自回归移动平均模型解析

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自回归移动平均模型解析

第二章自回归移动平均模型

一些金融时间序列的变动往往呈现出一定的平稳特征,由 模型就是借助时间序列的随机性来描述平稳序列的相关性信息, 行建模和预测。

第一节ARMA 模型的基本原理

ARMA 模型由三种基本的模型构成:自回归模型( AR, Auto-regressive Model ),移动平 均模型(MA ,Moving Average Model )以及自回归移动平均模型 (ARMA ,Auto-regressive Moving Average Model )。

2.1.1自回归模型的基本原理 1. AR 模型的基本形式

AR 模型的一般形式如下:

办乂「1办」? 2办上 ....... \%申;t

其中,c 为常数项,'1, 2^ \模型的系数,;t 为白噪声序列。我们称上述方程为 p

阶自回归模型,记为 AR(p )。 2. AR 模型的平稳性

此处的平稳性是指宽平稳,即时间序列的均值,方差和自协方差均与时刻无关。 即若时

间序列{%}是平稳的,即 E(y t)=^, Var (y t

2

, Cov(y t , y —) =

为了描述的方便,对式(2.1 )的滞后项引入滞后算子。若

y t

二x t

j ,定义算子“ L ”,

r .

k

使得y t =Lx t =为4 L 称为滞后算子。由此可知,

L 人=X t±。

对于式子(2.1),可利用滞后算子改写为:

y t =c 丄%

2

L 2%

p

L P %

t

移项整理,可得:

(1- 丄- 2L 2

- - p L p

)y t 二c ;t

Box 和 Jenkins 创立的 ARMA 并由此对时间序列的变化进

AR(p)的平稳性条件为方程1 - 1L - qL2 -…-pL^0的解均位于单位圆外。

3.AR模型的统计性质

(1)AR模型的均值。

假设AR(p )模型是平稳的,对AR(p )模型两边取期望可得:

根据平稳序列的定义知,E(yJ = ? I ,由于随即干扰项为白噪声序列,所以E(;J = 0, 因此上式可化简为:

(1 - 1 - 2 -…- ')亠八0

1 一%-%―…_?p

(2)AR模型的方差。

直接计算AR( p)模型的方差较困难,这里引入Green函数。

AR(p )模型可以改写成如下形式:

y t

:(L)

设■ j…■ p为平稳AR(p )模型的反特征根,则

p

::J(L) =1一丄一2L2-川一p L p"【(1- 丄)。

i =1

进一步,

p k p p 『::

y t 亠.t k i(' i L V t k i 订;t「j = ' G j ;t_j

i=11—,-i L imj=o j=0im j =0

p

其中,k i为常数,G j八.k i■ i j,称为Green函数,因为'' p均在单位圆内,所

i =1

以Green函数是呈负指数下降的。

对上式两边取方差,可得:

C3O

2

var(y t) =、G j var( ;t_j)

j=0

由于随机干扰项为白噪声序列,所以var(;t_j)=匚2。因为Green函数是呈负指数下降,

-- 2

所以G j :::::,这说明平稳时间序列方差有界,且等于常数、G j务2。

j =0 j=P

(3)自协方差函数。

假设将原序列已经中心化,贝V E(y t) =0,则对AR( p)模型等号两边同时乘以

y t上(-k _1),两边取期望得:

E(ytytjJ = 土卜少―) jEWt^ytjJ …? pE(yt_pytjJ E(心…)

因为当期的随机干扰项与过去的时间序列值无关,所以:E(;t y t上)=0。因此,上式可以化为:

G二】「丄2—'……

其中r k,表示k阶自协方差。

2.1.2 移动平均模型的基本原理

1.MA模型的基本形式

MA模型的一般形式如下:

办=U J 」二2 ;2…乜2

其中,u为常数项,RC2…Jp为模型的系数,;t为白噪声序列。我们称上述方程为q 阶移动平均模型,记为MA(q)。

2、MA模型的可逆性

对于一个MA( q)模型:

y t = U ? ;t 7 2 宀2 2 …T q ;tT

将其写成滞后算子的形式:

y t-u=(1,丄F2,q L q);t

若方程1 ?? 1L2? Tq L q=0的根全部落在单位圆外,则称MA模型是可逆的。可逆性可以保证MA模型可以改写成:

'■■(L)(y t -u^ ’

即MA模型可以转化为AR模型,同时可以保证参数估计的唯一性。

3、MA模型的数字特征

(1)均值

当q :::::时,对于一般的MA (q)模型:

y t = U " ^-t J ^2 -t _2 L 入討_q

两边取期望,可得:

E(yJ = E(u ? “;2 I ;t, * L Vq ;t^)二u

即一般的MA(q)模型的期望值即为模型中的常数项。

(2)方差

对MA(q)模型,两边取方差:

Var (y t) =Var (u ? t ::勺;t」::*2 t _2 ?……为戈卫)=(1 W -……V );『

(3)协方差函数

r k 二Elyy上)=E[(u ?上T t」二t 2 ?…F ;t』)(u y T 2丄 V '… 為化简可得:匚2(1 V2;;?川v:),k =0 k二F卞1 ?川启山),0你"

0,k q

2.1.3自回归移动平均模型的基本原理

1、ARMA模型的基本形式

ARMA模型的一般形式如下:

y t 二C「2丫2 一? ;t 二1 ;2 二2 2 一二p ;tT

显然ARMA(p,q)模型可看成是AR(p)模型和MA(q)模型相结合的混合形式。

2、ARMA模型的平稳性和可逆性

对于一个ARMA(p,q)模型,

y t =C「1丫2「2人,…;t 二1 ;t J 二2 2 f p

将其写为滞后算子的形式:

(1 一丄一\L2-1_一p L p)y t 二c (1 JL ^L2L jq L q)t

两边同时除以(1 - ]L - ;L2-L-\L p)

y t 二亠冋(L);t

其中:

叫)二

由此可以看出,ARMA模型的平稳性完全取决于AR(p)模型的参数,与MA (q)模型的参数无关。

类似地,ARMA模型的可逆性完全取决于MA( q)模型的参数,与AR ( p)模型的参数无关。

3、ARMA模型的数字特征

(1)期望

对于一个一般的ARMA(p,q)模型两边同时取期望,化简得:

E(yJ =

(2)自协方差函数

厲=E(yt y 十)=E[(艺G J)(无Gj fl t*J]

<=0 j=0

=E[.一G i ?_ G j ;t _i ;t k _j ] i £ j £

□0

=二2 ''G i G i k

i £

第二节时间序列的相关性分析与平稳性

2.2.1时间序列的自相关系数

2.2.1.1自相关函数(ACF

1、AR(p)的自相关函数

在上一节中已经介绍了AR( p)模型的协方差函数满足下式:

r

k =人―2「心'.……「P—

由于自相关系数坯二土,因此:

r o

人二1凡丄-2

;k 2……

「P 凡』

该式表示自相关系数满足 p 阶差分方程。根据差分方程解的性质, 上差分方程的通解可 以写为:

p

珥k )八G

i=1

其中,C i 为任意不全为 0的常数, 是滞后多项式的反特征根。根据平稳性的性质, 闊灯:【。从自相关系数的一般形式可看出, 闻[:始终不为0,但是随着滞后阶数的增加,自 相关系数慢慢逼近 0,在图形上表现出一定的拖尾性。

2、MA 模型的自相关函数

根据上一节推导的 MA 模型的自协方差函数的表达式,

MA 模型的自相关函数表示为:

1, k =0

忙=丄=1 Fl ?川启/q 4

截尾的。

3、ARMA

模型的自相关函数

根据ARMA 模型的自协方差函数,不难得到 ARMA 模型的自相关函数:

QO

■./ 为 G j G i*

4 =」=

-----

k :.

