Чим відрізняється GARCH від ARMA?


42

Я збентежений. Я не розумію різницю ARMA та GARCH-процесу .. для мене є однакові ні?

Ось процес (G) ARCH (p, q)

σt2=α0+∑i=1qαirt−i2⏟ARCH+∑i=1pβiσt−i2⏟GARCH

А ось ARMA ( ):p,q

Xt=c+εt+∑i=1pφiXt−i+∑i=1qθiεt−i.

Чи ARMA є просто розширенням GARCH, GARCH використовується лише для повернень і з припущенням де дотримується сильного білого процесу?r=σεε


1
Окрім відповіді fg nu, процес дисперсії в GARCH відрізняється часом. Однак є хитрість у тому, що, враховуючи часовий ряд журналу повернення SP500, щоб потім отримати процес нестабільності, що нам робити? Деякі люди кажуть, що нам потрібно використовувати модель ARMA для виведення залишкового ряду, а потім підключити цей залишковий ряд до моделі GARCH, щоб отримати процес умовної дисперсії? Або безпосередньо підключити модуль повернення журналу процес повернення журналу SP500 в модель GARCH для отримання умовної дисперсії?

Відповіді:


48

Ви поєднуєте особливості процесу з його поданням. Розглянемо процес (повернення) .(Yt)t=0∞

  • Модель ARMA (p, q) визначає умовне середнє значення процесу як

E(Yt∣It)=α0+∑j=1pαjYt−j+∑k=1qβkϵt−k
Тут - це інформація, встановлена ​​в момент , що є -алгебра, породжена відсталими значеннями результату процесу .Ittσ(Yt)
  • Модель GARCH (r, s) визначає умовну дисперсію процесу
    V(Yt∣It)=V(ϵt∣It)≡σt2=δ0+∑l=1rδjσt−l2+∑m=1sγkϵt−m2

Зокрема, зверніть увагу на першу еквівалентність .V(Yt∣It)=V(ϵt∣It)

Убік : Виходячи з цього подання, ви можете написати де є сильним процесом білого шуму, але це випливає із способу визначення процесу.

ϵt≡σtZt
Zt
  • Дві моделі (для умовного середнього та дисперсійного) ідеально сумісні одна з одною, оскільки середнє значення процесу можна моделювати як ARMA, а дисперсії - як GARCH. Це призводить до повної специфікації моделі ARMA (p, q) -GARCH (r, s) для процесу, як у наступному поданні
    Yt=α0+∑j=1pαjYt−j+∑k=1qβkϵt−k+ϵtE(ϵt∣It)=0,∀tV(ϵt∣It)=δ0+∑l=1rδlσt−l2+∑m=1sγmϵt−m2∀t

Чи не слід було б ви підходити до інформації в час якщо всі регресори відстали? t−1
— Jase

@Jase Зауважте визначення "Тут, - це інформація, встановлена ​​в момент , яка є -алгебра, породжена відсталими значеннями результату процесу ." Тобто . Деякі автори записують це як але це суперечить поняттю інформації, встановленої в момент . Ittσ(Yt)It=σ(Yt−1,Yt−2…,)It−1t
— чакраварти

Приємно! Чи знаєте ви, чому ми використовуємо сигма-алгебру, а не фільтрацію?
— Jase

1
@Jase, послідовність наборів інформації являє собою фільтрацію . (It)t=0∞
— чакраварти

16

Редагувати: Я зрозумів, що відповіді бракує, і тому я дав більш точну відповідь (див. Нижче - а може і вище). Я відредагував цю фактичну помилку і залишаю її для запису.


Різні параметри фокусування:

  • ARMA - це модель для реалізації стохастичного процесу, що накладає конкретну структуру умовного середнього процесу.
  • GARCH - модель для реалізації стохастичного процесу, що накладає специфічну структуру умовної дисперсії процесу.

