可以推断出序列之间的相关性。

3. 协整性检验:协整性用来描述两个或多个时间序列之间的长期关系。

通过检验序列是否具有协整关系,可以判断其是否存在相关性。

4. 因果关系分析:如果时间序列之间存在因果关系,那么一个序列的变化可以预测另一个序列的变化。

因此,可以使用因果关系分析方法,如格兰杰因果检验(Granger causality test),来检验时间序列之间的因果关系。

需要注意的是,证明时间序列之间的相关性并不意味着一定存在因果关系。

相关性只表明序列之间的统计联系,而不能说明其中的因果关系。

因此,在进行时间序列分析时,应该结合领域知识和其他统计方法进行综合评估。

时间序列分析在吉林省GDP预测中的应用论文

时间序列分析在吉林省GDP预测中的应用论文

时间序列分析在吉林省GDP预测中的应用论文摘要:本论文旨在探讨时间序列分析在吉林省GDP预测中的应用。

首先,通过对吉林省GDP数据进行收集和整理,建立起时间序列数据集。

然后,使用经典的时间序列分析方法,包括平稳性检验、自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)的计算以及ARIMA模型的建立和参数估计。

最后,通过对历史数据的预测和预测结果的评估,验证了时间序列分析在吉林省GDP预测中的有效性和可行性。

1. 引言吉林省是中国东北地区的一个重要经济热点,其GDP表现对整个区域和国家的发展至关重要。

准确预测吉林省的GDP对政府决策和企业战略制定具有重要意义。

时间序列分析作为一种基于历史数据的预测方法,具有广泛应用的潜力。

2. 数据收集和整理本文通过吉林省统计年鉴和国家统计局的数据平台,收集了历年吉林省的GDP数据。

通过数据清洗和整理,得到了一个完整的时间序列数据集。

3. 时间序列分析方法3.1 平稳性检验为了应用时间序列分析方法,首先需要确保序列具有平稳性。

本文使用单位根检验(ADF检验)和KPSS检验来检验吉林省GDP序列的平稳性。

3.2 自相关函数和偏自相关函数的计算自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)是用来分析时间序列中的自相关性和偏自相关性的常用工具。

通过计算ACF和PACF,可以确定ARIMA模型的阶数。

3.3 ARIMA模型的建立和参数估计ARIMA模型是一种常用的时间序列分析模型,可以有效地描述时间序列的动态特征。

本文使用ARIMA模型对吉林省GDP进行建模和预测。

首先,根据ACF和PACF的结果,选择合适的ARIMA模型阶数。

然后,使用最小二乘估计法对模型参数进行估计。

最后,通过残差分析对模型进行诊断和改进。

4. 预测和评估本文将训练得到的ARIMA模型用于预测吉林省未来一定时间段内的GDP。

通过与实际观测值进行比较,评估模型的准确性和预测能力。

同时,使用误差分析方法,包括均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE),来评估模型的预测性能。

时间序列模型定阶方法

时间序列模型定阶方法

时间序列模型定阶方法1. 引言时间序列模型是一种广泛应用于经济学、金融学、气象学等领域的统计模型。

时间序列模型的定阶是指确定模型中滞后阶数的过程,它对于模型的准确性和预测能力至关重要。

本文将介绍一些常用的时间序列模型定阶方法,并对它们进行比较和评估。

2. 自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)分析自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)分析是最常用的时间序列定阶方法之一。

