Παράρτηµα 3 Εξισώσεις Διαφορών και Στοχαστικές Διαδικασίες



Σχετικά έγγραφα
Μαθηµατικό Παράρτηµα 2 Εξισώσεις Διαφορών

Μαθηµατικό Παράρτηµα 2 Εξισώσεις Διαφορών

Μαθηµατικό Παράρτηµα 5 Επίλυση Υποδειγµάτων µε Ορθολογικές Προσδοκίες

Επίλυση Υποδειγμάτων με Ορθολογικές Προσδοκίες. Το Πρωτοβάθμιο και Δευτεροβάθμιο Υπόδειγμα

Επίλυση Υποδειγμάτων με Ορθολογικές Προσδοκίες. Το Πρωτοβάθμιο Υπόδειγμα

Οι ιδιότητες και οι µέθοδοι επίλυσης διαφορικών εξισώσεων παρουσιάζονται σε µία σειρά εγχειριδίων µαθηµατικών

ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Χρονικές σειρές 5 Ο μάθημα: Γραμμικά στοχαστικά μοντέλα (1) Αυτοπαλίνδρομα μοντέλα Εαρινό εξάμηνο Τμήμα Μαθηματικών ΑΠΘ

1. Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ αυτοπαλίνδρομων υποδειγμάτων (AR) και υποδειγμάτων κινητού μέσου (MA);

, όπου οι σταθερές προσδιορίζονται από τις αρχικές συνθήκες.

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ. ΜΑΘΗΜΑ 5ο

Χρονολογικές Σειρές (Time Series) Lecture notes Φ.Κουντούρη 2008

Το Βασικό Κεϋνσιανό Υπόδειγμα και η Σταδιακή Προσαρμογή του Επιπέδου Τιμών. Καθ. Γιώργος Αλογοσκούφης

Επαναληπτικές Ερωτήσεις για Οικονοµετρία 2

Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» (ε) Κάθε συγκλίνουσα ακολουθία άρρητων αριθµών συγκλίνει σε άρρητο αριθµό.

Χρονικές σειρές 2 Ο μάθημα: Εισαγωγή στις χρονοσειρές

Ενα Νέο Κλασσικό Υπόδειγμα Χωρίς Κεφάλαιο. Μακροοικονομικές Διακυμάνσεις και Νομισματικοί Παράγοντες

ΜΑΘΗΜΑ 3ο. Βασικές έννοιες

ΘΕΩΡΙΑ: Έστω η οµογενής γραµµική διαφορική εξίσωση τάξης , (1)

Αριθµητική Ανάλυση. Ενότητα 5 Προσέγγιση Συναρτήσεων. Ν. Μ. Μισυρλής. Τµήµα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών,

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Χρονικές σειρές 8 Ο μάθημα: Μοντέλα κινητού μέσου

Μηχανική ΙI. Μετασχηµατισµοί Legendre. της : (η γραφική της παράσταση δίνεται στο ακόλουθο σχήµα). Εάν

Χρονικές σειρές 10 Ο μάθημα: Μη στάσιμα μοντέλα ARIMA Μεθοδολογία Box-Jenkins Εαρινό εξάμηνο Τμήμα Μαθηματικών ΑΠΘ


MEΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΜΟΡΦΗΣ Y= g( X1, X2,..., Xn)

Οι ιδιότητες και οι µέθοδοι επίλυσης διαφορικών εξισώσεων παρουσιάζονται σε µία σειρά εγχειριδίων µαθηµατικών

ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΕΣ - ΡΗΤΕΣ ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ P x = x+ 2 4 x x 3x x x x 3x

Είδαµε στο προηγούµενο κεφάλαιο ότι, όταν τα δεδοµένα που χρησιµοποιούνται σε ένα υπόδειγµα, δεν προέρχονται από στάσιµες χρονικές σειρές έχουµε το

Παράρτηµα 3 Μέθοδοι Διαχρονικής Βελτιστοποίησης

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 1

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ: ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΘΕ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΉ Ι (ΠΛΗ 12) ΛΥΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3

Κεφάλαιο 2. Παραγοντοποίηση σε Ακέραιες Περιοχές

Μετασχηµατισµοί Laplace, Αναλογικά Συστήµατα, ιαφορικές Εξισώσεις

τη µέθοδο της µαθηµατικής επαγωγής για να αποδείξουµε τη Ϲητούµενη ισότητα.

