第八章时间序列分析下09统计学

统计学时间序列分析时间序列是经济学、金融学和其他社会科学领域中的一个重要分析对象。

通过对时间序列数据的分析，我们可以揭示数据之间的关系、趋势和周期性，从而为决策提供有力的支持和预测。

统计学时间序列分析是一种应用数学方法的工具，用于对时间序列数据进行建模和预测。

一、时间序列的基本概念时间序列是按时间顺序排列的一系列观测值的集合。

在时间序列分析中，我们关注数据之间的内在关系，而忽略其他因素的影响。

时间序列数据通常具有以下特征：1. 趋势性：时间序列数据的长期变化趋势。

2. 季节性：时间序列数据在一年内固定时间段内的重复模式。

3. 循环性：时间序列数据中存在的多重周期性波动。

4. 随机性：时间序列数据中的不规则、无法预测的波动。

二、时间序列分析的方法在进行时间序列分析时，我们可以采用以下方法来揭示数据的内在规律：1. 描述性统计分析：通过计算数据的均值、方差、相关系数等指标，对数据的整体特征进行描述。

2. 图表分析：通过绘制折线图、柱状图等图表，展示时间序列数据的变化趋势和周期性。

3. 分解模型：将时间序列数据分解为趋势项、季节性项和残差项，以揭示数据的内在结构。

4. 平滑法：通过移动平均法、指数平滑法等方法，消除时间序列数据的随机波动，从而揭示趋势和季节性成分。

5. 自回归移动平均模型(ARIMA)：ARIMA模型是一种常用的时间序列分析方法，可以对数据进行预测和建模。

它综合考虑了自回归、移动平均和差分的影响因素。

三、时间序列分析的应用领域时间序列分析广泛应用于经济学、金融学、市场调研等领域，具体应用包括：1. 经济预测：通过对经济数据进行时间序列分析，可以预测未来的经济发展趋势，为政府决策提供参考。

2. 股票市场分析：时间序列分析可以帮助分析师预测股票市场的走势，制定投资策略。

3. 需求预测：通过对销售数据进行时间序列分析，可以预测产品的需求量，为企业的生产和供应链管理提供指导。

4. 天气预测：通过对气象数据进行时间序列分析，可以预测未来的天气状况，为农业、旅游等行业提供参考。

第⼋章时间序列分析第⼋章时间序列分析与预测【课时】6学时【本章内容】§ 时间序列的描述性分析时间序列的含义、时间序列的图形描述、时间序列的速度分析§ 时间序列及其构成分析时间序列的构成因素、时间序列构成因素的组合模型§ 时间序列趋势变动分析移动平均法、指数平滑法、模型法§ 时间序列季节变动分析[原始资料平均法、趋势-循环剔除法、季节变动的调整§ 时间序列循环变动分析循环变动及其测定⽬的、测定⽅法本章⼩结【教学⽬标与要求】1.掌握时间序列的四种速度分析2.掌握时间序列的四种构成因素3.掌握时间序列构成因素的两种常⽤模型4.掌握测定长期趋势的移动平均法5.了解测定长期趋势的指数平滑法6.；7.掌握测定长期趋势的线性趋势模型法8.了解测定长期趋势的⾮线性趋势模型法9.掌握分析季节变动的原始资料平均法10.掌握分析季节变动的循环剔出法11.掌握测定循环变动的直接法和剩余法【教学重点与难点】1.对统计数据进⾏趋势变动分析，利⽤移动平均法、指数平滑法、线性模型法求得数据的长期趋势；2.对统计数据进⾏季节变动分析，利⽤原始资料平均法、趋势－循环剔除法求得数据的季节变动；3.对统计数据进⾏循环变动分析，利⽤直接法、剩余法求得循环变动。

【导⼊】；很多社会经济现象总是随着时间的推移不断发展变化，为了探索现象随时间⽽发展变化的规律，不仅要从静态上分析现象的特征、内部结构以及相互关联的数量关系，⽽且应着眼于现象随时间演变的过程，从动态上去研究其发展变动的过程和规律。

这时需要⼀些专门研究按照时间顺序观测的序列数据的统计分析⽅法，这就是统计学中的时间序列分析。

通过介绍⼀些时间序列分析的例⼦，让同学们了解时间序列的应⽤，并激发学⽣学习本章知识的兴趣。

1.为了表现中国经济的发展状况，把中国经济发展的数据按年度顺序排列起来，据此来研究。

2.公司对未来的销售量作出预测。

这种预测对公司的⽣产进度安排、原材料采购、存货策略、资⾦计划等都⾄关重要。

第八章 时间序列分析二、单项选择题1.根据时期数列计算序时平均数应采用（ C ）。

A 、几何平均法 B.加权算术平均法 C.简单算术平均法 D.首末折半法2.间隔相等的时点数列计算序时平均数应采用（D ）。

A.几何平均法B.加权算术平均法C.简单算术平均法D.首末折半法3.数列中各项数值可以直接相加的时间数列是（B ）。

A.时点数列B.时期数列C.平均指标动态数列D.相对指标动态数列4.时间数列中绝对数列是基本数列，其派生数列是（D ）。

A. 时期数列和时点数列B. 绝对数时间数列和相对数时间数列C. 绝对数时间数列和平均数时间数列D.相对数时间数列和平均数时间数列5.下列数列中哪一个属于动态数列（ D ）。

A.学生按学习成绩分组形成的数列B.工业企业按地区分组形成的数列C.职工按工资水平高低排列形成的数列D.出口额按时间先后顺序排列形成的数列6.已知某企业1月、2月、3月、4月的平均职工人数分别为190人、195人、193人和201人。