它们可以帮助我们确定滞后阶数,即AR、MA或ARMA 模型中p和q的值。

3. 自动化方法除了手动分析ACF和PACF之外,还可以使用自动化方法来确定滞后阶数。

其中最常用的是信息准则法,如赤池信息准则(AIC)和贝叶斯信息准则(BIC)。

这些准则通过计算不同滞后阶数下模型拟合程度与参数数量之间的平衡来选择最佳滞后阶数。

4. 基于预测误差评估另一个常用的定阶方法是基于预测误差评估。

该方法通过比较不同滞后阶数下的模型预测误差来选择最佳滞后阶数。

常用的评估指标包括均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)等。

5. 模型拟合优度检验除了定阶方法,模型拟合优度检验也是选择最佳滞后阶数的重要指标之一。

常用的检验方法包括残差白噪声检验和模型拟合优度统计量,如残差平方和、残差平方和比值等。

6. 模型评估与比较在确定最佳滞后阶数之后,还需要对不同模型进行评估和比较。

常用的评估指标包括AIC、BIC、RMSE等。

此外,还可以使用交叉验证方法来验证模型的预测能力。

7. 实证分析为了验证上述定阶方法的有效性,我们选取了一组实际数据进行实证分析。

通过对比不同定阶方法得到的结果,并与实际数据进行对比,我们可以得出结论:在不同情况下选择合适的定阶方法是十分重要且具有挑战性的。

8. 结论时间序列模型的定阶是一个复杂且关键的问题。

本文介绍了一些常用的时间序列模型定阶方法,包括ACF和PACF分析、自动化方法、基于预测误差评估和模型拟合优度检验。

acf自相关函数与pacf偏相关函数

acf自相关函数与pacf偏相关函数

acf自相关函数与pacf偏相关函数
ACF(Autocorrelation Function)和PACF(Partial Autocorrelation Function)是两种用于分析时间序列数据的函数。

ACF是指一个时间序列与其自身在不同滞后期(lag)上的相关性,
其范围通常在-1到1之间。

ACF可以用来确定时间序列是否存在自相关性,即是否存在一个滞后期内与前一个或多个观测值相关的关系。

PACF是指一个时间序列与其自身在特定时间滞后期之后的观测值之
间的相关性,它可以用来确定时间序列的AR(Auto-Regressive)模型中
的滞后阶数。

PACF通过消除其他滞后期的影响,可以直接测量该滞后期
的影响。

通常,对于在ACF中表现出明显的减缓(“衰减”)趋势的时间序列,可使用PACF来确定模型中的滞后阶数。

否则,可能需要进一步检查其他
模型设定,例如MA(Moving Average)模型。

python实现时间序列自相关图(acf)、偏自相关图(pacf)教程

python实现时间序列自相关图(acf)、偏自相关图(pacf)教程

python实现时间序列⾃相关图(acf)、偏⾃相关图
(pacf)教程
⾃相关图是⼀个平⾯⼆维坐标悬垂线图。

横坐标表⽰延迟阶数,纵坐标表⽰⾃相关系数
偏⾃相关图跟⾃相关图类似,横坐标表⽰延迟阶数,纵坐标表⽰偏⾃相关系数
⾃相关图与偏⾃相关图的python代码实现:
from statsmodels.graphics.tsaplots import plot_acf, plot_pacf
plot_acf(b.salesVolume)
plot_pacf(b.salesVolume)
可以看到,这个数据是偏⾃相关系数拖尾,⾃相关系数截尾的数据
补充知识:python 数据相关性可视化
话不多说直接上代码
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
data = test_feature.corr() #test_feature => pandas.DataFrame#
sns.heatmap(data)
plt.show()
效果图
以上这篇python实现时间序列⾃相关图(acf)、偏⾃相关图(pacf)教程就是⼩编分享给⼤家的全部内容了,希望能给⼤家⼀个参考,也希望⼤家多多⽀持。

