Χρονικές σειρές 8 Ο μάθημα: Μοντέλα κινητού μέσου

Σχετικά έγγραφα
Χρονικές σειρές 6 Ο μάθημα: Αυτοπαλίνδρομα μοντέλα (2)

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

Χρονικές σειρές 9 Ο μάθημα: Μεικτά μοντέλα ARMA

Χρονικές σειρές 2 Ο μάθημα: Εισαγωγή στις χρονοσειρές

ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Στασιμότητα χρονοσειρών Νόθα αποτελέσματα-spurious regression Ο έλεγχος στασιμότητας είναι απαραίτητος ώστε η στοχαστική ανάλυση να οδηγεί σε ασφαλή

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

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

Χρονικές σειρές 3 Ο μάθημα: Βασικές στοχαστικές διαδικασίες Μη στάσιμες χρονοσειρές Εαρινό εξάμηνο Τμήμα Μαθηματικών ΑΠΘ

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

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

Εφαρμοσμένη Στατιστική: Συντελεστής συσχέτισης. Παλινδρόμηση απλή γραμμική, πολλαπλή γραμμική

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

ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΣΕΙΡΕΣ. Παπάνα Αγγελική

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

ΜΑΘΗΜΑ 3ο. Βασικές έννοιες

ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ MSc Τραπεζικής & Χρηματοοικονομικής

Χρονικές σειρές 4 Ο μάθημα: Μη στάσιμες χρονοσειρές Μετασχηματισμός σε στάσιμες Εαρινό εξάμηνο Τμήμα Μαθηματικών ΑΠΘ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ. ΜΑΘΗΜΑ 5ο

Μάθημα 5-6: Στάσιμες πολυμεταβλητές χρονοσειρές και μοντέλα Διασυσχέτιση Διανυσματικά αυτοπαλίνδρομα μοντέλα Δίκτυα από πολυμεταβλητές χρονοσειρές

ΤΕΛΕΣΤΕΣ ΚΑΙ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗΣ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΩΝ

Χρονικές σειρές 11 Ο μάθημα: Προβλέψεις

Χρονοσειρές Μάθημα 3

ΧΡΟΝΙΚΕΣ ΣΕΙΡΕΣ. Παπάνα Αγγελική

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Παπάνα Αγγελική

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

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Ενότητα 4: Ανάλυση Χρονολογικών Σειρών. Αναπλ. Καθηγητής Νικόλαος Σαριαννίδης Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Γρεβενά)

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Παπάνα Αγγελική

Οικονομετρία Ι. Ενότητα 9: Αυτοσυσχέτιση. Δρ. Χαϊδώ Δριτσάκη Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΡΓΑΝΩΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: ΘΑΝΑΣΗΣ ΚΑΖΑΝΑΣ. Οικονομετρία

Χρονοσειρές, Μέρος Β 1 Πρόβλεψη Χρονικών Σειρών

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΟΣ ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ

Αν έχουμε δύο μεταβλητές Χ και Υ και σύμφωνα με την οικονομική θεωρία η μεταβλητή Χ προσδιορίζει τη συμπεριφορά της Υ το ερώτημα που τίθεται είναι αν

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Β μέρος: Ετεροσκεδαστικότητα. Παπάνα Αγγελική

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ. ΜΑΘΗΜΑ 4ο

ΜΑΘΗΜΑ 4 ο. Μοναδιαία ρίζα

Συνολοκλήρωση και μηχανισμός διόρθωσης σφάλματος

Τεχνικές Προβλέψεων Αυτοπαλινδρομικά Μοντέλα Κινητού Μέσου Όρου (ARIMA)

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΠΡΟΒΛΕΨΕΩΝ& ΕΛΕΓΧΟΥ ΜΑΘΗΜΑ ΠΕΜΠΤΟ-ΑΥTOΠΑΛΙΝΔΡΟΜΑ ΥΠΟΔΕΙΓΜΑΤΑ(AR(p))

Οικονομικές εφαρμογές υπολογιστικών πακέτων. Στοχαστικά υποδείγματα

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Επαυξημένος έλεγχος Dickey - Fuller (ADF)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΠΡΟΒΛΕΨΕΙΣ ΜΕ ΥΠΟΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΩΝ

Συνολοκλήρωση και VAR υποδείγματα

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Παράρτηµα 3 Εξισώσεις Διαφορών και Στοχαστικές Διαδικασίες