则该企业一季度的平均职工人数的计算方法为（B ）。

7.说明现象在较长时期内发展的总速度的指标是（C ）。

A 、环比发展速度 B.平均发展速度 C.定基发展速度 D.环比增长速度8.已知各期环比增长速度为2%、5%、8%和7%，则相应的定基增长速度的计算方法为（A ）。

A.（102%×105%×108%×107%）-100%B. 102%×105%×108%×107%C. 2%×5%×8%×7%D. （2%×5%×8%×7%）-100%4201193195190+++、A 3193195190++、B 1422011931952190-+++、C 422011931952190+++、D9.平均发展速度是（ C ）。

A.定基发展速度的算术平均数B.环比发展速度的算术平均数C.环比发展速度的几何平均数D.增长速度加上100%10.若要观察现象在某一段时期内变动的基本趋势,需测定现象的（ C ）。

第5章时间序列分析5.1时间序列的基本问题5.1.1时间序列的概念时间序列是指反映客观现象的同一指标在不同时间上的数值，按时间先后顺序排列而形成的序列，它由两个基本要素组成：一个是现象的所属时间；另一个是反映该现象的同一指标在不同时间条件下的具体数值。

也称为时间数列，或动态数列。

时间序列的一般形式是：例如，表5.1是一个国内生产总值及其部分构成统计表。

表时间序列可以描述客观现象发展变化的状况、过程和规律，利用时间序列资料可以计算一系列动态分析指标，通过时间序列分析，可以揭示客观现象发展变化的趋势，为预测、决策提供依据。

5.1.2时间序列的分类时间序列可以分为绝对数时间序列、相对数时间序列和平均数时间序列三种。

其中绝对数时间序列是最基本的时间序列，其余两种是在其基础上派生的。

1、绝对数时间序列，简称绝对序列：它是把同一总量指标在不同时间上的数值按时间先后顺序排列而形成的时间序列。

绝对序列反映现象在不同时间上所达到的总量及其增减变化的过程。

绝对序列有时期序列和时点序列两种。

时期序列是由时期绝对数数据所构成的时间序列，其中的每个数值反映现象在一段时间内发展过程的总量。

时点序列是由时点绝对数数据所构成的时间序列，其中的每个数值反映现象在某一时点上所达到的水平。

时期序列中的各个数数值可以相加，各个数数值的和表示了在所对应的时期之内事物及其现象的发展总量。

而时点序列中各个数数值相加通常没有明确的意义；时期序列中各项数值的大小与所包括的时期长短有直接关系，时点序列中各数数值与其时点间隔长短没有直接关系。

2、相对数时间序列：它是把一系列同类的统计相对数按照时间先后顺序排列起来而形成的时间序列，反映事物之间对比关系的变化情况。

3、平均数时间序列：它是把一系列同类的统计平均数按照时间先后顺序排列起来而形成的时间序列，表现事物一般水平的变化过程的发展趋势。

参看上表格。

5.1.3编制时间序列的原则编制时间序列的目的是要通过对序列中各个时期指标值进行比较，以达到研究客观现象的发展变化状况、过程及其规律。

第八章、非平稳时间序列分析很多时间序列表现出非平稳的特性：随机变量的数学期望和方差随时间的变化而变化。

宏观经济数据形成的时间序列中有很多是非平稳时间序列。

非平稳时间序列与平稳时间序列具有截然不同的特征，研究的方法也很不一样。

因此，在对时间序列建立模型时，必须首先进行平稳性检验，对于平稳时间序列，可采用第七章的方法进行分析，对于非平稳时间序列，可以将采用差分方法得到平稳时间序列，然后采用平稳时间序列方法对差分数据进行研究，对于多个非平稳时间序列则可以采用协整方法对其关系进行研究。

8.1 随机游动和单位根8.1.1随机游动和单位根如果时间序列t y 满足模型t t t y y ε+=-1 （8.1）其中t ε为独立同分布的白噪声序列， ,2,1,)(2==t Var t σε，则称t y 为标准随机游动（standard random walk ）。

随机游动表明，时间序列在t 处的值等于1-t 时的值加上一个新息。

如果将t y 看作一个质点在直线上的位置，当前位置为1-t y ，则下一个时刻质点将向那个方向运动、运动多少（t ε）是完全随机的，既与当前所处的位置无关（t ε与1-t y 不相关），也与以前的运动历史无关（t ε与 ,,32--t t y y 不相关），由质点的运动历史和当前位置不能得出下一步运动方向的任何信息。