时间序列相关性检验-自相关

时间序列相关性检验-自相关

序列相关性检验(一)一元线性回归结果:Dependent Variable: YMethod: Least SquaresDate: 06/01/12 Time: 14:16Sample: 1981 2007Included observations: 27C 4276.362 1079.786 3.960380 0.0005X 0.871668 0.029448 29.60012 0.0000 R-squared 0.972258 Mean dependent var 24869.44 Adjusted R-squared 0.971149 S.D. dependent var 25261.92 S.E. of regression 4290.920 Akaike info criterion 19.63758 Sum squared resid 4.60E+08 Schwarz criterion 19.73356 Log likelihood -263.1073 F-statistic 876.1668 Durbin-Watson stat 0.174669 Prob(F-statistic) 0.000000(二)拉格朗日乘数检验:含二阶残差项的回归结果:Breusch-Godfrey Serial Correlation LM Test:F-statistic 120.8648 Probability 0.000000 Obs*R-squared 24.65421 Probability 0.000004Test Equation:Dependent Variable: RESIDMethod: Least SquaresVariable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.C 361.5102 372.6461 0.970117 0.3421X -0.025697 0.013222 -1.943398 0.0643 RESID(-1) 1.477525 0.193620 7.631049 0.0000 RESID(-2) -0.485298 0.229297 -2.116459 0.0453 R-squared 0.913119 Mean dependent var -2.29E-12 Adjusted R-squared 0.901787 S.D. dependent var 4207.593 S.E. of regression 1318.618 Akaike info criterion 17.34251 Sum squared resid 39991346 Schwarz criterion 17.53449 Log likelihood -230.1239 F-statistic 80.57655 Durbin-Watson stat 1.772240 Prob(F-statistic) 0.000000含三阶残差项的回归结果:Breusch-Godfrey Serial Correlation LM Test:F-statistic 77.16026 Probability 0.000000 Obs*R-squared 24.65663 Probability 0.000018Test Equation:Dependent Variable: RESIDMethod: Least SquaresC 340.4064 405.7832 0.838887 0.4106X -0.024688 0.015080 -1.637160 0.1158 RESID(-1) 1.464982 0.214682 6.823974 0.0000 RESID(-2) -0.441789 0.371964 -1.187721 0.2476 RESID(-3) -0.039199 0.260256 -0.150618 0.8816 R-squared 0.913208 Mean dependent var -2.29E-12 Adjusted R-squared 0.897428 S.D. dependent var 4207.593 S.E. of regression 1347.559 Akaike info criterion 17.41555 Sum squared resid 39950151 Schwarz criterion 17.65552 Log likelihood -230.1100 F-statistic 57.87019序列相关性消除(一)二阶迭代法回归结果:Dependent Variable: YMethod: Least SquaresDate: 06/01/12 Time: 15:22Sample(adjusted): 1983 2007Included observations: 25 after adjusting endpointsConvergence not achieved after 100 iterationsC 921803.7 58583291 0.015735 0.9876X 0.603615 0.087945 6.863519 0.0000AR(1) 1.519561 0.189668 8.011678 0.0000R-squared 0.998698 Mean dependent var 26697.20 Adjusted R-squared 0.998512 S.D. dependent var 25384.37 S.E. of regression 979.2577 Akaike info criterion 16.75711 Sum squared resid 20137857 Schwarz criterion 16.95213 Log likelihood -205.4639 F-statistic 5368.622Inverted AR Roots .52再用拉格朗日乘数检验自相关是否已消除含二阶残差项回归结果:F-statistic 0.831638 Probability 0.450575Test Equation:Dependent Variable: RESIDMethod: Least SquaresDate: 06/01/12 Time: 15:27C 33620447 89317489 0.376415 0.7108X -0.038309 0.101577 -0.377143 0.7102AR(1) -0.009663 0.725955 -0.013310 0.9895AR(2) 0.028647 0.757768 0.037804 0.9702 RESID(-1) 0.157362 0.732418 0.214852 0.8322R-squared 0.080480 Mean dependent var 3.544879 Adjusted R-squared -0.161499 S.D. dependent var 916.0045 S.E. of regression 987.2043 Akaike info criterion 16.83319 Sum squared resid 18516875 Schwarz criterion 17.12572 Log likelihood -204.4149 F-statistic 0.332591。