όπου είναι γνήσια. ρητή συνάρτηση (δηλαδή ο βαθµός του πολυωνύµου υ ( x)

Κεφάλαιο 7 Βάσεις και ιάσταση

< 1 για κάθε k N, τότε η σειρά a k συγκλίνει. +, τότε η η σειρά a k αποκλίνει.

12. ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ Α ΒΑΘΜΟΥ. είναι δύο παραστάσεις μιας μεταβλητής x πού παίρνει τιμές στο

cov(x, Y ) = E[(X E[X]) (Y E[Y ])] cov(x, Y ) = E[X Y ] E[X] E[Y ]

(CLR, κεφάλαιο 32) Στην ενότητα αυτή θα µελετηθούν τα εξής θέµατα: Παραστάσεις πολυωνύµων Πολυωνυµική Παρεµβολή ιακριτός Μετασχηµατισµός Fourier

Σχολικός Σύµβουλος ΠΕ03

Ορισµός. (neighboring) καταστάσεων. ηλαδή στην περίπτωση αλυσίδας Markov. 1.2 ιαµόρφωση µοντέλου

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ. ΜΑΘΗΜΑ 4ο

2. Στοιχεία Πολυδιάστατων Κατανοµών

Σηµειώσεις στις σειρές

Μάθηµα Θεωρίας Αριθµών Ε.Μ.Ε

Σηµειώσεις. Eφαρµοσµένα Μαθηµατικά Ι. Nικόλαος Aτρέας

Ακρότατα υπό συνθήκη και οι πολλαπλασιαστές του Lagrange

Συνήθεις ιαφορικές Εξισώσεις, Απαντήσεις-Παρατηρήσεις στην Εξέταση Περιόδου Σεπτεµβρίου.

Κεφάλαιο 9 ο Κ 5, 4 4, 5 0, 0 0,0 5, 4 4, 5. Όπως βλέπουµε το παίγνιο δεν έχει καµιά ισορροπία κατά Nash σε αµιγείς στρατηγικές διότι: (ΙΙ) Α Κ

Η Νέα Κλασσική Θεώρηση των Οικονομικών Διακυμάνσεων. Το Υπόδειγμα των Πραγματικών Οικονομικών Κύκλων

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 2

Κεφάλαιο 6. Πεπερασµένα παραγόµενες αβελιανές οµάδες. Z 4 = 1 και Z 2 Z 2.

1 Ορισµός ακολουθίας πραγµατικών αριθµών

Κανονικ ες ταλαντ ωσεις

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Υπολογισµός διπλών ολοκληρωµάτων µε διαδοχική ολοκλήρωση

7. Ταλαντώσεις σε συστήµατα µε πολλούς βαθµούς ελευθερίας

Συνολοκλήρωση και VAR υποδείγματα

ΜΑΘΗΜΑ ΕΥΤΕΡΟ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ (ΟΡΙΟ ΚΑΙ ΣΥΝΕΧΕΙΑ)

Κανόνες παραγώγισης ( )

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: L p Σύγκλιση. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Η ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΗΣ

Κεφάλαιο 6 Παράγωγος

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα παρεµβολής του Riesz και η ανισότητα Hausdorff-Young. Απόστολος Γιαννόπουλος.

Χρονοσειρές Μάθημα 3. Γραμμικές στάσιμες διαδικασίες. Γραμμική χρονοσειρά (στοχαστική διαδικασία) Z Z ~ WN(0, ) είναι στάσιμη. Θεωρούμε μ=0 E[ X ] 0

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Κεφάλαιο 8 Το Βασικό Κεϋνσιανό Υπόδειγµα

2.1 Έννοια του στοχαστικού σήµατος. Θεωρούµε ένα µονοδιάστατο γραµµικό δυναµικό σύστηµα που περιγράφεται από τις σχέσεις:

Κεφάλαιο 3 ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ. 3.1 Η έννοια της παραγώγου. y = f(x) f(x 0 ), = f(x 0 + x) f(x 0 )

