计量经济学ARCH模型
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时间序列模型时间序列分析是现代计量经济学的重要内容,是研究经济变量的动态特征和周期特征及其相关关系的重要工具,被广泛应用经济分析和预测中。
时间序列按其平稳性与否又分为平稳时间序列和非平稳时间序列。
1.ARMA与ARCH模型2.协整与误差修正模型3.向量自回归模型1第五讲ARMA与ARCH模型本讲中将讨论时间序列的平稳性(stationary)概念及自回归模型(Autoregressive models)、移动平均模型(Moving average models)、自回归移动平均模型(Autoregressive moving average models)、自回归条件异方差模型(Autoregressivec conditional Heteroscedasticity models)的识别、估计、检验、应用。
23一、时间序列的平稳性(一)平稳时间序列所谓时间序列的平稳性,是指时间序列的统计规律不会随着时间的推移而发生变化。
严格地讲,如果一个随机时间序列,对于任何时间,都满足下列条件:t y t Ⅰ)均值;()t E y μ=∞ Ⅱ)方差,是与时间无关的常数;22()()t t Var y E y μσ=-=t Ⅲ)自协方差,是只与时期间隔有关,{}(,)t t k t t k k Cov y y E y y μμγ--=--=()()k 与时间无关的常数。
t4则称该随机时间序列是平稳的。
生成该序列的随机过程是平稳过程。
例5.1.一个最简单的随机时间序列是一具有零均值同方差的独立分布序列:= ~该序列常被称为是一个白噪声(white noise )。
t y t εt ε2(0,)iid σ 由于具有相同的均值与方差,且协方差为零,满足平稳性条件,是平稳的。
t y 例5.2.另一个简单的随机时间列序被称为随机游走(random walk ):~,是一个白噪声。
1t t t y y ε-=+t ε2(0,)iid σ 容易判断该序列有相同的均值:,但是方差,即1()()t t E y E y -=2()t Var y t σ=的方差与时间t 有关而非常数,它是一非平稳序列。
ARCH 模型不确定性是现代经济和金融理论经常涉及到的一个焦点问题。
例如,宏观经济波动的不确定性、金融市场上收益的不确定性以及外汇市场上各国汇率的不确定性等。
在模型分析中,经济或金融变量的不确定性一般用方差来进行描述和度量。
而且为了分析简洁,通常对模型作出一些假定,例如在回归模型中假定随机扰动项满足零均值、同方差和互不相关。
然而,实践表明,许多经济时间序列在经历一段相对平稳的时期后,都有非常大的波动。
如图,沪深股票市场日收益率变异情况就具有这种特性。
在这种情况下,同方差假定是不恰当的。
在这种情况下,人们关心的是如何预测序列的条件方差。
例如,作为资产持有者,他既关心收益率的预测值,同时也关心持有期内方差的大小。
如果一位投资者计划在第 t 时期买入某项资产,在第 t+1 时期售出,则无条件方差(即方差的长期预测值)对他来讲就不重要了。
对于这一类问题,可以使用自回归条件异方差模型 (autoregressive conditiona heteroskedastic model ,简称 ARCH 模型)来进行分析。
最早的 ARCH 模型是由 Robert Engle 于 1982 年建立的,因此它的发展历史不长。
但是,这种模型及其各种推广形式已被广泛应用于经济和金融数据序列的分析,ARCH 模型族已成为研究经济变量变异聚类特性的有效工具。
第一节 ARCH 模型的概念与性质 1、ARCH 过程ARCH 模型的一般性定义如下。
假设时间序列{}t y 服从如下回归模型:'t t ty x u ξ=+(8.1.1)其中 t x 是外生变量向量,它可以包含被解释变量的滞后项,ξ是回归参数向量。
如果扰动项序列{}t u 满足:11|~(0,)(,,)t t t t t t q u N h h h u u ---Ω= (8.1.2)其中:11122{,',,'}t t t t t y x y x -----Ω= 为t 时期以前的信息集。
时间序列计量经济学模型概述时间序列计量经济学模型是在经济学研究中广泛使用的一种方法,用于分析经济变量随时间的变化。
该模型基于时间序列数据,即经济变量在一段时间内的观测值。
时间序列计量经济学模型的核心是建立经济变量之间的关系,以解释和预测经济现象的变化。
其中最常用的模型是自回归移动平均模型(ARMA)、自回归条件异方差模型(ARCH)和季节性时间序列模型。
自回归移动平均模型(ARMA)是一个包含自回归项和移动平均项的线性模型。
该模型以过去的观测值和随机项为输入,预测当前观测值。