、G i 2

i =0

由此可以看出,ARMA 模型的自相关函数不具有截尾性。事实上, ARMA 模型若满足可

逆性,其形式相当于一个无穷阶的 AR 模型,因此自相关函数与 AR 模型一样具有拖尾性。

2.2.1.2 偏自相关函数(PACF

1、偏自相关函数的定义

自相关函数卜;不能纯粹地表示 霜与之间的相关性,两者的相关性还会受到:辽-,亠..

;加护……■-的间接影响,为了单纯地表示 .■与 : 之间的相关性,这里引入偏自相关函数。 偏自相关函数表示在固定

……沁I 的情况下豁与聘出之间的相关性。下面介绍

,0 : k _q

1 V £ ?川応 0,k q

因此,当k>q 时,自相关函数为 0,也就是说MA (q )模型的自相关函数在 q 步以后是

偏自相关函数Lhj的计算方法。

设序列yt可由下回归方程估计:

y t =时y t i * 人2 y t 2 ■ IH ■ kk 丄y t 上 1. y t ±" a

根据回归方程的性质,式中估计系数翠慝即为偏自相关函数。为了估计回归系数,采用OLS方法,即

L = E( y t - k1y tl - ' k2 y t _2 「kk 丄y t _k _ ' kk y t Jk )达到取小。

对L关于各回归系数求偏导,可得到以下方程组:

::1 ,2「HI 'kk 讥

:2 = k1 i 1 :% k2 i 0 H I ' kk i k 2

―k

该方程组称为Yule- Wolker方程。根据自相关系数,求解Y-W方程即可得到偏自相关系数。

2、AR (p)的偏自相关函数

对于AR(p濮型,匕时,

P k

L ~ E((耳+-粥)斤可▼ g %%』尸

i=i j*

由于??与序列的滞后项无关,因此一:7 ,且当

:=打jP

"0,p 1::jEk

由此,AR(p)模型的偏自相关函数如愛在k>p后等于0,即AR(p)模型的偏自相关函数具有截尾性。事实上,AR模型偏相关函数的截尾性也可直接从该模型的表达式看出。AR( p) 模型实质上假设序列至多只与滞后p阶的值相关,因此偏自相关函数至多在p阶处非0。

3、MA (q)和ARMA ( p, q)的偏自相关函数

由于MA (q )和ARMA ( p, q)相当于无穷阶的AR模型,因此这两个模型的偏自相

关函数均不具有截尾性,而是拖尾性。

221.3 ARMA 模型自相关系数与偏自相关系数的估计与检验

根据以上分析,不同 ARMA 模型自相关系数与偏自相关系数的表现存在明显的差异。

表2.1给出了三类模型 ACF 与PACF 的特征。

因此,我们可以通过观察偏自相关函数来识别并确定

AR 模型的滞后阶数,通过自相关

函数来识别并确定 MA 模型的滞后阶数q 。那么对于给定的样本数据,如何估计样本 ACF 与

PACF 并从统计角度检验两者是否为 0呢?下面分别介绍 ACF 与PACF 的估计与检验。

1、样本ACF 与PACF 的估计与实现

而言,样本自协方差表示为:

1 T_k

%二百》侨一 0如+厂刃

j=i

其中「表示样本均值。 那么 SACF=.。

对于PACF 主要是利用 Yule- Wolker 方程求解。 当滞后阶数较大时,Y-W 方程直接计算较

难,目前多采用递推算法来求解。 2、样本ACF 与PACF 的显著性检验

若序列满足独立性,则由统计渐进分布的有关定理可知,当样本个数充分大时, PACF 均满足均值为0,方差1/T 的正态分布,即

因此若區|:;[?匸,|轨「:1.筠\匸,则可认为样本数据是独立的,即自相关系数

和偏自相关系数均不显著异于

0。该检验法即为正态检验法。

Portmanteau 检验法是联合检验法,即检验直到 k 阶的自相关系数是否同时为

0。该检

验法使用Q 统计量进行检验。Q 统计量具体形式为:

Q=T(T + 2)

》去

j=i

对于给定样本,只需估计样本的自协方差与方差, 将两者相除即可得到样本

ACF 具体

常用的检验方法主要包括两类:正态检验法和

Portmanteau 检验法。

ACF 和

其中T为样本容量,k为设定的滞后阶数。Q统计量服从诜I;;分布。当Q统计量超过设定的临界值时,就拒绝原假设,即序列至少存在k阶以内的自相关性。

2.2.2 时间序列平稳性检验

建立ARMA的前提是序列是平稳的。检验平稳性常用的方法主要有三种:经验法、自/偏自相关系数法、单位根检验法。

1经验法

经验法是通过观察图形的方式来初步判断时间序列是否平稳的。首先画出时间序列的

图形,如果该图形围绕某一直线上下以较小的幅度波动,则该序列一般是平稳的,否则是不

平稳的。

2、自/偏自相关系数法

由于ARMA模型的自/偏自相关系数要么是截尾的,要么是拖尾的,因此可以观察时间

序列的自/偏自相关图,如果时间序列的自/偏自相关系数从某个滞后期开始均与0无差异,可以认

为该时间序列是平稳的;若自/偏自相关系数衰减很慢,且与0存在明显的差异,贝U 时间序列是非

平稳的。

3、单位检验法

常用的单位根检验法主要包括DF检验法和ADF检验法。

(1) DF检验法

DF检验包括三种形式:

% 二九? ;t

y t 八y tv c ;t

% 二L y t4 c t t

其中,c为常数项,t表示线性趋势,随机干扰项独立同分布,且服从N (0,二2)。根据平稳性的概念,若序列y t是不平稳的,则回归系数防辺。一般乍:〉1较易识别。因此判断序列y t是否平稳,主要是判断是否为1。如果]=1,则说明序列存在单位根,是不平稳的,否则是平稳的。

yi = yn a

L y t = y t c 亠冷

.:y t = y t二c 亠E t ;t

其中,,因此可以将DF检验的原假设和备择假设分别为:

H。:

已::、:::0

相应的统计量为:

P

DF=^—

std(p)

DF的形式与t统计量相似,但是该统计量并不服从t分布,Dickey和Fuller(1979)给出了利用蒙特卡罗模拟方法模拟的临界值,因此该检验称为DF检验。DF检验是左侧检验,且不同形式的方程临界值是不同的。注意DF检验只有当时间序列为AR(1)过程时才有效。如果存在高阶滞后相关,那么将违背随机干扰项独立同分布的假设。因此,Dickey-Fuller提出来ADF检验来弥补DF检验的不足。

(2)ADF检验

假设时间序列存在p阶自相关,那么用p阶自回归方程来判断单位根,形式为:

y^ i y t丄;yt2 申;t

上式两边同时减去y t ,通过整理可得:

p丄

闷=讪丄、:i "y t^ ■ *

p p丄

其中,i T, S「-' j

i=±j=t-H

上述检验形式是在DF检验方程中加入了力的高阶滞后项,因此可以看成是DF检验的增广形式,简称ADF检验。与DF检验类似,ADF检验也存在三种形式,

p_L

?y t二讪1亠二':.汇?寸

i 士

p -L

"y t 二c f 、:i 3t 丄"

i 士

Pl

绍=c ?、:t ? Ty t 丄一二-i .-y t 丄? t

i .1

不难看出,当p=1时,ADF检验就是DF检验,因此DF检验是ADF检验的特例。

检验的原假设和备择假设为:

H o: 40

H i :匸:::0

即原假设为序列至少存在一个单位根,备择假设为序列不存在单位根。使用ADF检验时,应该注意如下几个问题:

首先,要确定合理的滞后阶数。

其次,因为检验统计量的临界值依赖于方程的形式,因此选择检验的方程形式很重要。

再者,如果检验的结果是拒绝原假设,那么原序列就不存在单位根,即原序列是平稳的;如果接受原假设,则序列是不平稳的,需要进行若干次差分,直到拒绝原假设,从而确定序

列单整的阶数。

例2.1 以2003年2月到2010年4月上证国债(交易代码000012 )月末收盘指数为原始数据进行分析。首先对指数序列取对数,然后对这个收益率序列进行单位根检验,结果如下:

