最新时间序列 第三章 ARMA模型的特性

时间序列分析和ARMA模型建模研究一、引言时间序列是一种基本的统计数据类型，它记录了随时间变化的某个现象的数值，如股票价格、气温、销售额等等。

时间序列分析是一种用来探测和预测时间序列中趋势、季节性和周期性等特征的统计方法。

ARMA模型是时间序列分析中最常用的模型之一，它将时间序列视为由自相关（AR）和移动平均（MA）两个过程混合而成的结果，可以对其进行预测和建模分析。

本文旨在介绍时间序列分析和ARMA模型建模的基本理论，包括数据分析方法、模型拟合和预测等相关内容。

二、时间序列分析1、基本概念时间序列指在时间轴上每个时刻所对应的变量值的序列，它是由许多个观察值构成的。

一个时间序列通常可以用以下公式来表示：Yt = f (t, εt)其中，Yt表示时间t时刻的变量值，f表示一个关于t和随机误差项εt的函数。

时间序列可以分为平稳和非平稳两类。

2、样本自相关函数与偏自相关函数在时间序列分析中，自相关函数（ACF）和偏自相关函数（PACF）都是非常重要的概念，它们用于刻画序列内部的相关性。

ACF是一个时间序列与其滞后版本之间的相关性度量，而PACF则是在除去其它所有的滞后版本影响下，一个时间序列与其滞后版本之间关系的度量。

3、时间序列模式的识别对于时间序列分析来说，关键任务之一就是识别出序列的模式。

模式可以分为三种：趋势、季节性和周期性。

趋势模式是指序列中长期变化的基本趋势，被认为是序列的“平滑”或“漂移”的程度。

季节性模式是指序列随时间变化的基本周期规律。

周期性模式是连续时间周期性变化的随机性模式。

三、ARMA模型建模1、ARMA模型的概念ARMA模型是时间序列中最常用的模型之一，它表示为自回归（AR）和移动平均（MA）过程的线性组合。

ARMA模型的一般表达式为：Yt = μ + εt + ΣφiYt-i + Σθjεt-j其中，μ是常数项，εt是序列的随机误差项，φi和θj是AR和MA的参数。

2、模型拟合方法在建立ARMA模型时，目标是最小化模型拟合误差。

《应用时间序列分析》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：课程名称：应用时间序列分析英文名称：Applied Time Series Analysis课程类别：专业课学时：48学分：3适用对象: 统计学、应用统计学、数据科学与大数据技术专业本科生考核方式：考试先修课程：数学分析、高等代数、概率论、数理统计二、课程简介时间序列分析是统计学科的一个重要分支，它主要研究随着时间的变化，事物发生、发展的过程，寻找事物发展变化的规律，并预测未来的走势。

在日常生产生活中，时间序列比比皆是，目前时间序列分析方法广泛地应用于经济、金融、天文、气象、海洋、物理、化学、医学、质量控制等诸多领域，成为众多行业经常使用的统计方法。

作为数理统计学的一个分支，时间序列分析遵循数理统计学的基本原理，但由于时间的不可重复性，使得我们在任意一个时刻只能获得唯一的序列观察值，这种特殊性的数据结构导致时间序列分析又存在其非常特殊，自成的一套分析方法。

应用时间序列分析根据时序分析方法对各种社会、金融等现象进行认识分析，并使用时间序列分析的相关软件，具有较强的应用性和可操作性。

本课程主要介绍时间序列分析的基本理论和方法，包括AR 模型，MA 模型，ARMA 模型，单位根检验法，平稳序列的模型识别方法、模型检验、优化、预测，非平稳时序模型，无季节效应的非平稳序列分析，有季节效应的非平稳序列分析，包括因素分解理论、指数平滑预测模型等时间序列分析理论和方法。

其次，R语言不仅是一款统计软件，还是一个可以进行交互式数据分析和探索的强大平台，金融、经济、医疗、数据挖掘等诸多领域都基于R研发它们的分析方法。

在这个平台上，时间序列分析方法可以非常便捷地嵌入其他领域的研究中，成为各行业实务分析的基础方法。

最重要的一点是，由于R语言的开放性和资源共享性，它可以汇集全球R用户的智慧和创造力，以惊人的速度发展。

在R平台上，新方法的更新速度是以周为单位计算的，这是传统统计软件所无法比拟的。

arma的特征方程一、介绍ARMA模型（Autoregressive Moving Average Model）是一种常用的时间序列分析方法，它将自回归模型（AR）和移动平均模型（MA）结合起来，能够较好地描述时间序列数据中的相关关系和随机波动。

ARMA模型的特征方程是其重要的数学表达式之一，本文将对ARMA模型及其特征方程进行详细介绍。

二、ARMA模型1. AR模型自回归模型是指时间序列数据中当前时刻的值与其过去若干个时刻的值之间存在线性相关关系。

具体地，假设$y_t$表示时间为$t$时刻的观测值，则AR(p)模型可以表示为：$$y_t=\phi_1 y_{t-1}+\phi_2 y_{t-2}+\cdots+\phi_p y_{t-p}+\epsilon_t$$其中$\phi_1,\phi_2,\cdots,\phi_p$是待估计的系数，$\epsilon_t$是噪声项。

2. MA模型移动平均模型是指时间序列数据中当前时刻的值与其过去若干个噪声项之间存在线性相关关系。

具体地，假设$y_t$表示时间为$t$时刻的观测值，则MA(q)模型可以表示为：$$y_t=\epsilon_t+\theta_1 \epsilon_{t-1}+\theta_2 \epsilon_{t-2}+\cdots+\theta_q \epsilon_{t-q}$$其中$\theta_1,\theta_2,\cdots,\theta_q$是待估计的系数，$\epsilon_t$是噪声项。

3. ARMA模型ARMA模型将自回归模型和移动平均模型结合起来，可以描述时间序列数据中的相关关系和随机波动。

具体地，假设$y_t$表示时间为$t$时刻的观测值，则ARMA(p,q)模型可以表示为：$$y_t=\phi_1 y_{t-1}+\phi_2 y_{t-2}+\cdots+\phi_p y_{t-p}+\epsilon_t+\theta_1 \epsilon_{t-1}+\theta_2 \epsilon_{t-2}+\cdots+\theta_q \epsilon_{t-q}$$其中$\phi_1,\phi_2,\cdots,\phi_p$和$\theta_1,\theta_2,\cdots,\theta_q$是待估计的系数，$\epsilon_t$是噪声项。