关于自相关的分析与检验的论文

关于自相关的分析与检验的论文
最后当模型中有滞后的应变量作为解释变量出现时dw检验该检验适用条件是当解释变量中含有应变量的滞后变量时需采用统计量检验法来判定一阶自相关是否存在公式为为普通的dw统计量s为应变量一阶滞后变量yt1的系数的标准误差
关于自相关的分析与检验的论文
[论文关键词]自相关 随机项 残差 检验[论文摘要]本文首先简要的分析了自关的影响和根源;其次给出了检验自相关的非参数与参数的八种方法,并指出了各种方法的适用条件。 一、自相关的影响及根源分析 我们知道,单方程的经济计量模型,要符合若干基本假定为前提,其中之一,就是假定随机项u不存在自相关,即cov(ui,uj)=0,i≠j,j=1,2,……,n(1)但在实际问题中经常遇到序列自相关的情形,自相关的存在,带来一系列不良的后果,首先使置信区间变宽h1的可能性,使t检验失去了意义,对f检验也有如此情况。最后由于上述原因,在u存在自相关时,降低了预测精度,因此使预测也失去了意义。 究其产生自相关的根源,无外乎有两个,即内因和外因。内因主要指序列本身固有属性。例如,因天灾、战争、偶然事故等,不仅在当期影响企业的产量,而且也影响以后时间的产量。外因则主要归结为模型设定不当,模型变量选择欠妥,数据属性差异以及数据处理等。这里需要强调指出:尽管自相关问题在截面数据也可能出现,但在时序数据中出现更为普遍。同时还应指出,虽然自相关可以是正的,也可以是负的,但大多数是正自相关的。 二、自相关的检验 检验自相关有多种多样的方法,但系统的、全面的研究却见得不多,本文拟对此进行讨论。1、图示检验 图示检验是通过对随机项ut的估计量et(et即为回归模型的残差)做一图像检查ut是否存在自相关性的方法。若et对时间t的描点图呈系统性规律,即有明显周期性,或具有线性,或兼有线性和二次趋势性,则表明存在自相关性。若et对et-1的描点图呈线性上升或下降趋势,则也表明存在自相关性。另外,也可将n2。假设残差是互相独立的,并且有n1>10,n2>10,则游程个数渐近地服从正态分布,有 若残差不存在自相关性,则可预期游程个数,将以95%的置信度落入[e(k)±σk]范围内,如果估算的游程个数k落此范围之外,就表明存在自相关性。3、durbin——watson(dw)检验dw检验在检验回归残差的自相关问题上应用较为广泛,其公式为t=1该统计量用来检验回归方程中一阶自相关的存在。如果不存在自相关问题, dw值应趋近于2。若dw值为零,表明存在完全的正自相关,若dw值为零,表明存在完全的正自相关,若dw值为4,则表明存在完全负自相关。虽然对于所有的回归过程, dw统计量都采取了标准输出形式,但它仍然存在局限性。首先,在dw的值域中有不确定性的区域,该区域随着样本容量的变化而变化;其次,对于高阶自相关的检验无能为力;最后,当模型中有滞后的应变量作为解释变量出现时, dw值有向2偏近的趋势。4、h检验 该检验适用条件是当解释变量中含有应变量的滞后变量时,需采用h统计量检验法来判定一阶自相关是否存在,公式为 式中不能使用。6、残差相关图检验 对于存在高阶自相关的情况,可利用残差相关图法进行检验,这时还可以计算残差相关图统计量,即残差自相关平方和的n倍。 式中q为相关图长度,且αj为j阶残差自相关系数 统计量τ渐近服从x2(q)分布。若τ<x2α(q),则说明不存在高阶自相关。7、残差回归检验 该检验法首先利用ols估计求得误差的估计值et,然后以残差序列{e}进行自回归并对每阶滞后残差的系数估计值进行统计上的显著性检验,如果(8)式中αi(i= 1, 2,…q)的估计值均不显著,则表明残差不存在1~q阶自相关。 此外,也可以计算nr2统计量和f型统计量。nr2统计量是样本容量n和多重相关系数r2的乘积。在零假设h0:αi=0 (i=1, 2,…q)下,渐近地有nr2~x2(q) (9)若nr2-x2α(q) (α可取) ,接受h0,即说明残差不存在1~q阶自相关。当然也可以构造f型统计量为(10)式中k为模型中参数的个数。在h0下, f型统计量渐近服从f(q,n-k-q)分布。若已知f(q,n-k-q)分布的尾概率大于显著性水平α,则说明残差不存在1~q阶自相关。8、拉格朗日乘数(lm)检验 拉格朗日乘数检验又称breusch-godfrey检验,由breusch(1978)和god-frey(1978)提出。lm检验不仅仅限于对一阶自相关的检验,同时,当回归模型右方出现滞后的应变量时,该检验仍然有效。由于这两点优势, lm检验比dw检验应用更为广泛。lm检验的计算基于如下辅助方程:et=α+β1x1t+…+βkxkt+ρ1et-1+…+ρqet-q+qt(11)式中xit(i= 1, 2,…,k)为解释变量,βi(i=1,2,…,k)和ρj(j=1,2,…,q)为参数, et-j(j=1,2,…,q)是估计的回归模型的滞后残差。在零假设无自回归,即h0:ρ1=ρ2=…=ρq=0的情况下,检验值nr2,在大样本情况下,统计量nr2服从于自由度为q的x2分布。若nr2的值大于x2的临界值,则表明存在自相关。[参考文献][1][美]古扎拉蒂,著,林少宫译.计量经济学[m].中国人民大学出版社,2000.[2]张保法.经济计量学[m].经济科学出版社,2000.