Τίτλος Εργασίας: Η χρήση της μεθοδολογίας Box Jenkins στην ανάλυση χρονοσειρών

ΑΠΟ ΤΟ ΔΕΙΓΜΑ ΣΤΟΝ ΠΛΗΘΥΣΜΟ

Χ. Εμμανουηλίδης, 1

Χρονικές σειρές 1 o μάθημα: Εισαγωγή στις χρονοσειρές

Μάθημα 2: Mη-στάσιμη χρονοσειρά, έλεγχος μοναδιαίας ρίζας και έλεγχος ανεξαρτησίας

Οικονομετρία. Εξειδίκευση του υποδείγματος. Προσθήκη άσχετης μεταβλητής και παράλειψη σχετικής. Τμήμα: Αγροτικής Οικονομίας & Ανάπτυξης

ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΡΓΑΝΩΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: ΘΑΝΑΣΗΣ ΚΑΖΑΝΑΣ. Οικονομετρία

ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ Μεταπτυχιακό Τμήμα Τραπεζικής & Χρηματοοικονομικής

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΒΑΣΙΚΩΝ ΕΝΝΟΙΩΝ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Παπάνα Αγγελική

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Παπάνα Αγγελική

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ. ΜΑΘΗΜΑ 12ο

Στοχαστικές Στρατηγικές. διαδρομής (2)

Προσδιοριστικοί όροι και μοναδιαία ρίζα (από κοινού υποθέσεις)

Στοχαστικές Στρατηγικές. διαδρομής (3)

Μάθημα 1: Εισαγωγή στην ανα λυση χρονοσειρω ν, στασιμο τητα και αυτοσυσχε τιση

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Παπάνα Αγγελική

Χρονοσειρές Μάθημα 2. Μη-στασιμότητα. Τάση? Εποχικότητα / περιοδικότητα? Ασταθή διασπορά? Αυτοσυσχέτιση?

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Α μέρος: Πολυσυγγραμμικότητα. Παπάνα Αγγελική

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Παπάνα Αγγελική

Τεχνικές Προβλέψεων Αυτοπαλινδρομικά Μοντέλα Κινητού Μέσου Όρου (ARIMA)

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΠΡΟΒΛΕΨΕΩΝ& ΕΛΕΓΧΟΥ ΜΑΘΗΜΑ ΤΡΙΤΟ-ΑΥΤΟΣΥΣΧΕΤΙΣΗ (AUTOCORRELATION)

9. Παλινδρόμηση και Συσχέτιση

ΔΙΕΘΝΕΙΣ ΧΡΗΜΑΤΟΟΙΚΟΝΟΜΙΚΕΣ ΑΓΟΡΕΣ

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Η μέθοδος των βοηθητικών μεταβλητών. Παπάνα Αγγελική

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ II ΗΜΗΤΡΙΟΣ ΘΩΜΑΚΟΣ

Πολλαπλή παλινδρόμηση (Multivariate regression)

Διαχείριση Υδατικών Πόρων

Απλή Παλινδρόμηση και Συσχέτιση

Παραβίασητωνβασικώνυποθέσεωντηςπαλινδρόμησης (Violation of the assumptions of the classical linear regression model)

Ογενικός(πλήρης) έλεγχος των Dickey Fuller

Επίλυση Υποδειγμάτων με Ορθολογικές Προσδοκίες. Το Πρωτοβάθμιο Υπόδειγμα

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ Κεφάλαιο 2

ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΗΣ. Επικ. Καθ. Στέλιος Ζήμερας. Τμήμα Μαθηματικών Κατεύθυνση Στατιστικής και Αναλογιστικά Χρηματοοικονομικά Μαθηματικά

Στοχαστικές Μέθοδοι στους Υδατικούς Πόρους Στάσιμα στοχαστικά μοντέλα μιας μεταβλητής

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΒΛΕΨΕΩΝ & ΕΛΕΓΧΟΥ ΘΕΩΡΙΑ & ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΜΕΘΟΔΟΙ ΠΡΟΒΛΕΨΗΣ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΩΝ: ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΕΣ ΣΤΗΝ ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ

Στοχαστικές Στρατηγικές

Οικονομετρία Ι. Ενότητα 5: Ανάλυση της Διακύμανσης. Δρ. Χαϊδώ Δριτσάκη Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

Στοχαστικές Στρατηγικές

Οικονομετρία Ι. Ενότητα 6: Πολλαπλό Γραμμικό Υπόδειγμα Παλινδρόμησης. Δρ. Χαϊδώ Δριτσάκη Τμήμα Λογιστικής & Χρηματοοικονομικής

Αναπλ. Καθηγήτρια, Ελένη Κανδηλώρου. Αθήνα Σημειώσεις. Εκτίμηση των Παραμέτρων β 0 & β 1. Απλό γραμμικό υπόδειγμα: (1)