表2.2上证综指收益率单位根检验表

Null Hypothesis: LSP has a unit root

Exogenous: Constant, Linear Trend

Lag Length: 0 (Automatic based on SIC, MAXLAG=11)

从检验结果来看,应该接受原假设,即认为该序列存在单位根。

第三节季节性ARMA模型

2.3.1 时间序列的季节性

GDP、消费支出等。它们在现实中,存在一些经济时间序列具有明显的季节性,比如

具有共同的特点:有规律,每年重复出现,表现为逐年同时期有相同的变化方向和大致相同

的变动幅度。一般我们认为季节性是一种对数据的干扰,在数据分析中通常将其过滤。那么

该如何识别时间序列的季节性。常用的分析方法是自相关图分析法。

观察时间序列的自相关图,如果是月度数据,可以观察滞后期为12、24、36……的自

相关系数;如果是季度数据,可以观察滞后期为4、8、12……的自相关系数。如果自相关

系数与0无差异,那么同月或者同季度之间不相关,即不存在季节性,否则该时间序列具有

季节性。值得注意的是,若时间序列的趋势性较强时,这种趋势性会掩盖季节性,因此分析季节性时,应该先消除时间序列的趋势性。

由于季节性是对数据的一种干扰,因此在数据分析中常常消除季节性。常用的处理季节性的方法主要包括三种:(1)移动平均法;(2)用X-11方法去掉时间序列的季节性;

(3)

采用逐期差分和季节差分,建立SARMA模型。下面先简单介绍一下移动平均法和X-11方法,再重点介绍SARMA模型。

1、移动平均法

移动平均法是将原时间序列的两个或多个时期的数据进行平均,用平均值代替原序列

值,以此来平滑周期性。假设周期长度为s,则在时点t上的移动平均值可以表示为:

s丄

' %丄

MA t=広

s

2、X-11方法

X-11方法最初是由美国人口普查局在1965年研究开发出来的方法。它的基本原理是滑动平均法法。这种方法能适应各经济指标的性质,并根据季节调整的目的进行相应的调整及进行算法的选择。

X-11方法包括两种模型:加法模型和乘法模型。

加法模型的基本形式为:

y t 二人S h U

乘法模型的基本形式为:

y t =T t S t I t D t

其中T t为趋势循环要素,S t为季节要素,I t为不规则变动要素,D t为周工作日变动要素。常用的是乘法模型,但注意乘法模型仅适用于时间序列数据为正的情况。

例2.2以江苏省2001年1月到2009年12月的每月的社会消费品零售总额为原始数

据,进行季节性分析。数据来源于中经网统计数据库。数据的时间序列图如下。

从图中可以看出,该序列存在一定的周期性季节性变动。采用X-11方法进行季节性调整,结果如下:SERIES0SA

从图中可以看出,经过调整,季节性因素与不规则因素得到了一定程度的消除。

2.3.2季节性ARMA模型

SARMA模型是在回归项中加入季节自回归项(SAR和季节移动平均项(SMA)来考虑季节性的。假设季节长度为S,则

SMA(q)(m)S的一般形式为:

y t -u =(1 nL ? PL2-Vq L q)(i ? Ps L S rs L2S - rs L mS)t

其中q为一般移动平均项的滞后阶数,m为季节性滞后阶数。

SAR( p)(k)沖勺一般形式为:

(1 一丄一2L2-1|1一p L P)(1—!S L S—2S L2S -1|1一kS L kS)y t ? I

S

SARMA的一般形式只需将SAR和SMA合并即可,简记为:SARMA(p,q)(k,m)。

为了进一步理解季节模型的特点,以滞后两阶的AR模型为例,无季节性的AR (2)模

型如下:

y t =c 叽2%N;t

用滞后算子表示:

(1 - 丄 - 2L2)y t= c ;t

对于带有季节性的季度数据,若k=1,则模型就会变成下式:

(1 -丄- 2L2)(1 - - L4)y t二c ;t

它等价于:

y t =c「办」」2%丄一勺心」y t_6 ;t

因此该季节性AR模型实质上具有稀疏系数的更高阶AR模型。

SARMA模型的自相关系数与偏自相关系数与普通的ARMA模型类似,只是ACF和PACF 的计算需要计算滞后期分别为S 2S……mS处的大小,性质与ARMA模型相同,即季节自回

归模型的季节偏相关函数按季节周期的增加而截尾;季节移动平均模型的季节自相关函数按

季节周期增加而截尾;混合的季节自回归移动平均模型的季节自相关函数和偏相关函数均按指数衰减。

例2.3引用例22的数据进行季节性分析。

为了便于分析,首先将数据取自然对数,然后进行差分去除趋势性。下图是新序列的自相关图,结果如下:

Autocorrelation Partial Correialion AC PAC Q-Stat Prob

从图中可以看出,该序列在滞后6期、12期处的自相关函数和偏自相关函数显著异于0,因此可认为该序列存在一个周期为6的季节性变动。建立ARMA模型时,可在模型中加

入周期为6的sar或sma项。

第四节ARMA模型的构建与Eviews实现

2.4.1 ARMA模型的具体构建步骤

ARMA模型的具体运用主要包括以下几个步骤:

1、判断序列的平稳性

由于ARMA模型只适用于平稳时间序列,因此在建立ARMA模型前首先要检验序列的平稳性。若序列是平稳的,则可以直接建立ARMA模型,特别当存在季节性时,应建立SARMA 模型。若序列是非平稳的,则应做差分使得序列变成平稳序列后才能建立ARMA模型。

2、ARMA模型滞后阶数的选择

一般根据自相关图和偏自相关图初步确定ARMA模型的滞后阶数可能取值,再根据各

可能滞后阶数估计ARMA模型的AIC或SC信息准则做进一步判断。

3、ARMA模型的参数估计与检验

ARMA模型参数主要是利用极大似然法进行估计。该模型的检验主要是对残差是否是白

噪声进行检验。

4、模型的预测

模型的预测包括动态预测和静态预测,其中动态预测是在给定样本值时往前多步预测,

其中样本区间长度不变,静态预测是给定部分样本值时往前一步预测,其中样本区间会发生调整。

2.3.2 ARMA模型在Eviews中的窗口实现

1判断序列的平稳性

根据前文的介绍,平稳性的判断主要包括三种方法:经验法、自相关图法和单位根检

验。经验法主要是观察时间序列图形。以例 2.1的数据为例,计算上证综指收益率序列,单

击工具栏中的View/Graph,显示图形如下:

从图可以看出,该序列基本在

0上下发生小幅度波动,因此从图形上可以初步判断该

序列是平稳的。

自相关图检验法是在序列显示窗口中单击view/correlogram,出现如下窗口:

SERIES01

选择最大滞后阶数,即可该序列的 ACF 、PACF 置信区间以及 Q 统计量。具体显示结

构可见下节的例表 2.4。

单位根检验主要是利用 DF 检验法或者 ADF 检验法。在序列显示窗口中单击 view/unit

root test …,即出现单位根检验窗口:

左上方test type 是选择单位根检验的方法, 默认的选项是 ADF 方法,此外还包括phillips- perron 、Dickey-Fuller GLS 等,主要是用来处理序列的异方差和自相关的。

下方Test for unit root in 是选择检验的对象,其中 差分序列,2nd differenee 表示二阶差分序列。

In elude in test equation 是选择检验的形式,其中 项,trend and intereept 是指同时包括趋势项和截距项,

势项。检验形式的选择往往是根据该序列的图形特征来确定, 若该序列在图形上无明显的趋 势且明显异于 0时,应选择intereept ;若该序列既无趋势也与 0无差异时,应选择 none ;

