Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Эконометрика. Тихомиров

.pdf
Скачиваний:
498
Добавлен:
27.03.2016
Размер:
6 Мб
Скачать
☆

3.Для оставшейся стационарной составляющей по виду ее автокорреляционной функции подбирается “подходящий” вариант модели.

4.На основании значений соответствующих выборочных коэффициентов автокорреляции определяют предварительные начальные оценки параметров моделей. Применяя более сложные процедуры оценивания, эти оценки затем уточняют.

5.Определяется ряд ошибок модели, на основании анализа свойств которого, выбранный вариант модели либо уточняется (улучшается), либо принимается в качестве окончательного решения.

6.7.Переход от стационарных моделей к нестационарным

Втех случаях, когда модель авторегрессии и скользящего среднего применялась для описания процесса, приведенного к стационарному,

например, с помощью одного из преобразований (6.39)–(6.42), процесс построения модели нельзя считать завершенным. Для его окончания необходимо продолжить процесс построения модели изначального процесса,

выполнив обратные преобразования, перейдя от преобразованных значений

хt

к

исходным значениям уt. Рассмотрим особенности обратных

преобразований для выражений (6.39)–(6.42) более подробно.

 

 

Предположим, что для приведения исходного временного ряда

уt к

стационарному процессу хt использовалось преобразование (6.39),

а сам

процесс хt

соответствует модели авторегрессии-скользящего среднего (6.87),

частным случаем которой являются модели авторегрессии (6.45) и

скользящего среднего (6.68). Запишем преобразование (6.39) и модель (6.87)

для ряда хt с помощью оператора сдвига В (см. (6.102)).

Получим

соответственно

 

x t (1 B) yt ;

(6.127)

(1 (B, k )) x t (1 (B, m)) t ,

(6.128)

где

(B, k ) 1 1 B 2 B

2

... k B

k

 

(6.129)

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(B, m) 1

B

 

B

2

...

 

B

m

(6.130)

2

 

 

m

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

многочлены степеней k и т соответственно от оператора сдвига,

используемые для получения эквивалентной записи модели (6.87).

Подставляя (6.127) в (6.128), получим уравнение для модели динамики исходного временного ряда уt, t=1,2,..., Т в следующем виде:

(1 (B, k ))(1 B) yt

(1 (B, m)) t .

(6.131)

Заметим, что преобразование (6.127) не затрагивает ошибку t.

Рассмотрим описанную процедуру на примере модели АРСС(1,1). Пусть

х t

1 х t 1 t 1 t 1;

(6.132)

х t

у

у

t 1

,

 

t

 

 

 

что эквивалентно записи

(1

В)х

t

(1

1

В)

;

(6.133)

 

1

 

 

 

t

 

 

х t

(1 В) у

.

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

Объединяя эти два уравнения в одно, получим модель относительно исходного временного ряда уt в следующем виде:

(1 1В)(1 В) уt

(1 1 В) t ;

 

(1 (1 1)В 1 В2) уt (1 1 В) t ;

 

уt (1 1) уt 1 1 уt

 

2 t 1 t 1.

(6.134)

 

 

 

 

 

Заметим, что преобразование (6.40) с помощью оператора В записывается в следующем виде:

zt

(1 B )

2

y .

(6.135)

 

 

 

t

 

В этом случае для произвольной модели АРСС(k, т) получим

(1 (B, k))(1 B )

2

t

(1 (B, m))

t

.

(6.136)

 

 

y

 

В частности для модели АРСС(1,1), построенной для ряда zt, выражение

(6.101) для исходного процесса уt приобретает следующий вид:

(1

В)(1 В )

2

у

 

(1

 

 

 

В) t ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1 (2

1

 

(1 2

1

В

2

 

1

В

3

 

t

(1

1

В)

t

 

 

 

 

 

)

у

;

 

)В

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

t

(2

) у

t 1

(1 2

 

)

 

у

t 2

 

1

у

t

3

 

t

 

 

1

t 1

.

(6.137)

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В случае приведения исходного ряда уt, t=1, 2,..., Т к стационарному с использованием d-й разности его результирующая модель определяется

следующим выражением:

(1 (B, k))(1 B )

d

t

(1 (B, m))

t

.

(6.138)

 

y

 

В том случае, когда для приведения ряда a1, t=1, 2,..., Т к стационарному процессу хt использовалось преобразование (6.41), отправное выражение для модели исходного ряда будет иметь следующий вид:

(1 (B, k )) x t (1 (B, m)) t ;

 

 

 

 

t

(1 (B, m))

t

 

 

(1 (B, k))(1 B ) ln y

 

.