Χρονικές σειρές 3 o μάθημα: Εισαγωγή στη MATLAB

2. ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΟΥ ΜΕΓΕΘΟΥΣ ΤΩΝ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΩΝ

3. ΣΕΙΡΙΑΚΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΣΥΣΧΕΤΙΣΗΣ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ. ΜΑΘΗΜΑ 3ο

ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ. Βιολέττα Δάλλα. Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήµιο Αθηνών

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ& ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Εισόδημα Κατανάλωση

Απλή Γραμμική Παλινδρόμηση και Συσχέτιση 19/5/2017

Οικονομετρία. Εξειδίκευση του υποδείγματος. Προσθήκη άσχετης μεταβλητής και παράλειψη σχετικής. Τμήμα: Αγροτικής Οικονομίας & Ανάπτυξης

Transcript:

Χρονικές σειρές 8 Ο μάθημα: Μοντέλα κινητού μέσου Εαρινό εξάμηνο 2018-2019 Τμήμα Μαθηματικών ΑΠΘ Διδάσκουσα: Αγγελική Παπάνα Μεταδιδακτορική Ερευνήτρια Πολυτεχνική σχολή, Α.Π.Θ. & Οικονομικό Τμήμα, Πανεπιστήμιο Μακεδονίας http://users.auth.gr/~agpapana/ 1

Γενική μορφή μοντέλου κινητού μέσου Υ t = μ + ε t + θ 1 ε t 1 + θ 2 ε t 2 + + θ q ε t q Η τάξη q αναφέρεται στο μήκος της υστέρησης της μεταβλητής ε για την οποία υποθέτουμε ότι είναι λευκός θόρυβος. Ο όρος κινητός μέσος αναφέρεται στο γεγονός ότι η Υ t εμφανίζεται ως ένα σταθμισμένο άθροισμα των τιμών της ε t. Θα εξετάσουμε πρώτα την περίπτωση μιας MA(1) διαδικασίας. 2

Μοντέλο κινητού μέσου πρώτης τάξης ΜΑ(1) Για q = 1: Υ t = μ + ε t + θ 1 ε t 1 ή Υ t μ = ε t + θ 1 ε t 1 ή με τον συμβολισμό του τελεστή υστερήσεως L: y t = ε t + θ 1 ε t 1 y t = (1 + θ 1 L)ε t 3

Για θ 1 < 1 η σχέση y t = (1 + θ 1 L)ε t μπορεί να μετασχηματιστεί ως εξής: 1 + θ 1 L 1 y t = ε t (1 θ 1 L + θ 1 2 L 2 θ 1 3 L 3 + )y t = ε t Η σχέση αυτή μπορεί να θεωρηθεί ως μια AR( ) διαδικασία που προέκυψε από μια MA(1) διαδικασία αντιστρέφοντας τον όρο (1 + θ 1 L). Όταν αυτό είναι δυνατό, τότε η ΜΑ(1) διαδικασία είναι αντιστρέψιμη. Δηλαδή, μια ΜΑ(1) διαδικασία είναι αντιστρέψιμη αν μπορεί να διατυπωθεί ως μια AR ( ) διαδικασία. 4

Για μια ΜΑ(1) διαδικασία ισχύουν τα παρακάτω: Ε(Υ t ) = μ γ 0 = Var Y t = (1 + θ 1 2 )σ 2 γ 1 = Cov Y t, Y t 1 = θ 1 σ 2 γ s = 0 για s > 1 ρ 1 = θ 1 1+θ 1 2 γ s = 0 για s > 1 Μόνο η αυτοσυνδιασπορά και η αυτοσυσχέτιση πρώτης τάξης είναι διάφορες του μηδενός. Αυτό σημαίνει ότι η «μνήμη» της διαδικασίας δεν υπερβαίνει τη μια περίοδο. Δηλαδή, μια οποιαδήποτε παρατήρηση της μεταβλητής Υ, συσχετίζεται μόνο με τις διαδοχικές παρατηρήσεις. 5

Μοντέλο κινητού μέσου δεύτερης τάξης ΜΑ(2) Για μια ΜΑ(2) διαδικασία ισχύουν τα παρακάτω: Ε(Υ t ) = μ γ 0 = Var Y t = (1 + θ 1 2 + θ 2 2 )σ 2 γ 1 = Cov Y t, Y t 1 = (θ 1 + θ 2 θ 1 )σ 2 γ 2 = Cov Y t, Y t 2 = θ 2 σ 2 γ s = 0 για s > 2 ρ 1 = θ 1+θ 2 θ 1 1+θ 1 2 +θ 2 2 ρ 2 = θ 2 1+θ 1 2 +θ 2 2 ρ s = 0 για s > 2 6

