時間序列學習筆記(2)平穩性

2021-08-03 06:24:49 字數 3113 閱讀 2798

平穩性檢驗

非平穩序列確定性分析

加權平滑法

指數平滑法

純隨機檢驗

幾個定義點

確定趨勢or隨機趨勢,這裡隨機趨勢是很不好把把握的,認為不是隨機散亂的,便認為存在一種趨勢,而確定趨勢是可以找尋具體函式的。

趨勢,迴圈,在一段時間內有規律的運動,像我們理解中的一年四季

隨機因素(除趨勢和季節因素)引起

依據:均值方差為常數

現象:始終在一常值附近隨機波動,波動範圍有限,且無明顯趨勢及週期特徵。

平穩序列有短期相關性,隨著延遲期數增加(即k),自相關係數衰減到0.

例如:

自協方差函式:ac

vf:γ

(k)=

γ(t,

t+k)

,∀k

acf:ρ(k

)=γ(

k)γ(

0)

acf(x)#便可直接顯示自相關圖

####單位根檢驗

現在的因素分解序列的各種變化歸納為三大因素的疊加和耦合

(1)長期趨勢(3)季節性變化(4)隨機波動(這是我們之前提到的定義)

(1)去除趨勢(針對確定趨勢)

思路:yt=

tt+x

t 其中tt

是趨勢xt

平穩,我們主要找到趨勢,去掉便可。通常我們採用擬合趨勢,得到趨勢的表示式,若去掉後仍不平穩,則是擬合錯誤。(找尋趨勢的部分可參見下面的趨勢分析-擬合與平滑)

(2)差分

一步差分δy

=yt−

yt−1

=(i−

b)yt

s步差分δs

y=(i

−bs)

yt比如周資料,可以選擇s=7,若一次差分後得到白雜訊就沒有意義了,這時可以選擇分數差分。但差分會使的方差變大。

(3)變換

對於方差變化的序列,可以選擇log()變換,去除指數趨勢。

一般情況可以考慮box-cox變換 >可以參考線性模型筆記。

參考網頁時間序列分解ppt

時間序列分解+eview

這裡對時間序列分解,也是**時間序列的結構,便於趨勢分析

(1)wold分解

*對於任何乙個離散平穩*序列,都可以分解為兩個不相關的平穩序列之和,其中乙個是確定的乙個是隨機的。 xt

=vt+

ξt,ξ

t=∑∞

ψiϵt

−i滿足ψ0

=1,∑

∞ψ2j

ϵt∼(

0,σ2

ϵ),e

(vt,

ϵs)=

0for

∀t≠s

(2)cramer分解定理(是wold分解的推廣)

任何乙個時間序列都可以分解為兩部分的疊加,一部分是多項式決定的確定性趨勢,另一部分是平穩的零均值誤差成分。

克服其他因素的影響,單純分析單一因素對於序列的影響

各種因素的彼此的關聯性,判斷綜合影響

找到序列趨勢,對序列做分析**

長期趨勢分析方法

平滑法(分析,**)

資料去掉隨機波動後,就可以得到確定的趨勢,再可以對趨勢進行分析(擬合等)利用修勻技術,削弱短期隨機波動的影響,顯示長期趨勢的規律。

移動平均

假定:短的時間間隔中,序列的差異主要由隨機波動引起。用平均值作為估計值

(1)n期中心移動平均(只能用於歷史資料的擬合,不能**)

思想是以xt

為中心取均值 xt

=1n(

xt−n

−12+

...+

xt+.

..+x

t+n−

12),

n為奇數

為偶數時類推

(2)n期移動平均(向前) 1.x

t^=1

/n∗(

xt−1

+...

+xt−

n)用於** 2.x

t^=1

/n∗(

xt+.

..+x

t−n+

1)主要用於擬合

這裡的週期數n的值的確定

若有週期性,n=週期

n越大,趨勢越平滑,n越小,擬合趨勢越敏感

問1:週期數n的確定的權衡怎麼做

加權平滑法xt

^=∑∞

k=0α

k∗xt

−k取αk=

ak,0

<

a<

1 變為如下,是要保證係數的加和為1 xt

^=∑∞

k=0(

1−a)

ak∗x

t−k=

axt−

1^+(

1−a)

xt(∗

) 這為一次指數平滑法,通常1-a不要太大,否則對歷史資料不太重視,估計的波動很大。

指數平滑法

可看為加權平滑的特殊情況,若均值函式是m次的多項式,則最好用m-1次的指數平滑。

基本思想:

考慮近期對現在的影響大,遠期的影響小,考慮權重隨時間增大而呈指數趨勢增加。通過混合新舊資訊可參見(*)式,有舊資料xt

−1^

適用:一次指數平滑法:針對沒有趨勢和季節的(問3:當處理總體趨勢的序列,平滑值往往滯後?) xt

^=(1

−a)x

t−1^

+axt

這裡是將(*)中的a變為1-a

若用此處理有嚴重上公升下降趨勢的序列,若上公升,則**值大於原序列,反之小於。

二次:有趨勢但沒有季節性 xt

^=(1

−a)(

xt−1

+tt−

1)^+

axt

tt=β

(xt^

−xt−

1^)+

(1−β

)tt−

1 三次(holt-winters)處理趨勢和季節性(問2:優點可用於**?_)

累加式

累乘式

理解 時間序列的平穩性

為什麼要平穩?原因一 時間序列資料的資料結構與傳統的統計資料結構不同。最大的區別在於,傳統隨機變數可以得到多個觀測值 比如骰子點數,可以反覆擲得到多個觀測值,忽略時間的差異 而時間序列資料中,每個隨機變數只有乙個觀測值 比如設 價為研究的隨機變數,每天只有乙個 價,不同日子的 服從的分布不同,即考慮...

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