若序列呈现出一定的趋势性,则选择

trend and intereept 。

右下方lag length 是选择滞后阶数。User speeified 是用户自己定义滞后阶数, automatie

seleetion 是在maximum lags (最大滞后阶数) 范围内根据信息准则选择最优的滞后阶数,

中信息准则选项包括 Akaike Info Criterion (AIC ,默认)、Sehwarz info eriterion (SQ 、Hannan- Quinn eriterion 等,前两种最为常见。

选择各选项后,点击确定即出现单位根检验结果,可见示例

2.1中表2.2。在表中给出

了检验统计量t 的值和相应的p 值,t 值下方是1%、5%和10%显著性水平下的临界值。 若 t 值小于临界值,则应拒绝原假设,即原序列是平稳的,否则存在单位根。

level 表示原序列, 1st differenee 表示

intereept 是指检验方程中只包括截距 none 是既不包括截距项也不包括趋

2、ARMA 模型滞后阶数的选择与模型的估计

由于AR(p 濮型的偏自相关函数在 p 阶处截尾,MA(q)模型的自相关函数在 q 阶处截尾, 因此可以通过观察样本自相关函数和偏自相关函数的截尾特征来确定 择不同p 和q 的各种可能,再根据信息准则来筛选最优的滞后阶数。

AIC 和SC 定义分别为:

从AIC 和SC 的定义可以看出,残差方差增加或者滞后阶数增加都会使得 AIC 和SC 增加。

而增加滞后阶数往往会使得残差方差减少,

因此最优滞后阶数的选择应使在减少方差和减少

自由度之间进行权衡, 使得AIC 和SC 达到最小。值得注意的是,AIC 和SC 的基本形式类似, 但是SC 对于自由度损失的惩罚要大于

AIC 。

选择一组p 和q 后,对ARMA 模型进行估计。 点击主菜单中的 Quick/Estimate Equation , 弹出如下对话框:

确定 I [—取消

若估计AR(p)模型,在对话框中输入

y c ar(1)??….ar(p);若估计MA(q)模型,在对话框中

输入y c ma(1)…?ma(q);若估计 ARMA 模型,在 对话框 中输入y c ar(1) ??….ar(p) ma(1)??…ma(q)。再单击 OK 即可。也可以直接在命令行中输入

ls y c ar(1) ??….ar(p)

p 和q 的范围,从而选 常用的信息准则主要是

AK = log

2k

T

其中此表示残差, 表示样本容量, k 表示滞后阶数。

Specification tions

Eqpia.ti on speci £ication

Dependent variable followed by list of regressors and PEL terms, OR an e^plicit cn like

自回归AR模型、移动平均MA模型及自回归移动平均ARMA模型的比较分析

自回归AR模型、移动平均MA模型与自回归移动平均ARMA模型的比较分析 系统中某一因素变量的时间序列数据没有确定的变化形式,也不能用时间的确定函数描述,但可以用概率统计方法寻求比较合适的随机模型近似反映其变化规律。(自变量不直接含有时间变量,但隐含时间因素) 1.自回归AR(p)模型 (R:模型的名称P:模型的参数)(自己影响自己,但可能存在误差,误差即没有考虑到的因素) (1)模型形式(εt越小越好,但不能为0:ε为0表示只受以前Y的历史的影响不受其他因素影响) yt=φ1yt-1+φ2yt-2+……+φpyt-p+εt 式中假设:yt的变化主要与时间序列的历史数据有关,与其它因素无关; εt不同时刻互不相关,εt与yt历史序列不相关。 式中符号:p模型的阶次,滞后的时间周期,通过实验和参数确定;yt当前预测值,与自身过去观测值yt-1、…、yt-p是同一序列不同时刻的随机变量,相互间有线性关系,也反映时间滞后关系; yt-1、yt-2、……、yt-p同一平稳序列过去p个时期的观测值; φ1、φ2、……、φp自回归系数,通过计算得出的权数,表达yt依赖于过去的程度,且这种依赖关系恒定不变; εt随机干扰误差项,是0均值、常方差σ2、独立的白噪声序列,通

过估计指定的模型获得。 (2)识别条件 当k>p时,有φk=0或φk服从渐近正态分布N(0,1/n)且(|φk|>2/n1/2)的个数≤4.5%,即平稳时间序列的偏相关系数φk为p步截尾,自相关系数rk逐步衰减而不截尾,则序列是AR(p)模型。 实际中,一般AR过程的ACF函数呈单边递减或阻尼振荡,所以用PACF函数判别(从p阶开始的所有偏自相关系数均为0)。(3)平稳条件 一阶:|φ1|<1。二阶:φ1+φ2<1、φ1-φ2<1、|φ2|<1。φ越大,自回归过程的波动影响越持久。 (4)模型意义 仅通过时间序列变量的自身历史观测值来反映有关因素对预测目标的影响和作用,不受模型变量相互独立的假设条件约束,所构成的模型可以消除普通回归预测方法中由于自变量选择、多重共线性等造成的困难。 2.移动平均MA(q)模型 (1)模型形式 yt=εt-θ1εt-1-θ2εt-2-……-θpεt-p (2)模型含义 用过去各个时期的随机干扰或预测误差的线性组合来表达当前预测值。 AR(p)的假设条件不满足时可以考虑用此形式。

移动自回归平均模型分析中国股市价格走势

利用自回归移动平均模型分析中国股市价格走势 摘要:股市可以广泛地动员,积聚和集中社会的闲散资金,为国家经济建设发展服务,扩大生产建设规模,推动经济的发展,并收到“利用内资不借内债”的效果。也可以促进我国经济体制改革的深化发展,可以扩大我国利用外资的渠道和方式,增强对外的吸纳能力。 改革开放以来,经济发展为广大的投资者和人民大众带来很大的财富,因此投身股市的股民与机构越来越多。维持我国股市的正常运行,保障广大股民的利益,探究股票市场的发展规律,我们选取上海证券交易所的开盘价作为研究对象,通过建立ARMA 模型和GARCH 模型,对数据进行研究分析,研究股市价格走势与其前期的价格之间的联系。其结果对于引导投资者理性投资,认真分析股市走势具有一定的指导意义。 关键词:股票市场 自回归移动平均模型 价格走势 一、前言 改革开放以来,中国经济增长获得了令世人瞩目的成就。许多中外学者对中国经济增长的源泉进行了深入的研究,但是迄今为止各类研究多是侧重于各个时期投资水平或投资效率对经济增长的贡献,忽略了金融发展在经济增长中的作用,而金融部门对时间经济部门的影响举足轻重。众多学者从理论分析和实证检验的角度针对个体国家和多个国家以及不同行业和企业,并采用各种数据分析方法对金融发展与经济增长之间的关系进行深入和广泛的研究。 作为金融发展重要组成部分之一的股票市场自上世纪八十年代以来在全球范围内得到了日新月异的发展。我国证券市场从九十年代初建立以来也获得长足发展。股市发展对经济增长的促进作用大于传统的金融机构——银行的作用。本论文根据最近一段时间上证指数的收盘价(P )为数据来源,通过建立ARMA 模型和GARCH 模型,对数据进行研究分析,研究我国股票价格走势。这对于引导投资者理性投资具有一定的指导意义。 二、建立模型 首先要建立自回归移动平均模型,将上海证券交易所近日的收盘价作为时间序列数据,建立ARMA (p,q )模型为: t 11 22 1122 Y ... ... t t p t p t t q t q t c Y Y Y 建立的GARCH (p,q )模型为: 2 2222 2201122q 1122 p =+u u +u + t t t q t t t p …… 通过登录上海证券交易所网站,查询到上证指数连续交易日的每日收盘价(P ),从中选取自2012年2月15日到2012年4月27日之间共50个交易日的收盘价的相关数据,见表1-1所示。将数据导入Eviews 中,对数据进行相关分