Για να είναι αντιστρέψιμη μια ΜΑ(2) διαδικασία θα πρέπει να ισχύουν τα παρακάτω: θ 1 + θ 2 < 1 θ 1 + θ 2 < 1 1 < θ 2 < 1 Δηλαδή πρέπει να ισχύουν συνθήκες ανάλογες με αυτές που συνεπάγεται η στασιμότητα μιας AR(2) διαδικασίας. 7

Μοντέλο κινητού μέσου q τάξης, ΜΑ(q) Για μια ΜΑ(q) διαδικασία ισχύουν τα παρακάτω: Ε(Υ t ) = μ Υ t = μ + ε t + θ 1 ε t 1 + θ 2 ε t 2 + + θ q ε t q γ 0 = Var Y t = (1 + θ 1 2 + + θ q 2 )σ 2 γ s = Cov Y t, Y t s = (θ s + θ s+1 θ 1 + + θ q θ q s )σ 2 για s = 1,2, q γ s = 0 για s > q ρ s = θ s+θ s+1 θ 1 + +θ q θ q s 1+θ 1 2 + +θ q 2 για s = 1,2, q ρ s = 0 για s > q 8

ΜΑ(q) Χαρακτηριστικό πολυώνυμο του μοντέλου ΜΑ(q) 1 θ 1 λ θ 2 λ 2 θ q λ q = 0 Αντιστρεψιμότητα Πρέπει οι ρίζες του χαρακτηριστικού πολυωνύμου να είναι εκτός του μοναδιαίου κύκλου. Στασιμότητα Πάντα στάσιμο. 9

Γενικά, οι αυτοσυνδιακυμάνσεις και επομένως η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης και μερικής αυτοσυσχέτισης μιας ΜΑ διαδικασίας προσομοιάζουν με αυτές μιας AR διαδικασίας. Ενώ η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης μιας AR διαδικασίας μπορεί να εκτείνεται στο άπειρο, η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης μιας ΜΑ διαδικασίας τερματίζεται (μηδενίζεται) μετά από q υστερήσεις. Δηλαδή η «μνήμη» της εξαντλείται μετά από q περιόδους. Αντίθετα, η συνάρτηση μερικής αυτοσυσχέτισης μιας AR(p) διαδικασίας τερματίζεται μετά από p υστερήσεις, ενώ η συνάρτηση μερικής αυτοσυσχέτισης μιας ΜΑ(q) διαδικασίας επεκτείνεται στο άπειρο. 10

Οι μερικές αυτοσυσχετίσεις (ρ ss ) μιας ΜΑ διαδικασίας μπορούν να εκφραστούν ως συναρτήσεις των αυτοσυσχετίσεων (ρ s ) με τον ίδιο τρόπο όπως και για τις AR διαδικασίες, με βάση τη σχέση R ss = Π 1 R ή ρ ss = 1 ρ 1.. ρ 1 ρ. 1. 1.... ρ. 2. ρ s 1 ρ s 2.. ρ s 1 ρ 1.. ρ s 1 ρ. 1. 1.... ρ s 2.. ρ s 1 ρ s 2.. 1 11

Για την ΜΑ(1) διαδικασία ισχύουν τα παρακάτω: ρ 1 = θ 1 1 + θ 1 2 ρ 2 = 0 ρ 11 = ρ 1 = θ 1 1 + θ 1 2 ρ 22 = 1 ρ 1 ρ 1 ρ 2 1 ρ 1 ρ 1 1 = ρ 1 2 2 2 1 ρ = θ 1 1 1 + θ 2 4 1 + θ 1 ρ 33 = ρ 1 3 1 2ρ 1 2 κ.ο.κ. 12

Παράδειγμα Έστω μια ΜΑ(1) διαδικασίας Y t = 5 + ε t 0.9ε t 1, ε t ~Ν(0,1) Με απευθείας αντικατάσταση στους τύπους έχουμε: γ 0 = Var Y t = 1 + θ 2 1 σ 2 = 1 + 0.9 2 = 1.81 γ 1 = Cov Y t, Y t 1 = θ 1 σ 2 = 0.9 γ s = 0 για s > 1 ρ 1 = ρ 11 = θ 1 1+θ 1 2 = 0.9 1.81 = 0.5, ρ 2 = 0 ρ 22 = ρ 1 2 1 ρ 1 2 = 0.33 ρ 33 = ρ 1 3 1 2ρ2 = 0.25 1 κ.ο.κ 13