ACFPACF,残差白噪声的检验问题

ACFPACF,残差白噪声的检验问题

ACFPACF,残差⽩噪声的检验问题关于⾃相关、偏⾃相关:⼀、⾃协⽅差和⾃相关系数p阶⾃回归AR(p)⾃协⽅差 r(t,s)=E[X(t)-EX(t)][X(s)-EX(s)]⾃相关系数ACF=r(s,t)/[(DX(t).DX(s))^0.5]⼆、平稳时间序列⾃协⽅差与⾃相关系数1、平稳时间序列可以定义r(k)为时间序列的延迟k⾃协⽅差函数:r(k)=r(t,t+k)=E[X(t)-EX(t)][X(t+k)-EX(t+k)]2、平稳时间序列的⽅差相等DX(t)=DX(t+k)=σ2,所以DX(t)*DX(t+k)=σ2*σ2,所以[DX(t)*DX(t+k)]^0.5=σ2⽽r(0)=r(t,t)=E[X(t)-EX(t)][X(t)-EX(t)]=E[X(t)-EX(t)]^2=DX(t)=σ2简⽽⾔之,r(0)就是⾃⼰与⾃⼰的协⽅差,就是⽅差,所以,平稳时间序列延迟k的⾃相关系数ACF等于:p(k)=r(t,t+k)/[(DX(t).DX(t+k))^0.5]=r(k)/σ2=r(k)/r(0)3、平稳AR(p)的⾃相关系数具有两个显著特征:⼀是拖尾性;⼆是呈负指数衰减。

三、偏相关系数对于⼀个平稳AR(p)模型,求出滞后k⾃相关系数p(k)时,实际上得到并不是x(t)与x(t-k)之间单纯的相关关系。

因为x(t)同时还会受到中间k-1个随机变量x(t-1)、x(t-2)、……、x(t-k+1)的影响,⽽这k-1个随机变量⼜都和x(t-k)具有相关关系,所以⾃相关系数p(k)⾥实际掺杂了其他变量对x(t)与x(t-k)的影响。

为了能单纯测度x(t-k)对x(t)的影响,引进偏⾃相关系数的概念。

对于平稳时间序列{x(t)},所谓滞后k偏⾃相关系数指在给定中间k-1个随机变量x(t-1)、x(t-2)、……、x(t-k+1)的条件下,或者说,在剔除了中间k-1个随机变量x(t-1)、x(t-2)、……、x(t-k+1)的⼲扰之后,x(t-k)对x(t)影响的相关程度。

