Я пытаюсь моделировать и прогнозировать временные ряды, которые являются циклическими, а не сезонными (то есть существуют сезоноподобные модели, но не с фиксированным периодом). Это должно быть возможно сделать с использованием модели ARIMA, как упомянуто в разделе 8.5 « Прогнозирование: принципы и практика» :
Значение важно, если данные показывают циклы. Чтобы получить циклические прогнозы, необходимо иметь вместе с некоторыми дополнительными условиями на параметры. Для модели AR (2) циклическое поведение имеет место, если .
Каковы эти дополнительные условия для параметров в общем случае ARIMA (p, d, q)? Я нигде не смог их найти.
Ответы:
Некоторая графическая интуиция
В AR-моделях циклическое поведение происходит от сложных сопряженных корней до характеристического полинома. Чтобы сначала дать интуицию, я нанес на график функции импульсного отклика ниже для двух примерных моделей AR (2).
Для , корни характеристического полинома являются где - собственные значения матрицы я определю ниже. С комплексными сопряженными собственными значениями и , управляет демпфированием (где ) и контролирует частоту волны косинуса.J = 1... , Р 1λJ λ1, … , Λп A λ = r eя ω т λ¯знак равно т е- я ω т р r ∈ [ 0 , 1 ) ω
Подробный пример AR (2)
Давайте предположим, что у нас есть AR (2):
Вы можете написать любой AR (p) как VAR (1) . В этом случае представление VAR (1):
Обратите внимание, что . Формирование разложения по собственным значениям и повышение до й степени.E[Xt+k∣Xt,Xt−1,…]=AkXt A k Ak=[λ11λ21][λk100λk2]⎡⎣1λ1−λ2−1λ1−λ2−λ2λ1−λ2λ1λ1−λ2⎤⎦
Реальное собственное значение приводит к затуханию при поднятии . Собственные значения с ненулевыми мнимыми компонентами приводят к циклическому поведению.λ λk
Собственные значения с мнимым компонентом case:ϕ21+4ϕ2<0
В контексте AR (2) мы имеем сложные собственные значения, если . Поскольку является действительным, они должны входить в пары, которые являются комплексными сопряженными друг с другом.ϕ21+4ϕ2<0 A
Следуя главе 2 «Прадо и Уэста» (2010), пустьct=λλ−λ¯yt−λλ¯λ−λ¯yt−1
Вы можете показать прогноз :E[yt+k∣yt,yt−1,…]
Говоря свободно, добавление комплексных конъюгатов сводит на нет их мнимую составляющую, оставляя вас с единственной затухающей волной косинуса в пространстве действительных чисел. (Обратите внимание, что мы должны иметь для стационарности.)0≤r<1
Если вы хотите найти , , , , начните с использования формулы Эйлера, которая , мы можем написать:r ω at θt reiθ=rcosθ+rsinθ
аппендикс
Примечание Запутанная терминология, предупреждение! Соотношение характеристического полинома A с характеристическим полиномом AR (p)
Другой трюк с временными рядами - использование оператора запаздывания для записи AR (p) в виде:
Замените оператор запаздывания некоторой переменной и люди часто называют как характеристический многочлен модели AR (p). Поскольку этот ответ обсуждает , это в точности характеристический многочлен от где . Корни являются обратными по отношению к собственным значениям. (Примечание: для того, чтобы модель была стационарной, вы хотите , то есть внутри единицы измерения, или, что эквивалентно, , то есть вне единицы измерения.)L z 1−ϕ1z−…−ϕpzp A z=1λ z |λ|<1 |z|>1
Ссылки
Прадо, Ракель и Майк Уэст, Временные ряды: моделирование, вычисления и умозаключения , 2010
источник