Παράδειγμα Έστω μια ΜΑ(2) διαδικασίας Y t = 10 + ε t 0.7ε t 1 + 0.2ε t 2, ε t ~Ν(0,1). Είναι: γ 0 = Var Y t = 1 + θ 1 2 + θ 2 2 σ 2 = 1 + 0.7 2 + 0.2 2 = 1.53 γ 1 = Cov Y t, Y t 1 = θ 1 + θ 2 θ 1 σ 2 = 0.84 γ 2 = Cov Y t, Y t 2 = θ 2 σ 2 = 0.2 γ s = 0 για s > 2 ρ 1 = θ 1+θ 2 θ 1 1+θ 1 2 +θ 2 2 = 0.55 ρ 11 = ρ 1 = 0.55 ρ 2 = θ 2 1+θ 2 1 +θ2 = 0.13 ρ 22 = ρ 2 2 ρ 1 2 1 ρ2 = 0.25 1 ρ s = 0, για s > 2 ρ 22 = ρ 1 3 2ρ 1 ρ 2 ρ 1 ρ 2 2 1 2ρ 1 2 ρ 2 2 = 0.39 κ.ο.κ 14

Παράδειγμα Μια πραγματοποίηση της ΜΑ(1) διαδικασίας Y t = 10 + ε t + 0.9ε t 1 >> model=arima('constant',10,'ma',{0.9},'malags',[1],'variance',1); >> [Y,E] = simulate(model,100); >> plot(y) >> autocorr(y) >> parcorr(y) 15

Εκτίμηση υποδειγμάτων ΜΑ Όπως και στις αυτοπαλίνδρομες διαδικασίες, έτσι και για διαδικασίες κινητού μέσου, η τάξη του υποδείγματος (q) μπορεί να καθοριστεί από την συμπεριφορά της δειγματικής συνάρτησης αυτοσυσχέτισης. Η συνάρτηση αυτοσυσχέτιση μιας ΜΑ(q) διαδικασίας μηδενίζεται μετά από q υστερήσεις. Αυτό σημαίνει ότι οι αυτοσυσχετίσεις για s q θα είναι σημαντικές, ενώ για s > q δεν θα είναι σημαντικές. Ο έλεγχος σημαντικότητας των αυτοσυσχετίσεων μπορεί να γίνει ακριβώς με τον ίδιο τρόπο που εξηγήσαμε προηγουμένως για διαδικασίες AR. Όταν έχει καθοριστεί η τάξη της ΜΑ διαδικασίας, οι παράμετροι του υποδείγματος μπορούν να καθοριστούν από τις σχέσεις Yule-Walker (R = ΠA), οι οποίες συνδέουν τις αυτοσυσχετίσεις με τους συντελεστές αυτοπαλινδρομήσεως. Στην θέση των συντελεστών αυτοσυσχέτισης, αντικαθιστώνται οι εκτιμήσεις τους από το δείγμα. 16

Παρατήρηση Η χρησιμοποίηση της μεθόδου των ελαχίστων τετραγώνων δεν είναι εφικτή, όπως στην περίπτωση των αυτοπαλίνδρομων διαδικασιών, γιατί η προς ελαχιστοποίηση συνάρτηση: Τ t=1 ε t 2 = Τ t=1 δεν είναι γραμμική ως προς τις παραμέτρους. (Υ t μ θ 1 ε t 1 θ q ε t q ) 2 Για παράδειγμα, για q = 1, η MA(1) διαδικασία μπορεί να γραφεί ως μια AR( ) διαδικασία: οπότε η παραπάνω σχέση γίνεται: Τ t=1 ε t 2 = Τ t=1 ε t = y t θ 1 y t 1 + θ 1 2 y t 2 θ 1 3 y t 3 + (y t θ 1 ε t 1 ) 2 = Τ t=1 (y t θ 1 y t 1 + θ 1 2 y t 2 θ 1 3 y t 3 +.. ) 2 17

Άρα δεν είναι γραμμική ως προς τις παραμέτρους και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος ελαχίστων τετραγώνων. Σε αυτήν την περίπτωση, για την εκτίμηση της παραμέτρου θ 1 απαιτείται η χρήση μη γραμμικών μεθόδων. 18

Παράδειγμα Θέλουμε να εκτιμήσουμε ένα ΜΑ(1) μοντέλο με βάση ένα δοσμένο δείγμα 100 παρατηρήσεων. Τα δεδομένα κατασκευάστηκαν με βάση το μοντέλο Y t = ε t 0.7ε t 1. >> load c:\bin\yvlec8.dat >> yv = yvlec8; >> plot(yv) 19