ARMA模型基于假设,即经济变量的行为受到历史观测值的影响。
自回归条件异方差模型(ARCH)是一种考虑了随时间变化方差的模型。
该模型通过引入一个条件异方差项,模拟经济变量中的波动性。
ARCH模型的应用范围广泛,特别是在金融市场波动性分析中。
季节性时间序列模型用于分析具有明显季节性特征的经济变量,如销售额、就业人数等。
这些模型通常基于季节、趋势和随机成分的组合,以预测未来观测值。
在建立时间序列计量经济学模型时,常常需要进行模型识别、参数估计和模型诊断等步骤。
识别模型的目标是确定适当的模型结构,参数估计则是利用历史数据估计模型的参数值。
模型诊断用于检验模型的拟合程度和误差分布是否符合模型假设。
时间序列计量经济学模型在经济研究中有广泛的应用,例如预测未来经济指标、分析经济周期和波动性、评估政策效果等。
它提供了一种量化的方法,使经济学家可以更好地理解和解释经济变量的演变。
时间序列计量经济学模型是经济学研究中一种重要的统计工具,广泛应用于宏观经济、金融市场和企业经营等领域。
它可以帮助我们理解和解释经济变量随时间的变化规律,进行预测和政策分析。
本文将进一步探讨时间序列计量经济学模型的相关概念和应用。
在构建时间序列计量经济学模型之前,首先需要了解时间序列数据的特点。
时间序列数据是按照时间顺序排列的一系列观测值,通常具有趋势性、季节性、周期性和随机性等特征。
计量经济学经典eviews ARCH 和GARCH 估计本章讨论的工具是建立变量的条件方差或变量波动性模型。
自回归条件异方差((Autoregressive Conditional Heteroscedasticity Model ,ARCH )模型是特别用来建立条件方差模型并对其进行预测的。
ARCH 模型由Engle (1982)提出,并由Bollerslev(1986)发展成为GARCH(Generalized ARCH)——广义自回归条件异方差。
这些模型被广泛的应用于经济学的各个领域。
尤其在金融时间序列分析中。
§16.1 ARCH 的说明ARCH 的主要思想是时刻t 的ε的方差(= σ 2)依赖于时刻(t ─ 1)的平方误差的大小,即依赖于21-t ε。
t t k k t t X X Y εβββ++++= 110 (1)并假设在时刻(t-1)所有信息的条件下,干扰项的分布是:t ε~())(,02110-+t N εαα (2) 即t ε遵循以0为均值,)(2110-+t εαα为方差的正态分布。
由于(2)中的t ε的方差依赖于前期的平方干扰,我们称它为ARCH(1)过程。
然而,容易加以推广,一个ARCH (p )过程可以写为:222221102)var(p t p t t t t ---++++==εαεαεαασε (3)如果误差方差中没有自相关,就会有H 0:021====p ααα 。
这时02)var(ασε==t ,从而得到误差方差的同方差性情形。
恩格尔曾表明,容易通过以下的回归去检验上述虚拟假设:222221102ˆˆˆˆˆp t p t t t ---++++=εαεαεααε(4) 其中,t εˆ表示从原始回归模型(1)估计得到的OLS 残差。
一、GARCH (1,1)模型在标准化的GARCH(1,1)模型中:t t t x y εγ+= (16.1)21212--++=t t t βσαεωσ (16.2)(16.1)中给出的均值方程是一个带有误差项的外生变量函数。
第十讲 ARCH 模型及其扩展一、数学准备:迭代期望定律我们在第二讲中的笔记部分涉及到迭代期望定律。
作为复习,此处把该定律再展示一次。
如果信息集Θ⊆Ω,则有][()()E E X E X ΩΘ=Θ,此即迭代期望定律。
为了理解上述等式,考虑一个极端情况:Ω包含了全部的信息,则基于信息集Ω对x 的预测将没有任何预测误差,即有:()E X X Ω=,因此必有][()()E E X E X ΩΘ=Θ。
另外,无条件期望所对应的信息集是空集,因此按照迭代期望定律必有:[()]()E E XE X Ω=。
二、ARCH 模型考虑如下一个模型:01t t t y x φφε=++ (1)其中t tv ε=t v 是白噪声,方差为21vδ=;t v 和(1)t i i ε-≥相互独立;0110,,...,0,1ppi i a a a a =>≥<∑。
对上述模型,可以验证: (1))0(t E ε=练习:证明上式。
(2))0,0(t t i i E εε-=≠,即误差项序列无关。