(6.139)

В частности, для модели АРСС (1,1) на основании выражения (6.139)

получим следующий вариант модели процесса уt, t=1, 2,..., Т:

(1

 

 

В)(1 В)

2

ln у

 

(1

 

 

В)

t

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln у

t

(1

 

) ln у

t 1

 

 

1

ln у

t 2

(1

1

В)

t

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

t

 

y

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

2

e

t

t 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

(1

 

)

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

t -1

 

1

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

 

 

 

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

(6.140)

t

 

t

1

y

 

 

 

 

 

 

 

t

 

1 t 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где ошибка t

и коэффициенты 1, 1

соответствуют модели ряда

х t ln

y

t

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 1

 

 

 

 

 

В случае если для приведения исходного временного ряда стационарному процессу использовалось преобразование (6.42),

окончательный вариант модели процесса уt будет иметь следующий вид:

.

к

то

(1 (B, k ))

y

t

A(k ) (1

(B, m)) t ,

(6.141)

 

 

y

 

 

 

t 1

 

 

 

 

 

 

 

 

где

k A(k ) 1 (k ) 1 i i 1

– коэффициент, полученный в результате умножения

многочлена (1– (В,k)) на единицу.

В частности, если стационарный процесс хt описывается моделью АРСС(1,1), то на основании выражения (6.141) получим

(1 (B,

y

t

 

 

 

 

 

 

y

t 1

 

 

 

k ))

 

y

t

(1

1

 

 

 

 

 

 

B)

t

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

y

 

 

) (1

 

 

 

 

 

 

 

t 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

y

t

1

(1

 

 

)

t

 

 

 

 

t

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

y

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

t 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yt (1 1) yt

1

1

 

yt2 1 yt

1 ( t 1 t 1). (6.142)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yt 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В практических исследованиях при проведении обратных преобразований моделей вместо параметров i и j в соответствующие выражения для моделей исходного временного ряда уt необходимо подставить значения их

et yt yt

оценок ai и bj, полученные для моделей преобразованного стационарного процесса хt.

Таким образом, из выражений (6.134), (6.137), (6.140) и (6.142) вытекает,

что использование для преобразования исходного временного ряда уt в

стационарный процесс хt, t=1,2,..., Т, оператора разности не ведет к изменению вида модели, описывающей процесс уt. Она, как и модель АРСС,

описывающая стационарный процесс хt, является линейной по форме.

 

 

В случае преобразования нестационарного временного ряда

уt

в

стационарный хt

с помощью выражений (6.41) и (6.42),

модель

нестационарного процесса становится нелинейной по форме.

В заключении данного раздела обратим также внимание на необходимость анализа свойств и оценки основных характеристик ошибки исходной, т. е.

восстановленной модели. Это должно быть сделано, в том числе и для обоснования оценки качества самой модели. Для некоторых преобразований их значения дисперсии фактической ошибки можно определить, исходя из соответствующих значений дисперсии среднеквадратической ошибки преобразованной модели, используя свойства дисперсий линейных,

логарифмических и других зависимостей, соответствующих сделанному преобразованию. В этой связи заметим, что ряд значений фактической

ошибки модели определяется в этом случае после формирования

основного уравнения модели и расчета на его основе значений yt . Далее свойства фактической ошибки могут быть определены с использованием специальных тестов (см. раздел 2.2). Дисперсию модели исходного ряда можно определить и методом прямого счета как

 

T

 

 

( yt

yt )2

D( yt )

t 1

 

,

T n 1

по известным значениям временного ряда уt и предсказанных

восстановленной моделью значениями yt , п – количество параметров модели.

В следующей главе будут рассмотрены модели временных рядов финансовых показателей, предпосылки которых приводят к еще более ярким формам нелинейностей по сравнению с рассмотренными в данном разделе.

Вопросы к главе VI

1.Что такое «стационарный процесс»?

2.Какие параметрические тесты применяются для проверки постоянства математического ожидания?

3.Какие параметрические тесты применяются для проверки постоянства дисперсии?

4.Какие непараметрические тесты применяются для проверки постоянства математического ожидания?

5.Какие непараметрические тесты применяются для проверки постоянства дисперсии?

6.Каким образом нестационарный ряд можно преобразовать в стационарный?

7.Что собой представляют модели авторегрессии?

8.Каким образом оцениваются параметры модели авторегрессии?

9.Что собой представляют модели скользящего среднего?

10.Каким образом оцениваются параметры модели скользящего среднего?

11.Что собой представляют модели авторегрессии-скользящего среднего?

12.Как проводится идентификация моделей авторегрессии-скользящего среднего?

13.Каким образом учитываются сезонные колебания в соделях временных

рядов:

14.Как осуществляется обратное преобразование стационарного ряда в нестационарный?

Упражнения к главе VI

Задание 6.1

В табл. 6.1 приводятся данные о размерах запасов компании А.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№

 

Наблюдение

№

Наблюдение

№

 

Наблюдение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

235

21

255

41

 

240

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

320

22

285

42

 

275

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

115

23

250

43

 

225

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

355

24

300

44

 

285

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

190

25

225

45

 

250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

320

26

285

46

 

310

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

275

27

250

47

 

220

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

205

28

225

48

 

320

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

295

29

125

49

 

215

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

240

30

295

50

 

260

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

355

31

250

51

 

190

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

175

32

355

52

 

295

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

285

33

280

53

 

275

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

200

34

370

54

 

205

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

290

35

250

55

 

265

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

220

36

290

56

 

245

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

400

37

225

57

 

170

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

275

38

270

58

 

175

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

185

39

180

59

 

270

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

370

40

270

60

 

225

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Требуется:

 

 

 

 

 

 

1.

