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第二章时间序列分析的基本概念


联系:
(1)若一个序列为严平稳序列,且有有穷 的二阶矩,那么该序列也必为宽平稳序 列。
(2)若时间序列为正态序列(即它的任何 有限维分布都是正态分布),那么该序 列为严平稳序列和宽平稳序列是相互等 价的。
注:由于在实际中严平稳序列的条件非常 难以满足,我们研究的通常是宽平稳序 列,在以后讨论中,若不作特别说明, 平稳序列即指宽平稳序列。
平稳随机过程的一维概率密度函数与 时间无关。二维概率密度函数只与时间 间隔S有关,而与时间的起点和终点无关。
2.宽平稳过程:若时间序列有有穷的二阶 矩,且Xt满足如下两个条件: (1)t EXt c (2) (t, s) E(Xt c)(Xs c) (t s,0)
则称该时间序列为宽平稳过程。
此定义表明,宽平稳过程各随机变量的均值 为常数,且任意两个变量的协方差仅与时间
间隔(t-s)有关。 (宽平稳过程只涉及一阶和二阶矩)
3.严平稳过程和宽平稳过程的联系和区别
区别:
(1)严平稳的概率分布随时间的平移而不 变,宽平稳序列的均值和自协方差随时间 的平移而不变。
(2)一个严平稳序列,不一定是宽平稳序 列;一个宽平稳序列也不一定是严平稳序 列。
随机过程是一族随机变量,类似于随机变 量,可以定义随机过程的概率分布函数 和概率密度函数。它们都是两个变量t,x 的函数。
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如:时间序列的所有一维分布是: 若给定时刻ti,随机过程就是一维随机变量X(ti)。
事件x(ti)<=x的概率为 F (x,ti) P[x(ti) x]
《随机过程导论》周萌清
该定义蕴涵的四种情况:
1、当e和t都是变量时,x(t)是一族时间的函数,它 表示一个随机过程; 2、当e给定,t为变量时, x(t)是一个时间t的函数, 称它为样本函数,有时也称为一次实现。 3、当t给定,e为变量时, x(t)是一个随机变量。 4、当e、t均给定时, x(t) 是一个标量或者矢量。
如果我们能确定出时间序列的概率分布, 我们就可以对时间序列构造模型,并描 述时间序列的全部随机特征,但由于确 定时间序列的分布函数一般不可能,人 们更加注意使用时间序列的各种特征量 的描述,如均值函数、协方差函数、自 相关函数、偏自相关函数等,这些特征 量往往能代表随机变量的主要特征。
例1、设随机过程X(t)=At,A为均匀分布于[0,1]上 的随机变量。试问X(t)是否平稳?
例2、设随机过程Z(t)=Xcost+Ysint , t
其中X,Y为相互独立的随机变量,且分别以概率2/3、 1/3取值-1和2。试讨论随机过程Z(t)的平稳性。
二、时间序列的分布、均值和协方差函数 1.时间序列的概率分布
t T
第二节 平稳时间序列
一、两种不同的平稳性定义 二、时间序列的分布、均值和协方差函数 三、平稳序列的自协方差和自相关函数 四、白噪声序列和独立同分布序列 五、独立增量随机过程、二阶矩过程 六、线性平稳序列 七、偏自相关函数
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一、两种不同的平稳性定义
1.严平稳过程:若对于时间 t的任意n个值 t1<t2<…<tn,此序列中的随机变量 Xt1+s,Xt2+s, …,Xtn+s联合分布与整数s无关, 即有:
X(t)
t
当T ,,则随机过程可表示成 {X t , t }
当t {0,1,2, }时随机过程可写为 {X t ,t 0,1,2, }
《经济时间序列 》王耀东
此类随机过程又称随机序列(random sequence)或时间序列(time series)。对于一个连 续时间的随机过程,通过等间隔采样,也是一个 随机序列。
第一节 随机过程
一、随机过程的定义 二、随机过程与随机变量之间的关
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一、随机过程
1.引:事物的变化过程可分为两类:对于 每一个固定的时刻t,变化的结果,一类 是确定的,这个结果可用t的某个确定性 函数来描述;另一类结果是随机的,即 以某种可能性出现多个(有限多个或无 限多个)结果之一。
F-1(X-1),F-2(X-2),F0(X0),F1(X1),F2(X2) …… 其中Fi(Xi)表示Xi的分布函数。对其关于x求偏导,
即X(t)的一维概率密度函数f(x,ti).
时间序列的所有二维分布是: Fij(Xi,Xj),i,j=0,±1, ±2, ±3 …… 其中Fij(Xi,Xj)是二元随机变量(Xi,Xj)的联合概率分布。 …… ……
Ft1,t2,…tn(Xt1,Xt2…,Xtn)=Ft1+s,t2+s…+tn+s(Xt1+s, Xt2+s, …,Xtn+s)
则称{Xt}为严平稳过程。有些参考书也称 为狭义平稳或强平稳过程。
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此定义表明,严平稳的概率分布与时 间的平移无关。
一般来说,若所研究的随机过程,前 后的环境和主要条件都不随时间变化,就 可以认为它是平稳随机过程。
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联系:
1、随机过程具有随机变量的特性,同时还具有普通 函数的特性。
2、随机变量是随机过程的特例。一元随机变量可视 为参数集为单元素集的随机过程。
3、当随机过程固定某一个时刻时,就得到一个随机 变量。
4、随机过程是N维随机向量、随机变量列的一般化,来自它是随机变量X(t)的集
我们所要讨论的时间序列分析,只
是对平稳序序列及其有关的随机序列进 行统计分析,而不是对所有的随机序列 进行统计分析。
二、随机过程与随机变量之间的关系
区别: 1、随机变量是定义在样本空间上的一个单值实函数, 随机过程是一族时间t的函数。 2、对应于一定随机试验和样本空间的随机变量与时 间t无关,而随机过程与时间密切相关。 3、随机变量描述事物在某一特定时点上的静态,随 机过程描述事物发展变化的动态。
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2.定义:
设E是随机试验,S是它的样本空间,如果对于每
一个e s ,我们总可以依某种规则确定一时
间t的函数
X (e,t),t T
与之对应(T是时间t的变化范围),于是,对于
所有的的e s 来说,就得到这族时间t的函
数为随机过程,而族中每一个函数为这个随机过 程的样本函数(或一次实现)。
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