ΤΕΛΕΣΤΕΣ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ, ΥΠΟΔΕΙΓΜΑΤΑ ARIMA ΚΑΙ SARIMA, ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ BOX-JENKINS

Ανάλυση Σ.Α.Ε στο χώρο κατάστασης

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 6

ΜΑΘΗΜΑ 4 ο. Μοναδιαία ρίζα

Εισαγωγή στον Προγραµµατισµό. Ανάλυση (ή Επιστηµονικοί 19Υπολογισµοί)

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 3 : ιανυσµατικοί Χώροι και Υπόχωροι. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Κεφάλαιο 3β. Ελεύθερα Πρότυπα (µέρος β)

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ Ι (ΑΡΤΙΟΙ) Ασκησεις - Φυλλαδιο 4

P (A) = 1/2, P (B) = 1/2, P (C) = 1/9

Το Νέο Κεϋνσιανο Υπόδειγμα. Ένα Δυναμικό Στοχαστικό Υπόδειγμα Γενικής Ισορροπίας με Κεϋνσιανά Χαρακτηριστικά

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑΤΑ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΘΕΜΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ: ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΧΡΟΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΕΙΡΩΝ

Τελική Εξέταση 10 Φεβρουαρίου 2017 ιάρκεια εξέτασης 2 ώρες και 30 λεπτά

ΑΛΓΕΒΡΙΚΕΣ ΟΜΕΣ Ι. Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

Κεϕάλαιο 6. Χρονοσειρές

Υπολογισµός διπλών ολοκληρωµάτων µε διαδοχική ολοκλήρωση

Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Ενδεικτικές Λύσεις Ασκήσεων. Κεφάλαιο 3. Κοκολάκης Γεώργιος

Οικονομικές εφαρμογές υπολογιστικών πακέτων. Στοχαστικά υποδείγματα

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 6

Κεφάλαιο 4 ιανυσµατικοί Χώροι

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

Μηχανική ΙI. Λαγκρανζιανή συνάρτηση. Τµήµα Π. Ιωάννου & Θ. Αποστολάτου 3/2001

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

1 Αριθμητική κινητής υποδιαστολής και σφάλματα στρογγύλευσης

αx αx αx αx 2 αx = α e } 2 x x x dx καλείται η παραβολική συνάρτηση η οποία στο x

Χρονικές σειρές 6 Ο μάθημα: Αυτοπαλίνδρομα μοντέλα (2)

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 9

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Προτεινοµενες Ασκησεις - Φυλλαδιο 9

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑ Α Β )

Transcript:

Γιώργος Αλογοσκούφης, Θέµατα Δυναµικής Μακροοικονοµικής, Αθήνα 0 Παράρτηµα 3 Εξισώσεις Διαφορών και Στοχαστικές Διαδικασίες Στο παράρτηµα αυτό εξετάζουµε τις ιδιότητες και τους τρόπους επίλυσης των εξισώσεων διαφορών και κάνουµε µια εισαγωγή στις στοχαστικές διαδικασίες. Τόσο οι εξισώσεις διαφορών όσο και οι στοχαστικές διαδικασίες είναι εξαιρετικά χρήσιµες για τη µελέτη των οικονοµικών κύκλων και 3. Τελεστές Χρονικής Υστέρησης Οι εξισώσεις διαφορών είναι ένα εξαιρετικά χρήσιµο εργαλείο στη δυναµική οικονοµική. Για να τις αναλύσουµε πιο εύκολα, ορίζουµε τους τελεστές χρονικής υστέρησης. Ο τελεστής χρονικής υστέρησης L για µία µεταβλητή x t ορίζεται από, Lx t x t L n x t x t n for n..., -, -, 0,,,... () Ο πολλαπλασιασµός της x t µε το L n δίνει την τιµή της x πριν από n περιόδους. Παρατηρούµε ότι αν το n είναι αρνητικό ( n < 0 ) o τελεστής χρονικής υστέρησης µετακινεί την x t στο µέλλον, δηλαδή µετά από n περιόδους. Ο ορισµός αυτός είναι µαθηµατικά κάπως χαλαρός. Πιο αυστηρά, υποθέτουµε µία ακολουθία, { x η οποία συνδέει ένα πραγµατικό αριθµό x t µε κάθε ακέραιο αριθµό t. Εφαρµόζοντας στην t } t ακολουθία αυτή τον τελεστή L n, λαµβάνουµε µία νέα ακολουθία { } t τελεστής L n προβάλλει την µία ακολουθία σε µία άλλη. Ας εξετάσουµε τώρα ένα πολυώνυµο στον τελεστή χρονικής υστέρησης. { x t n } t. Ο A(L) 0 + L + L +... j 0 j L j () Εφαρµόζοντας στη µεταβλητή x t το πολυώνυµο A(L) λαµβάνουµε ένα κινητό άθροισµα των x σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. A(L) x t ( 0 + L + L +... ) x t j x t j (3) j 0 Θα περιοριστούµε σε ρητές συναρτήσεις, δηλαδή σε πολυώνυµα που µπορούν να εκφραστούν ως ο λόγος δύο πεπερασµένων πολυωνύµων στο L. Υποθέτουµε ότι,