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1Figure 1: Time series plot Athens University of Economics & BusinessV olatility Forecasting for Option Trading:Evaluating Estimators of Changes on Implied V olatilitiesGeorge Lilianov, George PapadakisGraduate Program in Decision Sciences, Department of Management and Technolo gy,Athens University of Economics & Business, 47A Evelpidon & 33 Lefkados - Athens 113 62 - Greece1. IntroductionIn this paper our goal is to find a reliable estimator of changes (first order differences) on implied volatilities on short maturity calls. We are using data from the Spanish Financial Futures Exchange (MEFF), containing historical intraday information of options on Index Futures on Ibex35, with sampling frequency at 60 minutes intervals and prediction interval one step ahead.. We examine three estimators of implied volatilities – a univariate time series (Box-Jenkins) model, a multivariate linear regression model and a multivariate backpropagation neural network model.Regarding the univariate model estimation, we firstly identify the significant lags upon which the model is specified as a second step. Then the model is estimated through regression and tested for adequacy with the Durbin-Watson statistic. As an additional step, we also test for ARCH-GA RCH effects, that is, for autocorrelation of squared residuals, and we specify and estimate an adequate model of volatility.In order to estimate an adequate multivariate model, we firstly regress the implied volatility against all 16 potentially significant factors (12 factors + 4 lags) and then we stepwise exclude the insignificant ones and repeat the process until the model is specified. Again the model is tested for existence of systematic error using the DW-stat.The third estimator is built upon a neural network, which uses the first 495 observations as an estimation dataset, the next 100 as validation dataset, and tests its forecast on the final 55 observations. Various combinations of hidden layers and hidden units are examined so that the best trade off between generalization error and training error is made.After comparing the three estimators on the basis of their ability to best explain changes of implied volatility, we examine the economic implications of having an adequate model for predicting implied volatility. We assume that the forecasts are used as the criterion to buy or sell a call option following the rule th at Δoption_price= ½ Δimplied_volatility.Finally, hourly and cumulative profit results of each estimator are calculated and compared using graphical representation, variance, standard deviation and the Sharpe ratio.2. Univariate Time Series EstimatorAs we plot the first 595 observations of the data we can see that all the series seems stationary, i.e. there is no noticeable trend and the mean seems to be constant (Figure 1).We need to examine the autocorrelation in the time series in order to determine the strength of association between the current and the lagged values of the price changes in implied volatility. As we can see on Figure 2 the autocorrelations are not persistently large and so we can concludeFigure 2: Autocorrelation function Figure 3: Partial autocorrelation function that the series has mean stationarity.From the partial autocorrelation function plot it seems that there is autocorrelation for the first, second, third, and fourth lags, and possibly the 15th lag (Figure 3).1. Model IdentificationAs we can see from the plots above, ACF spikes at the 1st lag and then cuts off, while PA CF tails off. This suggests that the process that best fits the analysis is the MA(1). Since from the PACF plot we can see that first 4 lags are significant, we can assume that MA(1) process is approximated with an AR(4) process.2. Model SpecificationAR(4) : Y t = α + β1Y t-1+ β2Y t-2 + β3Y t-3+ β4Y t-4 +εt3. Model EstimationWhen we run the regression we found that the constant and lags beyond 4th are insignificant. Thus the best estimation output is:Table 1: Auto-regression four lags estimationRegression StatisticsCoefficientst StatP-valueMultiple R 0.590562399 Intercept 0 #N/A #N/AR Square0.348763947 X Variable 1 -0.717960318 -17.63521603 2.94584E-56 Adjusted R Square 0.343774575 X Variable 2 -0.510407408 -10.38578741 2.51661E-23 Standard Error 21.28635869X Variable 3 -0.2581589 -5.254859507 2.07046E-07 Observations 596X Variable 4 -0.138370612 -3.401922481 0.000714268ANOVAF79.26014517 Significance F 7.97541E-54 DW2.011680944Therefore, the estimated model is:Y t = - 0.718Y t-1 - 0.510Y t-2 - 0.258Y t-3 - 0.138Y t-4 +εtIf we look at the t-Stat values and P-values of each coefficient we notice that all coefficients are significantly different from zero for a confidence level of 95%.An Adjusted R Square equal to 0.3437 indicates that 34.37% of the changes in last price change in the implied volatility are explained through this model. As the F value is greater than 4 we are more than 95% confident that our model explains 34.37% of the changes. As the Significance F is close to zero the probability of mistake is very small.If we calculate the DW statistic we get 2.01, which again indicates absence of autocorrelation in the residuals, thus our model again does not make systematic errors and is adequate.Figure 4: Correlogram of residuals squaredFigure 5: Correlogram of standardized residuals squared4. Volatility equationIf we test the above