自回归移动平均模型

第二章 自回归移动平均模型 一些金融时间序列的变动往往呈现出一定的平稳特征,由Box 和Jenkins 创立的ARMA 模型就是借助时间序列的随机性来描述平稳序列的相关性信息,并由此对时间序列的变化进行建模和预测。 第一节 ARMA 模型的基本原理 ARMA 模型由三种基本的模型构成:自回归模型(AR ,Auto-regressive Model ),移动平均模型(MA ,Moving Average Model )以及自回归移动平均模型(ARMA ,Auto-regressive Moving Average Model )。 2.1.1 自回归模型的基本原理 1.AR 模型的基本形式 AR 模型的一般形式如下: t p t p t t t y y y y εφφφ+++++=---Λ2211c 其中,c 为常数项, p φφφΛ21, 模型的系数,t ε为白噪声序列。我们称上述方程为p 阶自回归模型,记为AR(p )。 2.AR 模型的平稳性 此处的平稳性是指宽平稳,即时间序列的均值,方差和自协方差均与时刻无关。即若时间序列}{t y 是平稳的,即μ= )(t y E ,2)(σ=t y Var ,2),(s s t t y y Cov σ=-。 为了描述的方便,对式(2.1)的滞后项引入滞后算子。若1-=t t x y ,定义算子“L ”,使得1 -==t t t x Lx y , L 称为滞后算子。由此可知,k t t k x x L -=。 对于式子(2.1),可利用滞后算子改写为: t t p p t t t y L y L Ly y εφφφ+++++=Λ221c 移项整理,可得: t t p p y L L L εφφφ+=----c )1(221Λ AR(p )的平稳性条件为方程012 21=----p p L L L φφφΛ的解均位于单位圆外。 3.AR 模型的统计性质 (1)AR 模型的均值。 假设AR(p )模型是平稳的,对AR(p )模型两边取期望可得: ) c (E )(Ε2211t p t p t t t y y y y εφφφ+++++=---Λ 根据平稳序列的定义知,μ=)(E t y ,由于随即干扰项为白噪声序列,所以0)(E =t ε,因此上式可化简为: 021)1(φμφφφ=----p Λ 所以,p φφφφμ----= Λ210 1

移动平均法简单应用

移动平均法 移动平均法是一种简单平滑预测技术,它的基本思想是:根据时间序列资料、逐项推移,依次计算包含一定项数的序时平均值,以反映长期趋势的方法。因此,当时间序列的数值由于受周期变动和随机波动的影响,起伏较大,不易显示出事件的发展趋势时,使用移动平均法可以消除这些因素的影响,显示出事件的发展方向与趋势(即趋势线),然后依趋势线分析预测序列的长期趋势。 1. 移动平均法的基本理论①简单移动平均法 设有一时间序列,则按数据点的顺序逐点推移求出N个数的平均数,即可得到一次移动平均数: 式中为第t周期的一次移动平均数;为第t周期的观测值;N为移动平均的项数,即求每一移动平均数使用的观察值的个数。 这个公式表明当t向前移动一个时期,就增加一个新近数据,去掉一个远期数据,得到一个新的平均数。由于它不断地“吐故纳新”,逐期向前移动,所以称为移动平均法。 由于移动平均可以平滑数据,消除周期变动和不规则变动的影响,使得长期趋势显示出来,因而可以用于预测。其预测公式为: 即以第t周期的一次移动平均数作为第t+1周期的预测值。 ②趋势移动平均法当时间序列没有明显的趋势变动时,使用一次移动平均就能够准确地反映实际情况,直接用第t周期的一次移动平均数就可预测第t+1周期之值。但当时间序列出现线性变动趋势时,用一次移动平均数来预测就会出现滞后偏差。因此,需要进行修正,修正的方法是在一次移动平均的基础上再做二次移动平均,利用移动平均滞后偏差的规律找出曲线的发展方向和发展趋势,然后才建立直线趋势的预测模型。故称为趋势移动平均法。 设一次移动平均数为,则二次移动平均数的计算公式为: 再设时间序列从某时期开始具有直线趋势,且认为未来时期亦按此直线趋势变化,则可设此直线趋势预测模型为: 式中t为当前时期数;T为由当前0时期数t到预测期的时期数,即t以后模型外推 的时间;为第t+T期的预测值;为截距;为斜率。,又称为平滑系数。

3移动平均法

第二节移动平均法 移动平均法是根据时间序列资料,逐项推移,依次计算包含二定项数的序时平均数,以反映长期趋势的方法。当时间序列的数值由于受周期变动和不规则变动的影响,起伏较大,不易显示出发展趋势时,可用移动平均法,消除这些因素的影响,分析,预测序列的长期趋势。 移动平均法有简单移动平均法,加权移动平均法,趋势移动平均法,分别介绍如下: 一简单移动平均法 设时间序列为Y1,Y2,……YT……;简单移动平均法公式为: 式中:Mt为t期移动平均数;N为移动平均数的项数. 这公式表明:当T向前移动一个时期,就增加一个新近数据,去掉一个远期数据,得到一个新的平均数. ∴t-1+ M t=M t-1 这是它的递堆公式。当N较大时,利用递堆公式可以大大减少计算量。 由于移动平均可以平滑数据,消除周期变动和不规则变动的影响使长期趋势显示出来,因而可以用于预测: 预测公式为:y t+1=M t 即以第t期移动平均数作为第t+1期的预测值。 例1:某市汽车配件销售公司,某年1月至12月的化油器销量如表4-1所示。试用简单移动平均法,预测下年1月的销售量。 解:分别取N=3和N=5按列预公式 y t = y t+1= 计算3个月和5个月移动平均预测值,其结果如表: y t-y t-N y t-y t-N ^ ^ y t+y t-1+y t-2 3 y t+y t-1+y t-2+y t-3+y t-4 ^ 5

1002003004005006001 2 3 4 5 6 7 8 9101112 实际销售量3个月移动平均预测值 5个月移动平均预测值 由图可以看出,实际销售量的随机波动比较大,经过移动平均法计算以后,随即波动显著减小,即消除随机干扰。而且求取平均值所用的月数越多,即N 越大,修匀的程度也越大,波动也越小。但是,在这种情况下,对实际销售量真实的变化趋势反应也越迟钝。 反之,如果N 取的越小,对销售量真实变化趋势反应越灵敏,但修匀性越差,从而把随机干扰作为趋势反映出来。 因此,N 的选择甚为重要,N 应取多大,应根据具体情况作出抉择,当N 等于周期变动的周期时,则可消除周期变动影响。 在实用上,一个有效的方法是:取几个N 值进行试算,比较它们的平均预测误差,从中选择最优的。 如:在本例中,要确定化油器销售量预测,究竟是取3合适还是取5合适,可通过计算这两个预测公式的均方误差MSE ,选择MSE 较小的那个N 。

自回归分布滞后模型

案例六自回归分布滞后模型(ADL)的运用实验指 导 一、实验目的 理解ADL模型的原理与应用条件,学会运用ADL模型来估计变量之间长期稳定关系。理解从经济理论上来说,两个经济变量之间的确有长期关系采用使用该模型进行估计。理解ADL模型的优点:不管回归项是不是1阶单整或平稳都可以进行检验和估计。而进行标准的协整分析前,必须把变量分类成 和 。 二、基本概念 Jorgenson(1966)提出的( )阶自回归分布滞后模型ADL(autoregressive distributed lag): ,其中 是滞后 期的外生变量向量(维数与变量个数相同),且每个外生变量的最大滞后阶数为 , 是参数向量。当不存在外生变量时,模型就退化为一般ARMA( )模型。 如果模型中不含有移动平均项,可以采用OLS方法估计参数,若模型中含有移动平均项,线性OLS估计将是非一致性估计,应采用非线性最小二乘估计。

三、实验内容及要求 (1)实验内容 运用ADL模型研究1992年1月到1998年12月我国城镇居民月对数人均生活费支出yt和对数可支配收入xt之间的长期稳定关系。 (2)实验要求 在认真理解模型应用条件的基础上,通过实验掌握ADL模型的实际应用方法,并熟悉Eniews的具体操作过程。 四、实验指导 (1)数据录入 打开Eviews软件,选择“File”菜单中的“New--Workfile”选项,在“Workfile structure type”栏选择“Dated-regular frequency”,在“Data specification”栏中“Frequency”中选择“Monthly”即月份数据,起始时间输入1992m1即1992年1月份,止于1998m12,点击ok,见图6-1,这样就建立了一个工作文件。 图6-1 建立工作文件窗口