这便是 “随机游动”的由来。

随机游动时间序列是典型的非平稳时间序列。

将（8.1）进行递归，可以得出010211y y y y t s s t t t t t t t +==++=+=∑-=----εεεε （8.2）。

如果初始值0y 已知，则可以计算出t y 的方差为2)(σt y Var t =。

由此看出随机游动在不同时点的方差与时间t 成正比，不是常数，因此随机游动是非平稳时间序列。

下图给出了随12机游动时间序列图：图8.1 随机游动时间序列图将随机游动（8.1）用滞后算子表示为t t y L ε=-)1( （8.3），滞后多项式为L L -=Φ1)(。

统计学中的时间序列分析时间序列是指按照时间顺序排列的数据序列。

时间序列的特点在于数据的变动与时间相关，它是统计学中一个重要的研究对象。

在统计学中，时间序列分析是一种通过观察、建模和预测时间序列数据的方法。

它可以用来了解数据的趋势、季节性和周期性，并且帮助我们预测未来的发展趋势。

I. 时间序列分析的基本概念时间序列分析涉及以下几个基本概念：1. 时间序列图：通过绘制数据随时间变化的图形，我们可以直观地观察到数据的趋势、季节性和周期性。

2. 趋势分析：趋势是指数据长期上升或下降的变化趋势。

趋势分析可以通过拟合线性回归模型或使用移动平均法等方法进行。

3. 季节性分析：季节性是指数据在一年中周期性地波动。

它可以通过计算季节指数或使用周期性模型如ARIMA模型来分析。

4. 周期性分析：周期性是指数据在超过一年的时间范围内存在的长期周期性波动。

周期性分析可以通过傅里叶分析等方法来实现。

II. 时间序列分析的方法时间序列分析中有多种方法可以用来处理和分析数据。

1. 平均法：通过计算数据的平均值，我们可以了解数据的整体水平和趋势。

2. 移动平均法：移动平均法是一种通过计算一段时间内的平均值来观察趋势的方法。

它可以消除数据的短期波动，更好地展示趋势的变化。

3. 指数平滑法：指数平滑法通过对数据赋予不同的权重来估计未来的趋势。

它在预测短期趋势方面较为有效。

4. 自回归移动平均模型（ARIMA）：ARIMA模型是一种广泛应用于时间序列分析的方法。

它结合了自回归和移动平均两种模型，可以更准确地预测趋势、周期和季节性。

III. 时间序列分析的应用时间序列分析在各个领域都有广泛的应用，包括经济学、金融学、气象学等。

1. 经济学：时间序列分析可以用来预测经济指标如GDP、通货膨胀率等的走势，帮助决策者做出合理的经济政策。

2. 金融学：时间序列分析在股票市场、外汇市场和债券市场的预测与决策中起着重要作用，可以帮助投资者判断市场的趋势和波动。

统计学中的时间序列分析与方法时间序列分析是统计学中一个重要的分析方法，用于研究一组随时间变化而发生的数据。

它包括了一系列的技术和模型，可以帮助我们理解和预测时间序列数据的行为和趋势。

本文将探讨时间序列分析的基本概念、常用方法和实际应用。

1. 时间序列的定义和特点时间序列是一组按时间顺序排列的数据，它们通常代表了某个变量（如销售额、股票价格等）在一段时间内的观测结果。

时间序列数据具有以下几个特点：- 时间依赖性：时间序列数据中的观测值往往与其前面和后面的观测值相关联。

- 季节性：某些时间序列数据会呈现出周期性的波动，比如每年销售额在圣诞季节通常会大幅增加。

- 趋势性：时间序列数据中可能存在长期的上升或下降趋势，反映了变量在时间上的演变。

2. 时间序列分析的步骤时间序列分析通常包括以下几个步骤：（1）数据收集：收集并整理时间序列数据，确保数据的准确性和完整性。

（2）可视化分析：通过绘制时间序列图，观察数据的趋势、季节性和异常点等特征。

（3）平稳性检验：时间序列分析中的大部分方法要求数据是平稳的，因此需要对数据进行平稳性检验。

（4）模型拟合：选择适合数据的模型，常用的模型包括ARIMA模型、指数平滑模型等。

（5）模型诊断：对已拟合的模型进行检验和评估，确保模型的有效性和合理性。

（6）预测和应用：利用已建立的模型对未来的数据进行预测和应用，帮助决策和规划。

3. 常用的时间序列分析方法（1）移动平均法：通过计算连续时间段内数据的平均值，消除季节性和随机波动，揭示出数据的趋势。

（2）指数平滑法：利用加权平均的方法，对时间序列数据进行平滑处理，预测未来的趋势。

（3）自回归移动平均模型（ARIMA）：是一种广泛应用的时间序列分析模型，它结合了自回归（AR）和移动平均（MA）两种方法，可以对数据进行拟合和预测。

（4）季节性分解法：将时间序列数据分解为趋势、季节和随机分量，进而分析和预测各个分量的特征。

（5）趋势分析法：通过拟合多项式曲线或指数曲线，捕捉数据的长期趋势，进行长期预测。