estimator for ARCH effects by looking at the autocorrelation function plots of the squared residuals below, we can see that the error term can be described as an ARCH process (Figure 4).The estimation output for the ARCH/GA RCH model is: L1_IMPLIED_V -0.132231 0.053047 -2.492691 0.0127 L2_IMPLIED_V 0.014605 0.051714 0.282426 0.7776 ARCH(1) 0.546330 0.092623 5.898443 0.0000 ARCH(2) -0.291951 0.089686 -3.255239 0.0011 Adjusted R-squared -0.026364 S.D. dependent var 26.34354 S.E. of regression 26.68853 Akaike info criterion 9.147399 Sum squared resid 418107.1 Schwarz criterion 9.206405 If we test the above model using the ACF of squared residuals below we can now see on Figure 5 that there is no correlation, thus the model has been able to capture all the A RCH effects.3. Multivariate Linear Regression EstimatorWe perform the regression analysis using the first 595 observations where the Implied Volatility is the dependent variable and the independent variables are: Day effect, Maturity, Maturity effect, Change spot, Moneyness, Time effect, Velocity, Average spread, Interest, Volume, Historic Volatility, 1st lag of Implied Volatility, 2nd lag of Implied Volatility, 3rd lag of Implied Volatility, 4th lag of Implied Volatility.After excluding the insignificant independent variables stepwise, we resulted with a regression of the Implied Volatility on Maturity effect, Change spot, Moneyness, and all the lags. The output was the following:Table 3: 3.Multivariate linear regression estimationRegression Statistics Coefficients t Stat P-value Multiple R 0.648269254 Intercept 0 #N/A #N/AR Square 0.420253026 Maturity_Eff 9.859003106 3.900671557 0.000106904 Adjusted R Square 0.41270078 Change_Spot -2.884722196 -5.466039204 6.78624E-08 Standard Error 20.08778398 Moneyness 175.5727989 5.066066937 5.43183E-07 Observations 600 L1_Implied_V -0.716523686 -18.58421945 4.28923E-61 ANOVA L2_Implied_V -0.487979582 -10.48799845 1.00687E-23 F61.40857399 L3_Implied_V -0.256806587 -5.531530048 4.76643E-08 Significance F 3.59169E-66 L4_Implied_V -0.128614495 -3.343912114 0.000878157Therefore, the estimated regression equation is:Implied_Vol = 9.859003106*Maturity_Effect - 2.884722196*Change_Spot ++ 175.5727989*Moneyness - 0.716523686*L1_Implied_Vol -- 0.487979582*L2_Implied_Vol - 0.256806587*L3_Implied_Vol -- 0.128614495*L4_Implied_VolWe can notice that a unit-change in Moneyness has the greatest impact on explaining the Implied Volatility changes, while unit-changes in Maturity Effect and Change Spot have much lower impact, b ut still greaterthan the unit-changes in past values of Implied Volatility.If we look at the t-Stat values and P-values of each coefficient we notice that all coefficients are significantly different from zero for a confidence level of 5%.An Adjusted R Square equal to 0.3437 indicates that 41.27% of the changes in last price change in the implied volatility are explained through this model. As the F value is greater than 4 we are more than 95% confident that our model explains 41.27% of the changes. As the Significance F is close to zero the probability of mistake is very small.If we calculate the DW statistic we get 1.95, which again indicates absence of autocorrelation in the residuals, thus our model again does not make systematic errors and is adequate.4.Neural Network EstimatorIn building the neural network estimator we use the first 495 observations as an estimation dataset, the next100 as a validation dataset, and the last 55 as the test dataset on which we will examine the forecasts fromthe model estimators.After examining various combinations of a number of hidden layers and hidden units in each of them, we deduced that the network with two hidden layers with 7 hidden units each, gives the least errors (the generalization error and training error trade-off is at lowest level). The resulting error graph after 1000 iterations is shown in Figure 6:We can observe that approximately after the 50th iteration the generalization error starts to increase, whilethe training error decreases at a lower pace. Given the trade-off between the generalization and training errors, we believe that at the global minimum of the generalization error graph the network will give thebest estimations.Thus, we rerun the neural network model with the same parameters, but for only 50 iterations (Figure 7)We can notice that the most significant impact on Implied Volatility changes is the unit-change in Maturity effect, followed by that in the 1st lag of Implied Volatility. Unit-changes in the Change spot and Moneynesshave the least impact.Figure 6: NN error graph (1000 iterations) Figure 7: NN error graph (50 iterations)Figure 8: Model forecast (line plot) Figure 9: Model forecast (scatter plot) 5. Estimators Cross-validationTo compare the three estimator models forecasts with the last 55 actual observations of Implied Volatility, firstly we plot the forecasted and actual series (Figures 8 and 9):It seems hard to conclude which of the three forecasts best fits the actual data, but it seems that all have similar mean values and lower deviation from the mean compared to the actual data.Next, we regress the actual observations of Implied Volatility on each forecas t from the three estimation models:Table 4: Univariate ModelVariable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.UNIVARIATE_ESTIM0.681629 0.180215 3.782315 0.0004 Adjusted R-squared 0.197693 S.D. dependent