A(L) B(L)/C(L) (4) όπου, m B(L) b j L j, C(L) j 0 n c j 0 j L j (5) όπου τα b j και c j είναι σταθερές. Ο συνδυασµός των (4) και (5) επιβάλλει µια πιο οικονοµική και περιοριστική µορφή στα j, χωρίς ωστόσο να υπάρχει µεγάλη απώλεια γενικότητας. Μια ειδική περίπτωση της (4) και (5) είναι το λεγόµενο γεωµετρικό πολυώνυµο το οποίο λαµβάνει τη µορφή, A(L) λl (6) Από τις ιδιότητες των γεωµετρικών προόδων, το γεωµετρικό πολυώνυµο µπορεί να αναπτυχθεί µε δύο τρόπους. A(L) λl + λl + λ L +... (7) A(L) λl - λl [ + λ L + ( λ ) L +... ] (8) Όπως θα δούµε παρακάτω, η ανάπτυξη (7) χρησιµοποιείται όταν λ <, και η ανάπτυξη (8) όταν το λ >. Αν πολλαπλασιάσουµε το γεωµετρικό πολυώνυµο (6) µε κάποια µεταβλητή x t, έχουµε, A(L) x t λl x t (9) Με την ανάπτυξη (7) για το A(L) έχουµε, λl x t [ + λl + λ L +... ] x t x t + λ x t + λ x t +... λ i x t i (0) i 0 Εάν το λ <, και το { x t } t είναι µία πεπερασµένη ακολουθία πραγµατικών αριθµών, τότε και η (0) ορίζει µία πεπερασµένη ακολουθία πραγµατικών αριθµών.

Από την άλλη υπάρχει και η εναλλακτική ανάπτυξη της (9). Χρησιµοποιώντας την (8), έχουµε, λl x t - λl [ + λ L + ( λ ) L +... ]x t - λ x t + - ( λ ) x t + -... - ( λ )i x t +i () i Εάν το λ >, και το { x t } t είναι µία πεπερασµένη ακολουθία πραγµατικών αριθµών, τότε η () ορίζει µία πεπερασµένη ακολουθία πραγµατικών αριθµών, καθώς έχουµε ότι το /λ <. Επειδή σε πολλές περιπτώσεις στα οικονοµικά επιθυµούµε τη σύγκλιση σε κάποια ισορροπία, επιδιώκουµε την ανάλυση πεπερασµένων ακολουθιών. Με αυτή την έννοια επιλέγουµε την επέκταση «προς τα πίσω», όταν το λ <, και την επέκταση «προς τα εµπρός», όταν το λ >. 3. Πρωτοβάθµιες Εξισώσεις Διαφορών Ας θεωρήσουµε τώρα την πρωτοβάθµια γραµµική εξίσωση διαφορών, +λ () Η () µπορεί να γραφεί ως, (-λl) (3) Διαιρώντας και τις δύο πλευρές αυτής της εξίσωσης µε (-λl) έχουµε, λl + cλ t λ + cλ t (4) όπου c είναι µία οποιαδήποτε σταθερά. Ο λόγος που περιλαµβάνουµε τον όρο cλ t είναι ότι για οποιοδήποτε c, (-λl) cλ t cλ t -λcλ t 0. Άρα, αν πολλαπλασιάσουµε την (4) µε (-λl), επανερχόµαστε στην (3). Η (4) προσδιορίζει τη γενική λύση της πρωτοβάθµιας εξίσωσης διαφορών (). Για να βρούµε µία «συγκεκριµένη λύση», πρέπει να µπορούµε να προσδιορίσουµε το c. Ας υποθέσουµε ότι στο χρόνο t0, η y είχε την τιµή y 0. Από την (4) προκύπτει ότι, c y 0 - λ (5) Η λύση της () δίνεται συνεπώς από, 3