Стохастична проти детермінованої моделі:

  • ARMA - це стохастична модель в тому сенсі, що залежна змінна - реалізація стохастичного процесу - визначається як сума детермінованої функції відсталої залежної змінної та помилкової помилки моделі (умовна середня величина) та терміна стохастичної помилки.
  • GARCH є детермінованою моделлю в тому сенсі, що залежна змінна - умовна дисперсія процесу - є суто детермінованою функцією відсталих змінних.

1
Умовна дисперсія процесу GARCH є детермінованою у визначеному вами сенсі, але процес GARCH - ні, оскільки , а не залежить від відставання . rt=σtεtεtt
— mpiktas

1
@mpiktas, Правда. Якщо модель GARCH містить два рівняння, одне для умовного середнього (приклад, про який ви писали вище), а інше для умовної дисперсії (що інтуїтивно, хоча і не математично, "головне рівняння" моделі), мій аргумент застосовується лише до останнього рівняння.
— Річард Харді

10

АРМА

Розглянемо що слід за процесом ARMA ( ). Припустимо, для простоти він має нульову середню і постійну дисперсію. Умовно на інформаційному , може бути розділена на відомій (зумовленого) частину (що умовне середнє даного ) і випадкової частини :ytp,qIt−1ytμtytIt−1ut

yt=μt+ut;μt=φ1yt−1+…+φpyt−p+θ1ut−1+…+θqut−q  (known, predetermined);ut|It−1 ∼D(0,σ2)  (random)

де - деяка щільність.D

Сам умовний середній слідує за процесом, аналогічним ARMA ( ), але без терміна випадкової одночасної помилки: де ; для ; і для . Зауважте, що цей процес має порядок ( ), а не ( ), як .μtp,q

μt=φ1μt−1+…+φpμt−p+(φ1+θ1)ut−1+…+(φm+θm)ut−m,
m:=max(p,q)φi=0i>pθj=0j>qp,mp,qyt

Ми також можемо записати умовний розподіл з точки зору його минулих умовних засобів (а не минулих реалізованих значень) та параметрів моделі якyt

yt∼D(μt,σt2);μt=φ1μt−1+…+φpμt−p+(φ1+θ1)ut−1+…+(φm+θm)ut−m;σt2=σ2,

Останнє подання полегшує порівняння ARMA з GARCH та ARMA-GARCH.

GARCH

Розглянемо що слідує за процесом GARCH ( ). Припустимо, для простоти він має постійне значення. Тодіyts,r

yt∼D(μt,σt2);μt=μ;σt2=ω+α1ut−12+…+αsut−s2+β1σt−12+…+βrσt−r2;utσt∼i.i.D(0,1),

де а - деяка щільність.ut:=yt−μtD

Умовна дисперсія підходить черга процесу , подібний АРМА ( ) , але без випадкового одночасного терміну помилки.σt2s,r

АРМА-ГАРЧ

Розглянемо який має безумовний середній нуль і слід за процесом ARMA ( ) -GARCH ( ). Тодіytp,qs,r

yt∼D(μt,σt2);μt=φ1μt−1+…+φpμt−p+(φ1+θ1)ut−1+…+(φm+θm)ut−m;σt2=ω+α1ut−12+…+αsut−s2+β1σt−12+…+βrσt−r2;utσt∼i.i.D(0,1),

де ; - деяка щільність, наприклад, нормальна; для ; і для .ut:=yt−μtDφi=0i>pθj=0j>q


Умовне середнє процесу завдяки АРМА має по суті ту ж форму, що і умовної дисперсії процесу з - за GARCH, тільки відставання замовлень може відрізнятися ( з урахуванням ненульовий безумовної середнього не повинні змінювати цей результат значно). Важливо, що жоден з випадкових помилок, що колись обумовлені , не означає , що обидва є заздалегідь визначеними.ytIt−1


3

Процеси ARMA та GARCH дуже схожі за своєю презентацією. Роздільна лінія між ними дуже тонка, оскільки ми отримуємо GARCH, коли для варіації помилок передбачається процес ARMA.

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.