初学时间序列——从ARMA模型入门

作者: 柳崔雪 | 来源:发表于2019-12-11 23:37 被阅读0次

    这学期学了Applied Time Series,刚开始学也很头疼,加上老师不知道哪里的英文口音,听得云里雾里,好在课下做了点努力,算是明白了点皮毛。在本科的时候,关于时间序列只学了贾俊平《统计学基础》里时间序列章节的内容,讲得比较浅显,帮助不大。自己也网上买了基本国内的教材,自我感觉一般,不太值得看,后来在谷歌找了国外大学的讲义和电子书,算是讲得比较透彻且通俗易懂,真心建议多读国外教材。

    白噪声序列(White Noise)—— 时间序列的基石

    它有如下三个性质

    ①②性质表明白噪声没有任何序列相关性和可预测性,即白噪声序列的各项直接没有任何相关关系。并且从第③个性质可知其具有方差齐性。白噪声序列无聊且随机,可能会被认为既然是纯随机的,那么它没有任何研究价值,但结合白噪声我们可以构建更接近实际的模型。

    白噪声3个性质

    基本的ARMA模型 —— 简单好入手

    这里没有引入任何常数,所以我们设E(Zt) = μ,无论代入以下哪个式子,μ = 0。熟悉以下式子,明白AR、MA的含义。AR即自回归模型(Auto Regression),顾名思义就是序列前p阶的值与当期值密切相关,MA(Moving Average)即移动平均,序列当期值是过去q阶白噪声的线性组合。一个已知联合分布的时间序列总能转化成一个ARMA模型。

    ARMA模型

    引入滞后算子(Lag Operator)—— 计算模型好帮手

    为了方便计算和表达ARMA模型,我们引入滞后算子B,并重新整理我们的ARMA模型。

    滞后算子B

    AR(1) 转 MA(∞) —— 女装大佬随心(KoyckTransformation)

    MA(1) 模型经过一定操作,可以变成AR(∞)模型。有两个方法,一个是递归替代法,另一个是引入滞后算子再用一个公式技巧。这样的转换我们叫Koyck Transformation。

    递归替代法

    这里要注意,|φ| < 1的原因是,当k → ∞时,橙色波浪处才能趋近于0

    递归替代法

    滞后算子+公式技巧

    这里|z| >= 1的话会导致时间序列发散(diverge),

    滞后算子+公式技巧

    试试AR(2) → MA(∞)

    这里我们用多项式分解,据说如果用递归替换法,会很艰难,下次可以试试。

    AR(2) → MA(∞)

    MA(1) → AR(∞) —— 可逆性(Invertibility)

    上面AR → MA,我们叫Koyck Transformation,从MA → AR,我们叫Invertibility(可逆),其实可逆还有更广泛的定义,这里先不提,先搞清这个概念就好。

    MA(1) → AR(∞) 

    以上没有写得特别详细,但我认为写得特别详细也没必要,一些基础概念的东西查查就懂了,有什么不懂的可以在下方留言,大家互相交流学习~

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