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本文从实践角度讨论了季节性单位根。我们考虑一些时间序列 ,例如道路上的交通流量,
- > plot(T,X,type="l")
- > reg=lm(X~T)
- > abline(reg,col="red")
如果存在趋势,我们应该将其删除,然后处理残差
- > Y=residuals(reg)
- > acf(Y,lag=36,lwd=3)
我们可以看到这里有一些季节性。第一个策略可能是假设存在季节性单位根,因此我们考虑 ,我们尝试找到ARMA模型。考虑时间序列的自相关函数,
- > Z=diff(Y,12)
- > acf(Z,lag=36,lwd=3)
或偏自相关函数
第一个图可能建议MA(1),而第二个图可能建议AR(1)时间序列。我们都尝试。
- arima
- Coefficients:
- ma1 intercept
- -0.2367 -583.7761
- s.e. 0.0916 254.8805
- sigma^2 estimated as 8071255: log likelihood = -684.1, aic = 1374.2
可以认为是白噪声(如果您不确定,请尝试 Box-Pierce或Ljung-Box 测试)。
- arima
- Coefficients:
- ar1 intercept
- -0.3214 -583.0943
- s.e. 0.1112 248.8735
- sigma^2 estimated as 7842043: log likelihood = -683.07, aic = 1372.15
也可以视为白噪声。到目前为止,我们有
对于一些白噪声 。这表明以下的SARIMA结构 ,
- arima
- Coefficients:
- ar1
- -0.2715
- s.e. 0.1130
- sigma^2 estimated as 8412999: log likelihood = -685.62, aic = 1375.25
现在,如果我们认为我们没有季节性单位根,而在AR结构中只是一个大的自回归系数。让我们尝试类似
自然而然的猜测是该系数应该(可能)接近于1。让我们尝试一下
- arima
- Coefficients:
- ar1 sar1 intercept
- -0.1629 0.9741 -684.9455
- s.e. 0.1170 0.0115 3064.4040
- sigma^2 estimated as 8406080: log likelihood = -816.11, aic = 1640.21
这与我们先前(以某种方式)获得的结果具有可比性,因此我们可以假设该模型是一个有趣的模型。我们将进一步讨论:第一个系数可能是不重要的。
这两个模型有什么区别?
从(非常)长期的角度来看,模型是完全不同的:一个模型是平稳的,因此预测将趋向于平均值,而另一个模型则是按季节的,因此置信区间将增加。我们得到
> pre(model2,600,b=60000)
对于平稳的
> prev(model3,600,b=60000)
但是,使用这些模型进行的预测仅适用于短期范围。在这种情况下,这里的预测几乎相同,
> pre(model2,36,b=60000)
> pre(model3,36,b=60000)
现在,如果我们回到第二个模型,自回归系数可能被认为是不重要的。如果我们将其删除怎么样?
- Call:
- seasonal = list(order = c(1, 0, 0)
- Coefficients:
- sar1 intercept
- 0.9662 -696.5661
- s.e. 0.0134 3182.3017
- sigma^2 estimated as 8918630: log likelihood = -817.03, aic = 1640.07
如果我们看一下(短期)预测,我们得到
> pre(model,36,b=32000)
有什么区别吗?如果我们看一下预测结果数字,我们会得到
数字不同,但差异不大(请注意置信区间的大小)。这可以解释为什么在R中,当我们在自回归过程时 ,得到一个模型要估计的参数,即使其中不重要,我们通常也会保留它们来预测。
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