var 12.41328 S.E. of regression 11.11877 Akaike info criterion 7.690833 Sum squared resid 6552.238 Schwarz criterion 7.763827 Log likelihood-209.4979 F-statistic14.30591Table 5: Multivariate ModelC 2.227706 1.423447 1.565008 0.1235 R-squared 0.344662 Mean dependent var 0.145455 Adjusted R-squared 0.332298 S.D. dependent var 12.41328 S.E. of regression 10.14327 Akaike info criterion 7.507184 Sum squared resid 5452.957 Schwarz criterion 7.580178 Log likelihood -204.4476 F-statistic 27.87435Table 6: Neural Network ModelVariable Coefficient Std. Error t-Statistic Prob.NEURAL_NETWORK_E0.818160 0.250689 3.263648 0.0019Adjusted R-squared 0.151629 S.D. dependent var 12.41328 S.E. of regression 11.43351 Akaike info criterion 7.746660 Sum squared resid 6928.431 Schwarz criterion 7.819654 Log likelihood -211.0331 F-statistic 10.65140We can see that the R-square value of the multivariate estimator is the highest – 34.47%, i.e. 34.47% of the actual observations are forecasted correctly by this model.Another useful test of the models is the Array correlation coefficient, which shows therelationship between the actual observationsand the forecasts. This test confirms theobserved R-square values, i.e. that themultivariate estimator forecast has the closest correlation with the actual implied volatility values.If we look also at the predictive power of the estimator models in relation to the correct direction of the market rather than the levels, we notice that the multivariate estimator correctly predicts the direction 67% of the time, while the univariate estimator and the neural network estimator only 64% and 56% respectively.6.Economic implicationConsidering that the call option price and the volatility are positively related, we can assume that when next hour implied volatility is expected to increase (the next hour forecast of the first difference of implied volatility is positive) the price of the option contract will also increase, and vice versa.Thus, assuming that we can close our position and open a new one every hour, our trading rule is that when our model predicts the next hour first difference of implied volatility (Implied_Vol t+1) to be positive, we assume the option price will go up in period t+1, and our strategy is to buy the contract now (at period t) and sell it in the next hour (at period t+1). On the contrary, when the implied volatility is expected to go down, we short sell now (at period t) and buy the contract in the next hour (at period t+1).Since we assume that there are no transaction costs, we close our current position and open a new one every hour even if our forecast for the market direction is not changing.Thus, we calculate the hour-to-hour profit by the difference in the actual option price from the current andprevious hour given our trade rule.Figure 10: Cumulative profits If we bought a contract at hour t-1 and we sell it at hour t : Profit = Actual Option Price t - Actual Option Price t-1If we short sold a contract at hour t-1 and we buy it at hour t : Profit = Actual Option Price t-1 - Actual Option Price tThus, if our model correctly predicts the direction of the market, we realize profit, otherwise we have a loss.In order to calculate the actual call option prices, we assume that initially the price is 50 pesetas, and next hour price is increased/decreased by half of the actual first difference of implied volatility increase/decrease:Actual Option Price t = Actual Option Price t-1 + 0.5*(Implied_Vol t ) 7. Estimators in practiceIf we calculate the cumulative profit of each model using the trade rule and profit calculation described above, we can see in the graph (Figure 10) that the univariate estimator has the highest profits until the 39th forecast period, while the multivariate estimator forecasts results in the highest total profits.When we examine profits resulting from each of the estimators we can see that the multivariate estimator not only gives the highest total profit at the end of the week, but also has the lowest variance, as shown in the table below:Also the Sharpe ratio, measuring the average return relative to the total risk,of the multivariate estimator is thehighest, indicating that this model willresult in the best risk-adjusted performance.8. ConclusionsConcluding this paper we should summarize the results of this attempt to find the best possible model forimplied volatility and describe its economic implication:∙ The univariate model explains 34,37% of the changes in volatility using 4 lags as independentvariables.∙ The multivariate model suggests that apart from the 4 lags, the Maturity effect, Change spot andMoneyness also have explanatory power. Thus, R 2 rises to 41,27%∙ The neural network that was built with relatively strict constraints (2 hidden layers each with 7hidden units, 0.001 learning rate, validation every 5 iterations) failed to outperform the multivariate model, having an R 2 equal to 16,73%.∙ Applying this models so as to make profit by trading on a call option, produced correspondingresults: the multivariate model came up with the greatest accumulated profit (144 pes.), followed by the univariate model (113 pes.) and then by the neural network (86 pes.).∙ Adjusting thi s performance for risk (Sharpe ratio) ranked the multivariate model first (0,4642), theunivariate second (0,3512) and the neural network third (0,2605)。

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