自回归移动平均模型

第二章 自回归移动平均模型 一些金融时间序列的变动往往呈现出一定的平稳特征,由Box 和Jenkins 创立的ARMA 模型就是借助时间序列的随机性来描述平稳序列的相关性信息,并由此对时间序列的变化进行建模和预测。 第一节 ARMA 模型的基本原理 ARMA 模型由三种基本的模型构成:自回归模型(AR ,Auto-regressive Model ),移动平均模型(MA ,Moving Average Model )以及自回归移动平均模型(ARMA ,Auto-regressive Moving Average Model )。 2.1.1 自回归模型的基本原理 1.AR 模型的基本形式 AR 模型的一般形式如下: t p t p t t t y y y y εφφφ+++++=---Λ2211c 其中,c 为常数项, p φφφΛ21, 模型的系数,t ε为白噪声序列。我们称上述方程为p 阶自回归模型,记为AR(p )。 2.AR 模型的平稳性 此处的平稳性是指宽平稳,即时间序列的均值,方差和自协方差均与时刻无关。即若时间序列}{t y 是平稳的,即μ= )(t y E ,2)(σ=t y Var ,2),(s s t t y y Cov σ=-。 为了描述的方便,对式(2.1)的滞后项引入滞后算子。若1-=t t x y ,定义算子“L ”,使得1 -==t t t x Lx y , L 称为滞后算子。由此可知,k t t k x x L -=。 对于式子(2.1),可利用滞后算子改写为: t t p p t t t y L y L Ly y εφφφ+++++=Λ221c 移项整理,可得: t t p p y L L L εφφφ+=----c )1(221Λ

移动平均法案例

移动平均法。该方法是根据时间数列的各期数值作出非直线长期趋势线的一种比 较简单的方法,连续地求其平均值,再计算相邻两期平均值的变动趋势,然后计算平均发展趋势,进行预测。例 某公司1997年1~12月销售额的统计资料如表7-1所示,用移动平均法预测1998年1月的销售额。 第一步,计算相邻五个月的销售额平均数(按多少期计算平均数,要根据具体情况而定,期数少,则反映波动比较灵敏,但预测误差大;期数多,则反映波动平滑,预测较为精确)。如1~5月销售额的平均值为: 8.355 41 343734331=++++= X 依次类推:求出,,...,,,8432X X X X 并填入表中。 第二步,计算相邻两个平均值的差,该差称为平均值的变动趋势,如1X 与2X 之差为: 38—35.8=2.2依此类推,计算变动趋势值,填入表中。 第三步,计算相邻四期变化趋势之平均值,称为四期平均发展趋势,如前四期变动趋势的平均值为:(2.2+3.2+1.8+2.6)÷4=2.45依此类推,将数字填人表中。 第四步,预测1998年1月的销售额,最后5个月的平均月销售额为49万元,加上最后一期平均发展趋势1.5万元,所以1998年1月的预测值为: 49+3ⅹ1.5=53.5(万元) (其中3ⅹ1.5,是因为预测期距平均月销售额为3个月,所以需要乘以3)。 季节性波动分析。当产品的市场需求呈明显的季节性波动时,用平均法进行销售 预测就不能正确地反映销售量的波动。要用计算季节指数的办法来预测季节性波动。 例 某地区涤棉府绸三年内各个季节的市场销售量如表6.2所示。 从表6.2中很明显地可以看出,涤棉府绸的销售量淡季与旺季相差近一倍左右。如果简单地用移动平均来预测某一个季节的市场需要,就不符合实际情况,这就可以用季节指数进行预测。其计算方法如下:

自回归综合移动平均预测模型

自回归综合移动平均预测模型 数据采集 本文选取了2011年某省电力系统从1月1日开始之后80天的电力负荷观测,如表一。 第n天 负荷量第n天负荷量第n天负荷量第n天负荷量 1 2565957.38 21 2705368.6 41 2429907.99 61 2743833.56 2 2588923.0 3 22 2677964.55 42 2476962.26 62 2736933.52 3 2595037.39 23 2667444.01 43 2576255. 4 63 2773791.8 4 2621899.1 5 24 2659986.34 44 2614097.2 64 2748178.37 5 2605604.4 25 2646095.54 45 2680843.85 65 2737334.22 6 2597404.13 26 2652315.14 46 2775056.43 66 2720053.61 7 2363386.42 27 2641570.43 47 2728907.25 67 2700061.15 8 2620185.38 28 2584430.88 48 2611172.72 68 2709553.04 9 2615940.83 29 2474001.24 49 2601989.82 69 2681309.47 10 2615480.96 30 2396095.97 50 2668757.4 70 2683185.56 11 2612348.58 31 2288598.13 51 2677390.06 71 2661837.7 12 2610054.23 32 2166399.62 52 2695802.63 72 2644097.64 13 2610964.36 33 2062979.7 53 2689571.21 73 2685694.93 14 2637653.21 34 1997281.18 54 2654423.52 74 2702991.02 15 2633388.14 35 1925136.26 55 2642984.00 5 75 2687024.37 5 16 2640311.3 36 1970438.06 56 2712142.78 76 2680354.45 17 2678530.11 37 1976557.67 8 57 2754918.32 77 2682596.37 18 2687189.9 38 2050309.54 58 2758839.28 78 2695560.6 19 2694733.01 39 2154488.52 59 2817728.94 79 2674342.97 20 2709637.21 8 40 2384011.84 60 2759327.72 80 2685891.98 表1 数据处理 利用spass绘制时间序列原始数据的散点图

移动平均法

实验二 :移动平均法在Excel 中的实现 一、实验过程描述 1. 录入实验数据 打开EXCLE 程序,录入题目数据,A 列为月份,B 列为销售额。录入后如下图所示: 2.移动平均法的计算 根据移动平均法的公式: N y y y M 1 N t 1t t t +--+++= ;t 1t M y =+ ; 误差:()项数/?2 y y ∑- 在EXCEL 中进行如下操作: (1)三年移动平均法的计算 C 列存放三年移动平均法求出的数值, D 列存放三年移动平均法的误差,由于是三年移动平均,所以从第四年开始才有预测值,在C5单元格中输入移动平均法的公式“=SUM(B2:B4)/3”,在D5单元格中输入误差公式“=(B5-C5)*(B5-C5)”,如下图所示:

将这两列分别下拉,向下复制计算出各个月份的预测值和误差,如下图所示; (2)五年移动平均法的计算 E列存放五年移动平均法求出的数值,F列存放五年移动平均法的误差,由于是五年移动平均,所以从第六年开始才有预测值,在E7单元格中输入移动平均法的公式“=A VERAGE(B2:B6)”,在F7单元格中输入误差公式“=(B7-E7)^2”,如下图所示:

将这两列分别下拉,向下复制计算出各个月份的预测值和误差,如下图所示; (3)比较两种计算方法的误差

根据误差公式:()项数/?2 y y ∑-, 分别在D13和F13单元格中求出三年、 五年移动平均法的平均误差。在D13单元格中输入”=A VERAGE(D5:D12)”,在 F13中输入“=A VERAGE(F7:F12)”,如下图所示: 由于平均误差3005.833,<6385.667,因此五项移动平均比三项移动平均好。 3.绘出移动平均法的图形: 点击工具菜单中的插入——图表,选择折线图中的数据点折线图,如下所示:

