일반적인 속성을 모두 사용하여 간단한 AR (1) 모델을 지정한다고 가정합니다.
yt=βyt−1+ut
오차항의 이론적 공분산을 다음과 같이 나타냅니다.
γj≡E(utut−j)
오차항을 관찰 할 수 있으면 오차항의 표본 자기 상관은 다음과 같이 정의됩니다.
ρ~제이≡ γ~제이γ~0
어디
γ~제이≡ 1엔∑t = j + 1엔유티유t - j,j = 0 , 1 , 2 ...
그러나 실제로는 오류 용어를 관찰하지 않습니다. 따라서 오차 항과 관련된 표본 자기 상관은 다음과 같이 추정의 잔차를 사용하여 추정됩니다.
γ^제이≡ 1엔∑t = j + 1엔유^티유^t - j,j = 0 , 1 , 2 ...
Box-Pierce Q- 통계량 (Ljung-Box Q는 무증상 중립 스케일 버전입니다)
QBP=n∑j=1pρ^2j=∑j=1p[n−−√ρ^j]2→d???χ2(p)
우리의 문제는 정확히 여부 점근이 모델 (오류 용어에없는 autocorellation의 널 아래) 카이 제곱 분포를 갖는다 고 할 수있다.
이런 일이 일어나려면 √의 모든 사람과QBP
점근 적으로 표준 정규해야합니다. 이를 확인하는 방법은 √n−−√ρ^j 동일한 점근 분포 √n−−√ρ^ (실제 오류를 사용하여 구성되므로 null 아래에서 원하는 점근 적 동작을 갖습니다).n−−√ρ~
우리는 그것을 가지고
u^t=yt−β^yt−1=ut−(β^−β)yt−1
여기서 β는 일관된 추정이다. 그래서β^
γ^j≡1n∑t=j+1n[ut−(β^−β)yt−1][ut−j−(β^−β)yt−j−1]
=γ~j−1n∑t=j+1n(β^−β)[utyt−j−1+ut−jyt−1]+1n∑t=j+1n(β^−β)2yt−1yt−j−1
샘플은 정지되고 인체 공학적인 것으로 가정하고 원하는 순서까지 모멘트가 존재한다고 가정합니다. 추정기 때문에 β가 일치하는 두 개의 합계가 제로에 갈 경우,이 충분하다. 그래서 우리는 결론β^
γ^j→pγ~j
이것은
ρ^j→pρ~j→pρj
그러나 이것이 자동으로 √를 보장하지는 않습니다수렴 √n−−√ρ^jn−−√ρ~j(분포) (임의 변수에 적용되는 변환이의존하기 때문에 연속 매핑 정리가 여기에 적용되지 않는다고 생각하십시오). 이런 일이 일어나려면n
n−−√γ^j→dn−−√γ~j
(분모 물결 또는 모자-는 두 경우 모두 오차항의 분산으로 수렴하므로 우리의 문제에 중립적입니다).γ0
우리는
n−−√γ^j=n−−√γ~j−1n∑t=j+1nn−−√(β^−β)[utyt−j−1+ut−jyt−1]+1n∑t=j+1nn−−√(β^−β)2yt−1yt−j−1
So the question is : do these two sums, multiplied now by n−−√, go to zero in probability so that we will be left with n−−√γ^j=n−−√γ~j asymptotically?
For the second sum we have
1n∑t=j+1nn−−√(β^−β)2yt−1yt−j−1=1n∑t=j+1n[n−−√(β^−β)][(β^−β)yt−1yt−j−1]
Since [n−−√(β^−β)] converges to a random variable, and β^ is consistent, this will go to zero.
For the first sum, here too we have that [n−−√(β^−β)] converges to a random variable, and so we have that
1n∑t=j+1n[utyt−j−1+ut−jyt−1]→pE[utyt−j−1]+E[ut−jyt−1]
The first expected value, E[utyt−j−1] is zero by the assumptions of the standard AR(1) model. But the second expected value is not, since the dependent variable depends on past errors.
So n−−√ρ^j won't have the same asymptotic distribution as n−−√ρ~j. But the asymptotic distribution of the latter is standard Normal, which is the one leading to a chi-squared distribution when squaring the r.v.
Therefore we conclude, that in a pure time series model, the Box-Pierce Q and the Ljung-Box Q statistic cannot be said to have an asymptotic chi-square distribution, so the test loses its asymptotic justification.
This happens because the right-hand side variable (here the lag of the dependent variable) by design is not strictly exogenous to the error term, and we have found that such strict exogeneity is required for the BP/LB Q-statistic to have the postulated asymptotic distribution.
Here the right-hand-side variable is only "predetermined", and the Breusch-Pagan test is then valid. (for the full set of conditions required for an asymptotically valid test, see Hayashi 2000, p. 146-149).