Автоковаріація процесу ARMA (2,1) - виведення аналітичної моделі для


13

Мені потрібно вивести аналітичні вирази для функції автоковаріації процесу ARMA (2,1), позначеного:γ(k)

yt=ϕ1yt−1+ϕ2yt−2+θ1ϵt−1+ϵt

Отже, я знаю, що:

γ(k)=E[yt,yt−k]

тож я можу написати:

γ(k)=ϕ1E[yt−1yt−k]+ϕ2E[yt−2yt−k]+θ1E[ϵt−1yt−k]+E[ϵtyt−k]

потім, щоб отримати аналітичну версію функції автоковаріації, мені потрібно підміняти значення k - 0, 1, 2 ..., поки я не отримаю рекурсію, дійсна для всіх k більша за деяке ціле число.

Тому я підставляю k=0 і проробляю це, щоб отримати:

γ(0)=E[yt,yt]=ϕ1E[yt−1yt]+ϕ2E[yt−2yt]+θ1E[ϵt−1yt]+E[ϵtyt]

тепер я можу спростити перші два з цих умов, а потім замінити yt як і раніше:

γ(0)=ϕ1γ(1)+ϕ2γ(2)+θ1E[ϵt−1(ϕ1yt−1+ϕ2yt−2+θ1ϵt−1+ϵt)]+E[ϵt(ϕ1yt−1+ϕ2yt−2+θ1ϵt−1+ϵt)]

то я помножую на вісім доданків, які є:

+θ1ϕ1E[ϵt−1yt−1]+θ1ϕ2E[ϵt−1yt−2]+θ12E[(ϵt−1)2]=θ12σϵ2+θ1E[ϵt−1ϵt]=θ1E[ϵt−1]E[ϵt]=0+ϕ1E[ϵtyt−1]+ϕ2E[ϵtyt−2]+θ1E[ϵtϵt−1]=θ1E[ϵt]E[ϵt−1]=0+E[(ϵt)2]=σϵ2

Отже, мені потрібно вирішити чотири інші умови. Я хочу використовувати ту саму логіку для рядків 1, 2, 5 і 6, як і для рядків 4 і 7 - наприклад для рядка 1:

θ1ϕ1E[ϵt−1yt−1]=θ1ϕ1E[ϵt−1]E[yt−1]=0 тому що .E[ϵt−1]=0

Аналогічно для рядків 2, 5 і 6. Але у мене є модельне рішення, яке пропонує вираз для спрощує:γ(0)

γ(0)=ϕ1γ(1)+ϕ2γ(2)+θ1(ϕ1+θ1)σϵ2+σϵ2

Це говорить про те, що моє спрощення, як описано вище, пропустило б термін із коефіцієнтом - який, за моєю логікою, повинен бути 0. Чи винна моя логіка, чи модельне рішення, яке я знайшов неправильним?ϕ1

Розроблене рішення також передбачає, що "аналогічно" можна знайти як:γ(1)

γ(1)=ϕ1γ(0)+ϕ2γ(1)+θ1σϵ2

а для :k>1

γ(k)=ϕ1γ(k−1)+ϕ2(k−2)

Сподіваюся, питання зрозуміле. Будь-яка допомога буде дуже вдячна. Спасибі заздалегідь.

Це питання, пов'язане з моїм дослідженням, і не готується до іспитів чи курсових робіт.

Відповіді:


8

Якщо процес ARMA є причинним, існує загальна формула, яка забезпечує коефіцієнти автоковаріації.

Розглянемо причинно-наслідковий процес де - білий шум із середнім нулем та дисперсією . За властивістю причинності процес можна записати як де позначає ваги.ARMA(p,q)

yt=∑i=1pϕiyt−1+∑j=1qθjϵt−j+ϵt,
ϵtσϵ2
yt=∑j=0∞ψjϵt−j,
ψjψ

Загальне однорідне рівняння для коефіцієнтів автоковаріації причинного процесу - з початковими умовами ARMA(p,q)

γ(k)−ϕ1γ(k−1)−⋯−ϕpγ(k−p)=0,k≥max(p,q+1),
γ(k)−∑j=1pϕjγ(k−j)=σϵ2∑j=kqθjψj−k,0≤k<max(p,q+1).

2

Ваша помилка розрахунку в первісному запитанні полягає

θ1ϕ1E[ϵt−1yt−1]=θ1ϕ1E[ϵt−1]E[yt−1]=0(mistaken)

Ви не можете розділити очікування - і не залежать.E[ϵt−1yt−1]ϵt−1yt−1


Як видно з мого оновлення (нижче), я зрозумів це незабаром після завершення посади - але велике спасибі за вашу допомогу!
— гідролог

1

ДОБРЕ. Тож процес написання поста насправді вказував мені на рішення.

Розгляньте умови очікування 1, 2, 5 і 6 зверху, які, на мою думку, мають бути 0.

Безпосередньо для термінів 5 - - і 6 - : ці терміни безумовно нуль, тому що і не залежать від і .E[ϵtyt−1]E[ϵtyt−2]yt−1yt−2ϵtE[ϵt]=0

Однак умови 1 і 2 виглядають так, ніби Очікування складається з двох корельованих змінних. Отже, розглянемо вирази для і таким чином:yt−1yt−2

yt−1=ϕ1yt−2+ϕ2yt−3+θ1ϵt−2+ϵt−1yt−2=ϕ1yt−3+ϕ2yt−4+θ1ϵt−3+ϵt−2

І згадайте термін 1 - . Якщо ми помножимо обидві сторони виразу для на а потім приймаємо очікування, зрозуміло, що всі члени з правого боку, крім останнього, стають нульовими (тому що значення , і не залежать від та ) дати:ϕ1θ1E[ϵt−1yt−1]yt−1ϵt−1yt−2yt−3ϵt−2ϵt−1E[ϵt−1]=0

E[ϵt−1yt−1]=E[(ϵt−1)2]=σϵ2

Отже, термін 1 стає . Для терміна 2 повинно бути зрозуміло, що за тією ж логікою всі доданки дорівнюють нулю.+ϕ1θ1σϵ2

Отже, відповідь оригінальної моделі була правильною.

Однак, якщо хтось може запропонувати альтернативний спосіб отримати загальне (навіть якщо безладне) рішення, я був би дуже радий почути це!

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.