自回归分布滞后模型(ADL)的运用实验指导

实验六 自回归分布滞后模型(ADL )的运用实验指导 一、实验目的 理解ADL 模型的原理与应用条件,学会运用ADL 模型来估计变量之间长期稳定关系。理解从经济理论上来说,两个经济变量之间的确有长期关系采用使用该模型进行估计。理解ADL 模型的优点:不管回归项是不是1阶单整或平稳都可以进行检验和估计。而进行标准的协整分析前,必须把变量分类成(0)I 和(1)I 。 二、基本概念 Jorgenson(1966)提出的(,p q )阶自回归分布滞后模型ADL(autoregressive distributed lag):011111 i t t p t p t t q t q i t i i y y y ταφφεθεθεβ-----='=++++--+∑x ,其中t i -x 是滞后i 期 的外生变量向量(维数与变量个数相同),且每个外生变量的最大滞后阶数为i τ,i β是参数向量。当不存在外生变量时,模型就退化为一般ARMA (,p q )模型。 如果模型中不含有移动平均项,可以采用OLS 方法估计参数,若模型中含有移动平均项,线性OLS 估计将是非一致性估计,应采用非线性最小二乘估计。 三、实验内容及要求 (1)实验内容 运用ADL 模型研究1992年1月到1998年12月我国城镇居民月对数人均生活费支出yt 和对数可支配收入xt 之间的长期稳定关系。 (2)实验要求 在认真理解模型应用条件的基础上,通过实验掌握ADL 模型的实际应用方法,并熟悉Eniews 的具体操作过程。 四、实验指导 (1)数据录入 打开Eviews 软件,选择“File”菜单中的“New --Workfile”选项,在“Workfile structure type ”栏选择“Dated-regular frequency ”,在“Data specification ”栏中“Frequency ”中选择“Monthly ”即月份数据,起始时间输入1992m1即1992年1月份,止于1998m12,点击ok ,见图6-1,这样就建立了一个工作文件。 图6-1 建立工作文件窗口

自回归分布滞后模型

案例六 自回归分布滞后模型(ADL )的运用实验指导 一、实验目的 理解ADL 模型的原理与应用条件,学会运用ADL 模型来估计变量之间长期稳定关系。理解从经济理论上来说,两个经济变量之间的确有长期关系采用使用该模型进行估计。理解ADL 模型的优点:不管回归项是不是1阶单整或平稳都可以进行检验和估计。而进行标准的协整分析前,必须把变量分类成(0)I 和(1)I 。 二、基本概念 Jorgenson(1966)提出的(,p q )阶自回归分布滞后模型ADL(autoregressive distributed lag):011111 i t t p t p t t q t q i t i i y y y ταφφεθεθεβ-----='=++++--+∑x ,其中t i -x 是滞后i 期 的外生变量向量(维数与变量个数相同),且每个外生变量的最大滞后阶数为i τ,i β是参数向量。当不存在外生变量时,模型就退化为一般ARMA (,p q )模型。 如果模型中不含有移动平均项,可以采用OLS 方法估计参数,若模型中含有移动平均项,线性OLS 估计将是非一致性估计,应采用非线性最小二乘估计。 三、实验内容及要求 (1)实验内容 运用ADL 模型研究1992年1月到1998年12月我国城镇居民月对数人均生活费支出yt 和对数可支配收入xt 之间的长期稳定关系。 (2)实验要求 在认真理解模型应用条件的基础上,通过实验掌握ADL 模型的实际应用方法,并熟悉Eniews 的具体操作过程。 四、实验指导 (1)数据录入 打开Eviews 软件,选择“File”菜单中的“New --Workfile”选项,在“Workfile structure type ”栏选择“Dated-regular frequency ”,在“Data specification ”栏中“Frequency ”中选择“Monthly ”即月份数据,起始时间输入1992m1即1992年1月份,止于1998m12,点击ok ,见图6-1,这样就建立了一个工作文件。 图6-1 建立工作文件窗口

自回归移动平均模型解析

第二章自回归移动平均模型 一些金融时间序列的变动往往呈现出一定的平稳特征,由 模型就是借助时间序列的随机性来描述平稳序列的相关性信息, 行建模和预测。 第一节ARMA 模型的基本原理 ARMA 模型由三种基本的模型构成:自回归模型( AR, Auto-regressive Model ),移动平 均模型(MA ,Moving Average Model )以及自回归移动平均模型 (ARMA ,Auto-regressive Moving Average Model )。 2.1.1自回归模型的基本原理 1. AR 模型的基本形式 AR 模型的一般形式如下: 办乂「1办」? 2办上 ....... \%申;t 其中,c 为常数项,'1, 2^ \模型的系数,;t 为白噪声序列。我们称上述方程为 p 阶自回归模型,记为 AR(p )。 2. AR 模型的平稳性 此处的平稳性是指宽平稳,即时间序列的均值,方差和自协方差均与时刻无关。 即若时 间序列{%}是平稳的,即 E(y t)=^, Var (y t 2 , Cov(y t , y —) = 。 为了描述的方便,对式(2.1 )的滞后项引入滞后算子。若 y t 二x t j ,定义算子“ L ”, r . k 使得y t =Lx t =为4 L 称为滞后算子。由此可知, L 人=X t±。 对于式子(2.1),可利用滞后算子改写为: y t =c 丄% 2 L 2% p L P % t 移项整理,可得: (1- 丄- 2L 2 - - p L p )y t 二c ;t Box 和 Jenkins 创立的 ARMA 并由此对时间序列的变化进

移动平均算法公式

MA/SMA/DMA/EMA移动平均算法公式 1、简单移动平均MA 用法: MA(X,N):X的N日简单移动平均 算法(X1+X2+X3+...+Xn)/N 2、移动平均SMA 用法: SMA(X,N,M),求X的N日移动平均,M/N 为给予观测值X的权重,N必须大于M。 算法: 若Y=SMA(X,N,M) 则Y=[M*X+(N-M)*Y')]/N=M/N*X +(N-M) /N *Y'),其中Y'表示上一周期Y值。请注意,当M/N大于/等于/小于1/2时,给予观测值X 的权重随之变化.当M=1时,仅仅给予观测值1/N的权重,N越大,则当前观测值对均值贡献或影响越小. 例如:SMA(CLOSE,30,1)表示求收盘价的30日移动平均价. 3、平滑移动平均MEMA 用法: MEMA(X,N):X的N日平滑移动平均,如Y=(X+Y'*(N-1))/N,特别是当N=2时,Y=(X+Y’)/2,即Y取值于观测值X和上期均值中间值,当N>2并逐步增加时,所给予观测值X的权重逐步减小. MEMA(X,N)相当于SMA(X,N,1) 4、移动平均TMA 用法: TMA(X,A,B),A和B必须小于1 算法Y=(A*Y'+B*X),其中Y'表示上一周期Y值.初值为X。请注意,如果不规定A 和B的具体值,总权重不一定为1,则此种移动平均结果将非常随意。 5、指数移动平均EMA 用法: EMA(X,N),求X的N日指数移动平均。 算法:若Y=EMA(X,N),则Y=[(1/N) * X+(1-1/N) * Y''],其中Y''表示上一周期Y值。请注意,把式中1/N提出来后, Y=(X+Y'*(N-1))/N,与上面“3、平滑移动平均MEMA”完全相同。 例如:EMA(CLOSE,30)表示求30日指数平滑均价。 注意:指数移动平均EXPMA与EMA的用法一致 6、指数平滑移动平均EXPMEMA 用法: EXPMEMA(X,N):X的N日指数平滑移动平均。 EXPMEMA同EMA(EXPMA)的差别在于它的起始值为一平滑值,如果X为一次指数平滑结果则公式EXPMEMA(X,N) 代表对X的二次指数平滑。 7、加权移动平均WMA 用法: WMA(X,N):X的N日加权移动平均. 算:Yn=(1*X1+2*X2+...+n*Xn)/(1+2+...+n)。公式中给予最近一个观测值Xn的权重最大。 8、动态移动平均DMA 用法: DMA(X,A),求X的动态移动平均。 算法: 若Y=DMA(X,A) 则Y=A*X+(1-A)*Y',其中Y'表示上一周期Y值,A必须小于1。 例如:DMA(CLOSE,VOL/CAPITAL)表示求以换手率作平滑因子的平均价。如果进行连续叠代,则可看出DMA为真正的(以时期为)指数平滑公式。 9、自适应均线值AMA 用法: AMA(X,A),A为自适应系数,必须小于1. 算法:Y=Y'+A*(X-Y'),初值为X。 10、偏移移动平均XMA 属于未来函数 用法: XMA(X,N):X的N日偏移移动平均,用到了当日以后N/2日的数据,只供内部测试使用。

