ARIMA 모델의 주기적 동작 조건


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계절보다는 순환적인 시계열을 모델링하고 예측하려고합니다 (즉, 계절과 유사한 패턴이 있지만 고정 기간이 아닌). 예측의 8.5 절에 언급 된 ARIMA 모델을 사용하여 수행 할 수 있어야합니다 . 원칙 및 실습 :

의 가치 p데이터가 순환하는 경우 중요합니다. 주기적 예측을 얻으려면p2매개 변수에 대한 추가 조건과 함께. AR (2) 모델의 경우 다음과 같은 경우 순환 동작이 발생합니다.ϕ12+4ϕ2<0.

일반적인 ARIMA (p, d, q) 사례 의 매개 변수 에 대한 이러한 추가 조건 은 무엇입니까 ? 어디서나 찾을 수 없었습니다.


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다항식의 복잡한 뿌리를 살펴 보았습니까? ϕ(B)조금도? 이것이 인용이 말하는 것일 수도 있습니다.
Jason

답변:


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일부 그래픽 직감

에서 AR 모델 ,주기적인 동작 특성 다항식에 복소수의 뿌리에서 온다. 먼저 직관을 제공하기 위해 아래의 임펄스 응답 함수를 두 개의 예제 AR (2) 모델로 플로팅했습니다.

  1. 복잡한 뿌리를 가진 지속적인 프로세스.
  2. 실제 뿌리를 가진 지속적인 프로세스.

에 대한 j=1,p다항식의 근은 1λj 어디 λ1,,λp 고유 값은 A매트릭스 아래에 정의합니다. 복소수 고유 값으로λ=reiωtλ¯=reiωt, r 댐핑 제어 r[0,1)) 및 ω 코사인 파의 주파수를 제어합니다.

자세한 AR (2) 예

AR (2)가 있다고 가정 해 봅시다.

yt=ϕ1yt1+ϕ2yt2+ϵt

AR (p)를 VAR (1)로 쓸 수 있습니다 . 이 경우 VAR (1) 표현은 다음과 같습니다.

[ytyt1]Xt=[ϕ1ϕ210]A[yt1yt2]Xt1+[ϵt0]Ut
매트릭스 A 의 역학을 지배 Xt 따라서 yt. 행렬의 특성 방정식 입니다 :
λ2ϕ1λϕ2=0
고유 값 아르:
λ1=ϕ1+ϕ12+4ϕ22λ2=ϕ1ϕ12+4ϕ22
고유 벡터 아르:
V1=[λ11]V2=[λ21]

참고 이자형[엑스+케이엑스,엑스1,]=케이엑스. 고유 값 분해 형성 및 모금 ~로 케이힘.

케이=[λ1λ211][λ1케이00λ2케이][1λ1λ2λ2λ1λ21λ1λ2λ1λ1λ2]

실제 고유 값 λ 당신이 키울 때 붕괴 λ케이. 0이 아닌 허수 성분을 가진 고유 값은 주기적 동작을 유발합니다.

허수 부 구성 요소의 고유 값 : ϕ12+4ϕ2<0

AR (2) 문맥에서, 우리는 ϕ12+4ϕ2<0. 이후사실, 그들은 서로 복잡한 공액 인 쌍으로 와야합니다 .

Prado and West (2010)의 2 장에 따라

=λλλ¯와이λλ¯λλ¯와이1

당신은 예측을 보여줄 수 있습니다 이자형[와이+케이와이,와이1,] 에 의해 주어진다 :

이자형[와이+케이와이,와이1,]=λ케이+¯λ¯케이=아르 자형케이코사인(ω케이+θ)

느슨하게 말하면, 복합 컨쥬 게이트를 추가하면 허수의 공간에 하나의 감쇠 코사인 웨이브가 남는 가상 성분이 제거됩니다. (우리는 가지고 있어야합니다0아르 자형<1 문 구성.)

당신이 찾고 싶다면 아르 자형, ω, , θEuler의 공식 을 사용하여 시작하십시오.아르 자형이자형나는θ=아르 자형코사인θ+아르 자형θ, 우리는 쓸 수있다:

λ=아르 자형이자형나는ωλ¯=아르 자형이자형나는ω아르 자형=|λ|=ϕ2
ω=아탄 2(아이 마그λ,레알λ)=아탄 2(12ϕ124ϕ2,12ϕ1)

=2||θ=아탄 2(아이 마그,레알)

부록

참고 용어 경고를 혼동! A의 특성 다항식과 AR (p)의 특성 다항식 관련

또 다른 시계열 트릭은 지연 연산자 를 사용 하여 AR (p)를 다음과 같이 작성하는 것입니다.

(1ϕ1ϕ22ϕ)와이=ϵ

지연 연산자 교체 약간의 변수로 사람들은 종종 1ϕ1ϕAR (p) 모델의 특성 다항식으로 이 답변에서 논의 했듯이 이것은 정확히 다항식입니다. 어디 =1λ. 뿌리고유 값의 역수입니다. (참고 : 원하는 모델을 고정하려면|λ|<1즉, 단위 cirlce 내에 있거나 동등하게 ||>1즉, 단위 원 외부에 있습니다.)

참고 문헌

Prado, Raquel 및 Mike West, 시계열 : 모델링, 계산 및 추론 , 2010


나는 지금 유일하게 투표 한 것에 놀랐다. 좋은 대답입니다!
Taylor

@ 테일러 오래되고 활동적인 질문입니다. :)
Matthew Gunn
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