证明:首先,,...,,...,1212,,...,,,...,)))0(((t t t t i t i t i t p t i t t t p t i t t E E E εεεεεεεεεεεεεε-----------=== 其次,按照迭代期望定律有:,...,12,,...,)])[((t t t i t i t p t i t t E E E εεεεεεεε------=因此有:)0,0(t t i i E εε-=≠(3)201)1(tpii a a E ε==-∑证明:22220011[()]())(tppt i t i i t i i i v a a a a E EE εεε--==+=+=∑∑令2)(t t x E ε=,则有差分方程:01t t i pi i x a a x -==+∑由于11,...,0,1ppi i a a a =≥<∑,故上述差分方程满足平稳性的充分条件:11pii a =<∑(参见第八讲附 录),因此,当t 趋于无穷大时t x 收敛于均衡值x*,其中01pi i xa a x**==+∑,即11pii a a x*==-∑。
ARCH 学习1. ARCH 模型 定义:均值方程t t ε= ~..t i i d ν 2()0()1t t E E νν== 01at j t jj h ααε-==+∑ 特性:A.无条件均值 B.条件均值 C.无条件方差 D.条件方差高铁梅版本总结自回归条件异方差(Autoregressive Conditional Heteroscedasticity Model , ARCH)模型是特别用来建立条件方差模型并对其进行预测的。
自相关的问题是时间序列数据所特有,而异方差性是横截面数据的特点,但时间序列同样也存在异方差特征,在金融数据上这一特征很明显。
为了刻画这种相关性,恩格尔提出自回归条件异方差(ARCH)模型。
ARCH 的主要思想是时刻 t 的ut 的方差(= σ2 t )依赖于时刻(t -1)的扰动项平方的大小,即依赖于 û2t - 1 。
ARCH 模型如果 ut 的均值为零,对 y t 取基于(t -1)时刻的信息的期望,即Et -1(yt ),有如下的关系: 即第一个方程式为均值方程。
假设在时刻 ( t -1 ) 所有信息已知的条件下,扰动项 ut 的条件分布是:~ 也就是,ut 遵循以0为均值,(α0+α1u 2t-1 )为方差的正态分布。
由于(6.1.7)中 ut 的方差依赖于前期的平方扰动项,我们称它为ARCH(1)过程: 通常用极大似然估计得到参数γ0, γ1, γ2, ⋯⋯, γk , α0, α1的有效估计。
容易加以推广,ARCH (p )过程可以写为: (6.1.8) 这时方差方程中的(p +1)个参数α0, α1, α2, ⋯⋯, αp 也要和回归模型中的参数γ0, γ1, γ2, ⋯⋯, γk 一样,利用极大似然估计法进行估计。
如果(6.1.8)中方差不存在异方差,则02)var(ασ==t t u即: 相应的检验,对(6.1.8)建立方程,如果显著为0,即不存在异方差,否则存在异方差,等价于存在ARCH 效应。
精品文档第7章、ARCH模型和GARCH模型研究内容:研究随时间而变化的风险。
(回忆:Markowitz均值-方差投资组合选择模型怎样度量资产的风险)随意编辑精品文档本章模型与以前所学的异方差的不同之处:随机扰动项的无条件方差虽然是常数,但是条件方差是按规律变动的量。
波动率的聚类性(volatility clustering):一段时间内,随机扰动项的波动的幅度较大,而另外一定时间内,波动的幅度较小。
如图,随意编辑精品文档0.80.60.40.20.0-0.2500100015002000随意编辑精品文档随意编辑精品文档随意编辑§1、ARCH 模型1、条件方差多元线性回归模型:t t t y X βε=+条件方差或者波动率(Condition variance ,volatility )定义为精品文档随意编辑211var ()var(|)t t t t t σεεψ--≡=其中1t ψ-是信息集。
精品文档随意编辑2、ARCH 模型的定义Engle (1982)提出ARCH 模型(autoregressive conditional heteroskedasticity ,自回归条件异方差)。
ARCH(q)模型:t t t y βε=+x (1)t ε的无条件方差是常数,但是其条件分布为21|(0,)t t t N εψσ-:精品文档随意编辑22211t t q t q σωαεαε--=+++L (2) 其中1t ψ-是信息集。
方程(1)是均值方程(mean equation )✓ 2t σ:条件方差,含义是基于过去信息的一期预测方差方程(2)是条件方差方程(conditional variance equation ),由二项组成精品文档随意编辑✓ 常数ω✓ ARCH 项2t i ε-:滞后的残差平方习题: 方程(2)给出了t ε的条件方差,请计算t ε的无条件方差。
精品文档随意编辑证明:利用方差分解公式:Var(X) = Var Y [E(X|Y)] + E Y [Var(X|Y)]由于21|(0,)t t t N εψσ-:,所以条件均值为0,条件方差为2t σ。