移动平均法

实验二 :移动平均法在Excel 中得实现 一、 实验过程描述 1. 录入实验数据 打开EXCLE 程序,录入题目数据,A 列为月份,B 列为销售额。录入后如下图所示: 2、移动平均法得计算 根据移动平均法得公式: N y y y M 1N t 1t t t +--+++=Λ;t 1t M y =+); 误差: ()项数/?2y y ∑- 在EXCEL 中进行如下操作: (1)三年移动平均法得计算 C 列存放三年移动平均法求出得数值, D 列存放三年移动平均法得误差,由于就是三年移动平均,所以从第四年开始才有预测值,在C5单元格中输入移动平均法得公式 “=SUM(B2:B4)/3”,在D5单元格中输入误差公式“=(B5-C5)*(B5-C5)”,如下图所示:

将这两列分别下拉,向下复制计算出各个月份得预测值与误差,如下图所示; (2)五年移动平均法得计算 E列存放五年移动平均法求出得数值,F列存放五年移动平均法得误差,由于就是五年移动平均,所以从第六年开始才有预测值,在E7单元格中输入移动平均法得公式“=A VERAGE(B2:B6)”,在F7单元格中输入误差公式“=(B7-E7)^2”,如下图所示:

将这两列分别下拉,向下复制计算出各个月份得预测值与误差,如下图所示; (3)比较两种计算方法得误差 根据误差公式:()项数/?2 y y ∑-,分别在D13与F13单元格中求出三年、 五年移动平均法得平均误差。在D13单元格中输入” =A VERAGE(D5:D12)”,在F13中输入“=A VERAGE(F7:F12)”,如下图所示:

(整理)自回归移动平均过程

A . 自回归移动平均过程(),ARMA p q 理论部分 1.基本概念 (),ARMA p q 表达式为: 112211.......t t t p t p t t q t q Y c Y Y Y φφφεθεθε-----=++++++++ (1) 写成滞后算子的形式为: ()()2 1 2 1 1....1...p q p t q t L L L Y c L L φφφθθε----=++++ (2) 两侧同时除以()2121....p p L L L φφφ----,从而得到 ()t t Y L μψε=+ (3) 其中 ()() () 1 2 1 2 1...1....q q p p L L L L L L θθψφφφ+++= ---- ()12/1....p c μφφφ=---- j j ψ ∞ =<∞∑ 从而可以发现,(),ARMA p q 过程的平稳性完全取决于回归参数()12,,...,p φφφ而与移动平均参数无关。即(),ARMA p q 过程的平稳性条件为特征方程: 2121....0p p z z z φφφ----= 的根在单位圆外。 (1)变形: ()()()112211.......t t t p t p t t q t q Y Y Y Y μφμφμφμεθεθε------=-+-++-++++ (4) 两边同时乘以()t j Y μ--,求期望得到自协方差。当j q >时,结果方程的形式p 阶自协方差形式: 1122....j j j p j p γφγφγφγ---=+++ 1,2,.....j q q =++ (5) 从而解为 1122....j j j j p p h h h γλλλ=+++ (6) j q ≤时的自协方差函数比较复杂,并且不具有应用意义。不过(),ARMA p q 过程

自回归移动平均程

自回归移动平均程

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A . 自回归移动平均过程(),ARMA p q 理论部分 1.基本概念 (),ARMA p q 表达式为: 112211.......t t t p t p t t q t q Y c Y Y Y φφφεθεθε-----=++++++++ (1) 写成滞后算子的形式为: ()()2 1 2 1 1....1...p q p t q t L L L Y c L L φφφθθε----=++++ (2) 两侧同时除以()2121....p p L L L φφφ----,从而得到 ()t t Y L μψε=+ (3) 其中 ()() () 1 2 1 2 1...1....q q p p L L L L L L θθψφφφ+++= ---- ()12/1....p c μφφφ=---- j j ψ ∞ =<∞∑ 从而可以发现,(),ARMA p q 过程的平稳性完全取决于回归参数()12,,...,p φφφ而与移动平均参数无关。即(),ARMA p q 过程的平稳性条件为特征方程: 2121....0p p z z z φφφ----= 的根在单位圆外。 (1)变形: ()()()112211.......t t t p t p t t q t q Y Y Y Y μφμφμφμεθεθε------=-+-++-++++ (4) 两边同时乘以()t j Y μ--,求期望得到自协方差。当j q >时,结果方程的形式p 阶自协方差形式: 1122....j j j p j p γφγφγφγ---=+++ 1,2,.....j q q =++ (5) 从而解为 1122....j j j j p p h h h γλλλ=+++ (6) j q ≤时的自协方差函数比较复杂,并且不具有应用意义。不过(),ARMA p q 过程

移动平均法和指数平滑法作业

移动平均法和指数平滑法 题目: 下表数据是某商品15个月的销售额(单位:万元),请分别用二次移动平均法和指数平滑法预测下一周期的销售数量是多少?移动平均法中的跨越周期n取5,指数平滑法中的加权系数a取0.3。 答案: 1.二次移动平均法: y t+l=a t+b t*l 表1 某商品15个月销售额移动平均法预测数据表 时间序号t 实际值 yi 分段平 均值yt (n=5) 一次移 动平均 值M t1 二次移 动平均 值M t2 1 100 2 120 3 140 4 150 5 170 13 6 136 6 180 152 7 190 166 8 210 180 9 200 194 190 164.8 10 190 194 176.4 11 210 200 186 12 230 208 194.4 13 230 212 200.8 14 240 220 206.8 15 250 232 232 214.4 (数据来源:用EXCEL计算得到) 现t=15,得: a t=2M t1-M t2=2*232-214.4=249.6 b t=(2/(n-1))( M t1- M t2)=(2/(5-1))(232-214.4)=8.8 所以,移动平均线性预测模型为 y15+l=249.6+8.8*l 现用来预测第16周期的销售额,此时,l=1,代入上述模型,得 y15+1=249.6+8.8*1=258.4 2.指数平滑法: 二次指数平滑法: y t+l=a t+b t*l 表2 某商品15个月销售额指数平滑法预测数据表

时间序号t 实际值 yi S t1S t2S t3 0 100100100 1 100100100100 2 120106101.8100.54 3 140116.2106.12102.214 4 150126.34112.186105.2056 5 170139.438120.3616109.7524 6 180151.6066129.7351115.7472 7 190163.1246139.752122.9486 8 210177.1872150.9825131.3588 9 200184.0311160.8971140.2203 10 190185.8217168.3745148.6666 11 210193.0752175.7847156.802 12 230204.1527184.2951165.0499 13 230211.9069192.5786173.3085 14 240220.3348200.9055181.5876 15 250229.2344209.4041189.9326 (数据来源:用EXCEL计算得到) 现a=15,有 a15=2S151-S152=2*229.2344-209.4041=249.0647 b15=(a/(1-a))( S151-S152)=0.3/0.7*(229.2344-209.4041)=8.4987 所以,指数平滑时间关系预测模型为 y15+1=249.0647+8.4987*1=257.5634 三次指数平滑法: y t+l=a t+b t*l+ c t*l2 现a=15,有 a15=3S151-3S152+S153=3*229.2344-3*209.4041+189.9326=249.4235 b15=8.839194 c15=0.032951 所以,三次指数平滑预测模型为 y15+1=249.4235+8.839194*1+0.032951*12=258.2956

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