>> autocorr(yv) >> parcorr(yv) Bounds for autocorrelation [-0.2000, 0.2000] Bounds for partial autocorrelation [-0.2010, 0.2010] Lag autocorrelation Significant 1-0.4353 Yes 2-0.0835 No 3 0.0951 No Lag autocorrelation Significant 1-0.4376 Yes 2-0.3391 Yes 3-0.1434 No 20

Μια σημαντική αυτοσυσχέτιση άρα η τάξη του ΜΑ μοντέλου είναι 1. >> [nrmsev,~,thetav,sdz,~,~,armamodel]=fitarma(xv,0,1,1) nrmsev = 0.7707 thetav = 0.8118 SDz = 1.0409 armamodel = Discrete-time MA model: y(t) = C(z)e(t) C(z) = 1-0.8118 z^-1 Parameterization: Polynomial orders: nc=1 Number of free coefficients: 1 Fit to estimation data: 22.92% (prediction focus) FPE: 1.106, MSE: 1.062 21

Άσκηση 1 Έστω η ακόλουθη στοχαστική διαδικασία Y t = 4.8 + ε t 0.6ε t 1, όπου ε t λευκός θόρυβος με διακύμανση 1. α) Να διατυπωθεί το μοντέλο με τον συμβολισμό του τελεστή υστερήσεως. β) Είναι η διαδικασία στάσιμη; γ) Είναι η διαδικασία αντιστρέψιμη; δ) Να βρεθούν ο μέσος, η διακύμανση και οι αυτοσυσχετίσεις ρ 1, ρ 2 και ρ 22. ε) Να γίνει το διάγραμμα αυτοσυσχετίσεων. Λύση 22

α) Η διαδικασία Y t = 4.8 + ε t 0.6ε t 1 είναι μια διαδικασία κινούμενου μέσου τάξης 1, ΜΑ(1), και μπορεί να διατυπωθεί ως Y t = 4.8 + ε t 0.6ε t 1 (Θέτω y t = Y t μ) y t = ε t 0.6ε t 1 y t = (1 0.6L)ε t β) Για να είναι στάσιμη μια στοχαστική διαδικασία που έχει διατυπωθεί ως γραμμικό φίλτρο πρέπει να ισχύει i=0 Y t μ = ε t + ψ 1 ε t 1 + ψ 2 ε t 2 + ψ i <, όπου ψ i οι συντελεστές στάθμισης. Εφόσον η συνθήκη αυτή ικανοποιείται για την δοσμένη διαδικασία, άρα είναι στάσιμη. 23

γ) Μια MA(1) είναι αντιστρέψιμη αν μπορεί να διατυπωθεί ως μια AR( ) διαδικασία. Για να συμβεί αυτό, πρέπει ο συντελεστής του ε t 1, δηλαδή το θ 1 πρέπει να είναι κατά απόλυτη τιμή μικρότερος του 1. Επειδή θ 1 = 0.6 < 1, άρα η διαδικασία είναι αντιστρέψιμη. Ως AR( ) διαδικασία διατυπώνεται ως εξής: Θέτω y t = Y t μ y t = θ 1 y t 1 θ 1 2 y t 2 + θ 1 3 y t 3 + ε t y t = 0.6y t 1 ( 0.6) 2 y t 2 + ( 0.6) 3 y t 3 + ε t y t = 0.6y t 1 0.6 2 y t 2 0.6 3 y t 3 + ε t 24

δ) Μέσος: μ = EY t = E 4.8 + ε t 0.6ε t 1 = 4.8 Διακύμανση: Var Y t = 1 + θ 1 2 σ 2 = 1.36 Αυτοσυσχετίσεις: ρ 1 = θ 1 1+θ 1 2 = 0.44 Οι υπόλοιπες αυτοσυσχετίσεις είναι μηδέν. Μερικές αυτοσυσχετίσεις: ρ 11 = ρ 1 = 0.44 ρ 22 = θ 1 2 1 + θ 1 2 + θ 1 4 = 0.25 ε) Διάγραμμα αυτοσυσχέτισης 25

Άσκηση 2 Έστω η ακόλουθη στοχαστική διαδικασία Y t = 2 + ε t 0.5ε t 1 + 0.2ε t 2, όπου ε t λευκός θόρυβος με διακύμανση 4. α) Να διατυπωθεί με τον συμβολισμό του τελεστή υστερήσεως. β) Είναι η διαδικασία στάσιμη; γ) Είναι η διαδικασία αντιστρέψιμη; δ) Να βρεθούν ο μέσος, η διακύμανση και οι αυτοσυσχετίσεις ρ 1, ρ 2 και ρ 22. Λύση 26