λ + λ t ( y 0 - λ ) (6) Εάν η αρχική τιµή y 0 /(-λ), τότε η (6) συνεπάγεται ότι y 0 t 0. Συνεπώς το /(-λ) είναι σηµείο ισορροπίας. Εάν επιπλέον λ <, η (6) συνεπάγεται ότι, lim t λ (7) H (7) συνεπάγεται ότι το σύστηµα είναι σταθερό, καθώς τείνει να προσεγγίσει τη µακροχρόνια ισορροπία µε την πάροδο του χρόνου. Εάν λ >, η µόνη λύση είναι η άµεση προσαρµογή του στο µακροχρόνιο σηµείο ισορροπίας / (-λ). Η λύση αυτή συνεπάγεται c 0, /(-λ) t. 3.3 Στοχαστικές Διαδικασίες Ερχόµαστε τώρα σε εξισώσεις διαφορών που επηρεάζονται από τυχαίες διαταραχές. Οι εξισώσεις διαφορών αυτού του είδους λέγονται στοχαστικές εξισώσεις διαφορών και είναι εξαιρετικά χρήσιµες για τη µελέτη των οικονοµικών κύκλων. Για να τις αναλύσουµε χρειάζεται µία εισαγωγή στις στοχαστικές διαδικασίες. Μία στοχαστική διαδικασία ορίζεται ως µία συλλογή τυχαίων µεταβλητών που εξαρτώνται από το δείκτη του χρόνου. Σε κάθε χρονική στιγµή t T, αντιστοιχεί µία τυχαία µεταβλητή. Ο νόµος των πιθανοτήτων που αντιστοιχεί σε κάθε στοχαστική διαδικασία χαρακτηρίζεται από τη συλλογή των µαθηµατικών προσδοκιών (µέσων) της στοχαστικής διαδικασίας, και από τη συλλογή των συνδιακυµάνσεων των διαφόρων y σε διαφορετικές χρονικές στιγµές. Ο µέσος της διαδικασίας δίνεται από, E µ t, t T (8) όπου E είναι ο τελεστής των µαθηµατικών προσκοκιών. Οι συνδιακυµάνσεις δίδονται από, Ε[ ( - µ t )( y s - µ s ) ] σ t,s (9) Μία στοχαστική διαδικασία θεωρείται στάσιµη µε την ευρεία έννοια όταν ο µέσος µ t είναι ανεξάρτητος από το t, και η συνδιακύµανση σ t,s εξαρτάται µόνο από το t-s. 4

Η βασική στοχαστική διαδικασία που αποτελεί το θεµέλιο όλων των διαδικασιών που θα αναλύσουµε, είναι η διαδικασία που ονοµάζεται «λευκός θόρυβος» (white noise). Στη διαδικασία αυτή ο µέσος ισούται µε το µηδέν, η διακύµανση είναι σταθερή, και η συνδιακύµανση ισούται µε το µηδέν για t s. Η στοχαστική διαδικασία του «λευκού θορύβου» ε t ικανοποιεί κατά συνέπεια τις ακόλουθες συνθήκες. Ε ( ε t ) 0 t E ( ε t ) σ ε t (0) Ε (ε t ε s ) 0 s t Βλέπουµε ότι στη διαδικασία του «λευκού θορύβου» δεν υπάρχει καµµία χρονική συσχέτιση. Η συνδιακύµανση ισούται µε το µηδέν σε διαφορετικές χρονικές περιόδους. Μία άλλη χρήσιµη κατηγορία γραµµικών στοχαστικών διαδικασιών είναι οι «αυτοπαλίνδροµες στοχαστικές διαδικασίες» ( utoregressive ή AR ). Θα περιοριστούµε στην αυτοπαλίνδροµη διαδικασία πρώτου βαθµού ( AR() ), η οποία ορίζεται από, λ () όπου η ε t είναι µία διαδικασία «λευκού θορύβου». Από την () προκύπτει ότι, λl ε t λ i ε i 0 t i () Βλέπουµε από την () ότι η αυτοπαλίνδροµη αυτή διαδικασία έχει ως θεµέλιο το λευκό θόρυβο ε t. Από την () έχουµε, Ε ( ) E ( ) E ( s ) λ E( ε t ) 0, λ σ ε λ s λ σ ε t t (3) t, s Βλέπουµε από την (3) ότι η στοχαστική διαδικασία αυτή είναι στάσιµη, εάν λ <. Εάν λ, η αυτοπαλίνδροµη διαδικασία πρώτου βαθµού είναι µη στάσιµη και παίρνει τη µορφή, 5

