ARMA模型性质之平稳AR模型得统计性质

目录

1.均值

 Green函数定义

Green函数递推公式

2.方差

举例:

方法1:

方法2:

3.协方差函数

举例1:

举例2:

4.自相关系数

常用的ARA模型自相关系数递推公式:

AR模型自相关系数的性质

 举例

5.偏自相关系数

Yule - Walker 方程组:

AR模型偏相关系数的截尾性

再讲一下AR模型的具体偏相关系数的解:

举例:

总结:


1.均值

如果AR(p)模型满足平稳性条件,则

 Green函数定义

AR模型得传递形式

因为均值的性质,则有:

则,求得Xt

则有Green函数

记   G(B)=\sum _{j=0}^{\infty }G_{j}B^{j}

则模型可简记为    x_{t} = G(B) \varepsilon _{i}

Green函数递推公式

因为:

 则有:

再可解得:

则有得出规律公式为:

则有总结如下:

2.方差

平稳AR模型得传递形式

两边求方差得

举例:

方法1:

根据Green函数:

可求得如下:

最后得出平稳AR(1)模型的方差

方法2:

平稳AR(1) 模型

两边求方差

AR(2)模型的方差为

利用Green 函数可以推导出 AR(2) 模型的方差为:

Var(x _{t})=\frac{1-\phi _{2}}{(1+\phi _{2})(1-\phi _{1}-\phi _{2})(1+\phi _{1}-\phi _{2})}\sigma _{\varepsilon }^{2}

3.协方差函数

两边求期望得:

又因为  E(\varepsilon _{t}x_{t-k}) = 0

可得到协方差函数得递推公式

举例1:

 AR(1)模型为:

递推公式:

因为 平稳AR(1)模型 具有如下:

则可得该协方差函数递推公式为:

举例2:

 协方差函数递推公式

令 k = 1 可得:

于是可得如下结论:

4.自相关系数

通过上式,可得到下式:

则自相关系数得定义为

则有平稳AR(P)模型的自相关系数递推公式

常用的ARA模型自相关系数递推公式:

其中 AR(1)模型

AR(2)模型

AR模型自相关系数的性质

模型

齐次差分方程

通解形式

呈指数衰减

性质:拖尾性*

 举例

5.偏自相关系数

定义

对于平稳AR(p)序列x_{t},所谓滞后k偏自相关系数就是指在给定中间 k-1 个随机变量 x_{t-1},x_{t-2}, \cdots ,x_{t-k+1} 的条件下,或者说,在剔除了中间 k-1 个随机变量的干扰之后,x_{t-k} 对 x_{t} 影响的相关度量。用数学语言描述就是

 其中:

偏相关系数的计算

用过去的k期序列值x_{t}作k阶自回归拟合:此为式1

取条件期望:此为式2

1式 - 2式 : 

Yule - Walker 方程组

两边同时乘 x_{t-1} ,取期望 :

取前 k 个构成 Yule - Walker 方程组 :

解方程组可得可得延迟k偏自相关系数 \phi _{kk} 

Yule - Walker 方程求解:

Yule - Walker 方程写成矩阵形式为

根据 Cramer 法则:

其中

AR模型偏相关系数的截尾性

AR模型

自相关系数

Yule - Walker 方程成立:

当 p>k 时

 则有:

再讲一下AR模型的具体偏相关系数的解

 AR(1)模型

Yule - Walker 方程:

偏自相关系数的解

AR(2)模型

Yule - Walker 方程:

对 AR(2) 模型又有

从而得到偏自相关系数的解

举例:

例1

 根据 AR(1) 模型的偏相关系数的解:

可得该问题的偏相关系数为:

例2

根据 AR(2) 模型的偏相关系数的解:

可得该问题的偏相关系数为:

总结:

平稳AR模型得统计性质:

1.均值

2.方差

3.协方差函数

4.自相关系数

常用得AR模型自相关系数递推公式

AR模型自相关系数的性质: 拖尾性

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