α) Η στοχαστική διαδικασία Y t = 2 + ε t 0.5ε t 1 + 0.2ε t 2 μπορεί να διατυπωθεί με τον συμβολισμό του τελεστή υστερήσεως ως εξής: Y t = 2 + ε t 0.5ε t 1 + 0.2ε t 2 (y t = Y t μ) y t = ε t 0.5ε t 1 + 0.2ε t 2 y t = (1 0.5L + 0.2L 2 )ε t β) H διαδικασία είναι στάσιμη αφού το άθροισμα των συντελεστών στάθμισης είναι μικρότερο του άπειρο ( i=0 ψ i < ). γ) Μια MA(2) διαδικασία είναι αντιστρέψιμη αν οι ρίζες της χαρακτηριστικής εξίσωσης 1 0.5 λ 0.2λ 2 = 0 είναι κατά απόλυτη τιμή μεγαλύτερες από την μονάδα. 27

1 + 0.5λ 0.2λ 2 = 0 0.2λ 2 0.5λ 1 = 0 Δ = 1.05, λ = 20,5 ή 4,5 Εφόσον οι ρίζες της χαρακτηριστικής εξίσωσης είναι κατά απόλυτη τιμή μεγαλύτερες από την μονάδα, άρα η διαδικασία είναι αντιστρέψιμη. δ) Μέσος: ΕY t = Ε 2 + ε t 0.5ε t 1 + 0.2ε t 2 = 2 Διακύμανση: Var Y t = γ 0 = 1 + θ 2 1 + θ 2 2 σ 2 = 5.16 Αυτοσυνδιακυμάνσεις: γ 1 = Cov Y t, Y t 1 = θ 1 + θ 2 θ 1 σ 2 = 2.4 γ 2 = Cov Y t, Y t 2 = θ 2 σ 2 = 0.8 γ s = 0 για s > 2 28

Αυτοσυσχετίσεις: ρ 1 = γ 1 γ 0 = 0.46 ρ 2 = γ 2 γ 0 = 0.16 ρ s = 0 για s > 2 Μερικές αυτοσυσχετίσεις: ρ 11 = ρ 1 = 0.46 ρ 22 = ρ 2 ρ 1 2 1 ρ 1 2 = 0.05 ρ 33 = ρ 1 3 2 ρ 1 ρ 2 ρ 1 ρ 2 2 1 2 ρ 1 2 ρ 2 2 = 0.47 29

Άσκηση 3 Να αποδειχθούν οι παρακάτω σχέσεις που ισχύουν : α) Ε Y t = μ β) Var Y t = γ 0 = 1 + θ 1 2 + θ 2 2 + + θ q 2 σ 2 γ) γ s = θ s + θ s+1 θ 1 + θ s+2 θ 2 + + θ q θ q s σ 2 για s = 1,, q 0 για s > q Λύση 30

Έστω μια διαδικασία κινούμενου μέσου τάξης q όπου ε t λευκός θόρυβος. Υ t = μ + ε t + θ 1 ε t 1 + θ 2 ε t 2 + + θ q ε t q α) Ε Υ t = Ε μ + ε t + θ 1 ε t 1 + θ 2 ε t 2 + + θ q ε t q = μ β) Var Υ t = γ 0 = Ε(Υ t ΕΥ t ) 2 = = Ε(ε t + θ 1 ε t 1 + θ 2 ε t 2 + + θ q ε t q ) 2 = = Ε[ε 2 t + θ 2 2 1 ε t 1 + + θ 2 2 q ε t q +2ε t θ 1 ε t 1 + θ 2 ε t 2 + + θ q ε t q + + 2ε t q 1 ε t q ] = = Ε(ε 2 t + θ 2 2 1 ε t 1 + + θ 2 2 q ε t q ) = (οι υπόλοιποι όροι είναι μηδέν) = σ 2 + θ 1 2 σ 2 + + θ q 2 σ 2 = (θ 1 2 + + θ q 2 )σ 2 31

γ) γ s = Cov Υ t, Υ t s = E Υ t EΥ t Υ t s EΥ t s = = Ε ε t + θ 1 ε t 1 + + θ q ε t q ε t s + θ 1 ε t 1 s + + θ q ε t q s = = Εε t ε t s + θ 1 ε t s 1 + + θ q ε t q s + Για s = 1: Eθ 1 ε t 1 ε t s + θ 1 ε t 1 s + + θ q ε t q s + + Eθ q ε t q s ε t s + θ 1 ε t 1 s + + θ q ε t q s γ 1 = Εε t ε t 1 + θ 1 ε t 2 + + θ q ε t q 1 + Eθ 1 ε t 1 ε t s + θ 1 ε t 2 + + θ q ε t q 1 + + Eθ q ε t q 1 ε t 1 + θ 1 ε t 2 + + θ q ε t q 1 = 2 2 2 = θ 1 Εε t 1 + θ 1 θ 2 Εε t 2 + + θ q θ q 1 Εε t q (οι υπόλοιποι όροι είναι μηδέν) = (θ 1 + θ 1 θ 2 + + θ q θ q 1 )σ 2 Ομοίως προκύπτει το γ s για s = 2,.., q. 32