(4) Η µη στάσιµη αυτή διαδικασία ονοµάζεται τυχαίος περίπατος (rndom wlk). Η πρώτη διαφορά του είναι µία τυχαία µεταβλητή (λευκός θόρυβος). Από την (4) προκύπτει, Δ - ε t (5) Δ είναι ο τελεστής των πρώτων διαφορών. Ο τυχαίος περίπατος είναι µία ειδική περίπτωση οµογενών µη στάσιµων στοχαστικών διαδικασίων, οι οποίες καθίστανται στάσιµες όταν µετασχηµατιστούν λαµβάνοντας τις πρώτες διαφορές τους µία ή περισσότερες φορές. Μία άλλη κατηγορία στοχαστικών διαδικασιών είναι οι κινητοί µέσοι (moving verge ή MA). Ο κινητός µέσος πρώτου βαθµού (MA()) ορίζεται από, ε t - θ ε t ( - θl) ε t (6) Από την (6) προκύπτει ότι, Ε ( ) ( -θ ) E( ε t ) 0, t E ( ) ( +θ ) σ ε t (7) E ( s ) -θ σ ε t, s 0 t, s > Από την (7) προκύπτει ότι η στοχαστική αυτή διαδικασία είναι στάσιµη. Οι αυτοπαλίνδροµες στοχαστικές διαδικασίες και οι κινητοί µέσοι µπορούν να συνδυαστούν. Για παράδειγµα, η συνδυασµένη αυτοπαλίνδροµη-κινητός µέσος πρώτου βαθµού διαδικασία (ARMA(,)) ορίζεται από, λ - θ ε t θl λl ε t (8) Η στοχαστική διαδικασία αυτή είναι στάσιµη εάν λ <. 3.4 Δευτεροβάθµιες Εξισώσεις Διαφορών Ερχόµαστε τέλος εν συντοµία στη δευτεροβάθµια εξίσωση διαφορών + b + c (9) H (9) µπορεί να γραφεί ως, 6

( bl cl ) (30) Η (30) µπορεί να µετασχηµατιστεί σε, ( λ L)( λ L) (3) όπου, λ + λ b (3) λ λ c (33) Από την (3), η γενική λύση της (9) παίρνει τη µορφή, ( λ L)( λ L) + d t t λ + d λ (34) Οι λ και λ είναι οι δύο ρίζες της δευτεροβάθµιας εξίσωσης διαφορών, και οι d και d είναι δύο απροσδιόριστες σταθερές. Για να προσδιοριστούν χρειάζονται δύο αρχικές συνθήκες, ή µία αρχική και µία τελική συνθήκη, ανάλογα µε τις τιµές των δύο ριζών. Θα έχουµε σύγκλιση εάν λ <, και λ <. Η αυτοπαλίνδροµη στοχαστική διαδικασία δευτέρου βαθµού ( AR() ) έχει µορφή ανάλογη της (9). Μπορούµε να την γράψουµε ως, + b + c (35) όπου η ε t είναι µία στοχαστική διαδικασία λευκού θορύβου. Οι συνθήκες για να είναι στάσιµη η στοχαστική διαδικασία AR() είναι ανάλογες µε τις συνθήκες για να υπάρχει σύγκλιση στην απλή δευτεροβάθµια εξίσωση διαφορών. 7