Умови циклічної поведінки моделі ARIMA


9

Я намагаюся моделювати та прогнозувати часові ряди, які є циклічними, а не сезонними (тобто є сезонні структури, але не з фіксованим періодом). Це має бути можливо зробити, використовуючи модель ARIMA, як зазначено в розділі 8.5 Прогнозування: принципи та практика :

Значення важливо, якщо дані показують цикли. Для отримання циклічних прогнозів необхідно мати параметри разом з деякими додатковими умовами щодо параметрів. Для моделі AR (2) циклічна поведінка виникає, якщо .pp≥2ϕ12+4ϕ2<0

Які ці додаткові умови щодо параметрів у загальному випадку ARIMA (p, d, q)? Я не зміг їх знайти ніде.


1
Ви взагалі заглянули в складні корені многочлена ? Схоже, це може бути те, про що йдеться у цитаті. ϕ(B)
— Джейсон

Відповіді:


5

Якась графічна інтуїція

У моделях AR циклічна поведінка походить від складних коньюгованих коренів до характерного многочлена. Щоб спочатку дати інтуїцію, я побудував нижче функції імпульсного реагування на двох прикладних моделях AR (2).

  1. Стійкий процес зі складними коренями.
  2. Стійкий процес із справжніми коренями.

Для , Коріння характерного многочлена є де це власні значення матриці я визначаю нижче. З комплексом пов'язаних власних значень і , то управляє загасанням (де ) і керує частотою косинусоїди.j=1…,p1λjλ1,…,λpAλ=reiωtλ¯=re−iωtrr∈[0,1)ω

Детальний приклад AR (2)

Припустимо, у нас є AR (2):

yt=ϕ1yt−1+ϕ2yt−2+ϵt

Ви можете написати будь-яку AR (p) у вигляді VAR (1) . У цьому випадку представлення VAR (1) - це:

[ytyt−1]⏟Xt=[ϕ1ϕ210]⏟A[yt−1yt−2]⏟Xt−1+[ϵt0]⏟Ut
Матриця керує динамікою і, отже, . Характерним рівнянням матриці є: Власні значення становлять: вектори : AXtytA
λ2−ϕ1λ−ϕ2=0
A
λ1=ϕ1+ϕ12+4ϕ22λ2=ϕ1−ϕ12+4ϕ22
A
v1=[λ11]v2=[λ21]

Зверніть увагу, що . Формування власного значення розкладання та підвищення до ї потужності. E⁡[Xt+k∣Xt,Xt−1,…]=AkXtAk

Ak=[λ1λ211][λ1k00λ2k][1λ1−λ2−λ2λ1−λ2−1λ1−λ2λ1λ1−λ2]

Справжнє власне значення призводить до занепаду, коли ви піднімаєте . Власні значення з ненульовими уявними компонентами призводять до циклічної поведінки.λλk

Власні значення з випадковим випадком складової:ϕ12+4ϕ2<0

У контексті AR (2) ми маємо складні власні значення, якщо . Оскільки справжній, вони повинні складатися парами, які є складними кон'югатами один одного.ϕ12+4ϕ2<0A

Дотримуючись глави 2 Прадо і Заходу (2010), нехай

ct=λλ−λ¯yt−λλ¯λ−λ¯yt−1

Ви можете показати прогноз ім'я задається:E⁡[yt+k∣yt,yt−1,…]

E⁡[yt+k∣yt,yt−1,…]=ctλk+c¯tλ¯k=atrkcos⁡(ωk+θt)

Якщо говорити вільно, додавання складних кон'югатів скасовує їх уявний компонент, залишаючи вас однією затухаючою косинусною хвилею в просторі реальних чисел. (Зверніть увагу, для стаціонарності ми повинні мати .)0≤r<1

Якщо ви хочете знайти , , , , почніть з формули Ейлера, що , ми можемо записати:rωatθtreiθ=rcos⁡θ+rsin⁡θ

λ=reiωλ¯=re−iωr=|λ|=−ϕ2
ω=atan2⁡(imag⁡λ,real⁡λ)=atan2⁡(12−ϕ12−4ϕ2,12ϕ1)

at=2|ct|θt=atan2⁡(imag⁡ct,real⁡ct)

Додаток

Примітка Заплутане термінологічне попередження! Відношення характеристичного многочлена A до характерного многочлена AR (p)

Ще одна хитрість часового ряду - використовувати оператор відставання для запису AR (p) як:

(1−ϕ1L−ϕ2L2−…−ϕpLp)yt=ϵt

Замініть оператор затримки на деяку змінну і люди часто посилаються на як на характерний поліном моделі AR (p). Як говориться в цій відповіді , це саме характерний многочлен де . Коріння є взаємними власними значеннями. (Примітка: для того, щоб модель була нерухомою, ви хочете , тобто всередині одиничного кола, або еквівалентно , тобто поза одиничним колом.)Lz1−ϕ1z−…−ϕpzpAz=1λz|λ|<1|z|>1

Список літератури

Прадо, Рекель і Майк Вест, часові серії: Моделювання, обчислення та умовиводи , 2010


Я здивований, що я єдиний на даний момент голос. Хороша відповідь!
— Тейлор

@Taylor Це старе, неактивне питання. :)
— Меттью Ганн
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.