Άσκηση 4 Από 100 παρατηρήσεις μιας χρονικής σειράς βρήκαμε τις 10 πρώτες αυτοσυσχετίσεις και είναι: ρ 1 =0.61, ρ 2 =0.47, ρ 3 =-0.05, ρ 4 =0.06, ρ 5 =-0.21, ρ 6 =0.11, ρ 7 =0.08, ρ 8 =0.05, ρ 9 =0.12, ρ 10 =-0.01 Θέλουμε να εξετάσουμε από ποια διαδικασία προέκυψε. Λύση Πρέπει να ελέξγουμε την συνάρτηση αυτοσυσχέτισης. Δηλαδή να βρούμε ποιες είναι οι σημαντικές αυτοσυσχετίσεις, δηλαδή ελέγχουμε την υπόθεση H 0 : ρ s = 0, H 1 : ρ s 0 Είναι: ρ s ~N(0, 1 T ), δηλαδή η Η 0 απορρίπτεται αν ρ s > 2 1 Τ = 0.2 Εφόσον υπάρχουν μόνο δύο σημαντικές αυτοσυσχετίσεις (> 0.2), άρα μπορούμε να υποθέσουμε ότι προέρχεται από διαδικασία MA(2). 33

Άσκηση 5 Να ελέξγετε ως προς την στατικότητα την σειρά (ΜΑ( )) Υ t = ε t + c(ε t 1 + ε t 2 + ) όπου c: σταθερά και ε t λευκός θόρυβος με διακύμανση σ 2. Λύση Για να ελέξγουμε την στατικότητα (ή στασιμότητα) της παραπάνω διαδικασίας, πρέπει να ελέγξουμε αν είναι σταθερά τα παρακάτω: ΕΥ t = Ε(ε t + c ε t 1 + ε t 2 + = Ε ε t + ce ε t 1 + = 0 Var Υ t = Ε Υ t ΕΥ t 2 = Ε Υ t 2 = Ε Υ t Υ t = = E ε t + c ε t 1 + ε t 2 + ε t + c ε t 1 + ε t 2 + = E ε 2 t + c 2 2 ε t 1 + c 2 2 ε t 2 + = σ 2 (1 + c 2 + c 2 + ) Μη πεπερασμένη διακύμανση, άρα η σειρά δεν είναι στάσιμη. 34

Άσκηση 6 Να ελέξγετε ως προς την στατικότητα την σειρά των πρώτων διαφορών της (ΜΑ( )): Υ t = ε t + c(ε t 1 + ε t 2 + ) όπου c: σταθερά και ε t λευκός θόρυβος με διακύμανση σ 2. Λύση Έστω η σειρά των πρώτων διαφορών: X t = Υ t Υ t 1 = ε t + c ε t 1 + ε t 2 + ε t 1 + c ε t 2 + ε t 3 + = ε t + cε t 1 + cε t 2 + ε t 1 + cε t 2 + cε t 3 + = ε t + cε t 1 ε t 1 = ε t + (c 1)ε t 1 Η σειρά που προκύπτει X t = ε t + (c 1)ε t 1 είναι μια ΜΑ(1) διαδικασία με θ 1 = c 1. Επομένως η X t είναι στάσιμη, αφου το άθροισμα των συντελεστών στάθμισης είναι μικρότερο του άπειρο. 35

Βιβλιογραφία 1. Ε. Μπόρα Σέντα, Χ. Μωυσιάδης. Εφαρμοσμένη στατιστική, Β έκδοση, Εκδόσεις Ζήτη, 1995. 2. Γ. Κ. Χρήστου. Εισαγωγή στην Οικονομετρία, Β τόμος (Γ έκδοση), Εκδόσεις Gutenberg, 2007. 3. Δ. Κουγιουμτζής. Σημειώσεις μαθήματος Χρονοσειρών. Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, ΑΠΘ. 4. Γ.Ε. Κοκολάκης. Σημειώσεις ανάλυσης Χρονοσειρών. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών & Φυσικών Επιστημών, Αθήνα. 36