Провести тестирование

ряда на постоянство

математического

ожидания и дисперсии с помощью параметрических тестов на основе:

а) критерия Стьюдента;

б) критерия Фишера;

в) критерия Кокрена;

г) критерия Бартлетта.

2. Провести тестирование ряда на постоянство математического ожидания и дисперсии с помощью следующих непараметрических тестов:

а) Манна-Уитни;

б) Вальда-Вольфовитца;

в) Сиджела-Тьюки.

Задание 6.2

Имеется процесс скользящего среднего третьего порядка (МА(3))

yt

t 1 t 1 2 t 2 3 t 3

Требуется

1.Рассчитать коэффициенты ковариации k.

2.Определить автокорреляционную функцию для этого процесса.

3.Построить график автокорреляционной функции для процесса

yt 1 t 0,8 t 1 0,5 t 2 0,3 t 3

Задание 6.3

Имеется процесс авторегрессии-скользящего среднего порядка (2.1)

yt

1 yt 1 2 yt 2 t 1 t 1

Требуется:

1.Записать автокорреляционную функцию в терминах 1, 2 и 1 .

2.Рассчитать ее для следующих значений параметров:

1=0,6;

2=0,3;

1 =0,9;

1=0,6;

2=0,3;

1

=–0,9;

1=0,6;

2=–0,3;

1

=–0,9;

Задание 6.4

Имеются процессы авторегрессии первого и второго порядка.

Требуется определить для них частные автокорреляционные функции.

Задание 6.5

В табл. 6.3 приводятся данные о средних транспортных индексах в летний период 1999 г.

 

 

 

 

 

Таблица 6.3

 

 

 

 

 

 

 

Период

Средний

Период

Средний

Период

Средний

 

 

индекс

 

индекс

 

индекс

 

 

 

 

 

 

 

 

1

222,34

20

229,30

39

250,68

 

 

 

 

 

 

 

 

2

222,24

21

228,96

40

251,80

 

 

 

 

 

 

 

 

3

222,17

22

229,99

41

251,07

 

 

 

 

 

 

 

 

4

218,88

23

233,05

42

248,05

 

 

 

 

 

 

 

 

5

220,05

24

235,00

43

249,76

 

 

 

 

 

 

 

 

6

219,61

25

236,17

44

251,66

 

 

 

 

 

 

 

 

7

216,40

26

238,31

45

253,41

 

 

 

 

 

 

 

 

8

217,33

27

241,14

46

252,04

 

 

 

 

 

 

 

 

9

219,69

28

241,48

47

248,78

 

 

 

 

 

 

 

 

10

219,32

29

246,74

48

247,76

 

 

 

 

 

 

 

 

11

218,25

30

248,73

49

249,27

 

 

 

 

 

 

 

 

12

220,30

31

248,83

50

247,95

 

 

 

 

 

 

 

 

13

222,54

32

248,78

51

251,41

 

 

 

 

 

 

 

 

14

223,56

33

249,61

52

254,67

 

 

 

 

 

 

 

 

15

223,07

34

249,90

53

258,62

 

 

 

 

 

 

 

 

16

225,36

35

246,45

54

259,25

 

 

 

 

 

 

 

 

17

227,60

36

247,57

55

261,49

 

 

 

 

 

 

 

 

18

226,82

37

247,76

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

229,69

38

247,81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Требуется проверить на адекватность модель ARIMA(0,1,1).

Задание 6.6

В табл. 6.5 приводятся данные процесса контроля качества.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№

Значе-

№

Значени

№

Значен

№

Значени

№

Значени

 

 

ние

 

е

 

ие

 

е

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

60,0

16

88,5

31

79,5

46

84,0

61

72,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

81,0

17

76,5

32

64,5

47

73,5

62

66,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

72,0

18

82,5

33

99,0

48

78,0

63

73,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

78,0

19

72,0

34

72,0

49

49,5

64

66,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

61,5

20

76,5

35

78,0

50

78,0

65

73,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

78,0

21

75,0

36

63,0

51

88,5

66

103,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

57,0

22

78,0

37

66,0

52

51,0

67

60,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

84,0

23

66,0

38

84,0

53

85,5

68

81,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

72,0

24

97,5

39

66,0

54

58,5

69

87,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

67,5

25

60,0

40

87

55

90,0

70

73,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

99,0

26

97,5

41

61,5

56

60,0

71

90,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

25,5

27

61,5

42

81,0

57

78,0

72

78,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

93,0

28

96,0

43

76,5

58

66,0

73

87,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

75,0

29

79,5

44

84,0

59

97,5

74

99,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

57,0

30

72,0

45

57,0

60

64,5

75

72,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Требуется:

1.Проверить на адекватность модель ARIMA(1,0,1).

2.Проверить на адекватность модель ARIMA(1,1,1).