时间序列分析与建模简介
ARMA模型
方差为 2 的正态分布.随机项与滞后变量不相关。
注2: 一般假定
X t 均值为0，否则令
X
t
Xt
1 时间序列分析模型【ARMA模型 】简介
记 Bk 为 k 步滞后算子, 即 Bk X t X tk , 则
模型【1】可表示为
Xt 1BXt 2B2 Xt pBp Xt ut
实际问题中, 常会遇到季节性和趋势性同时存在的情况, 这 时必须事先剔除序列趋势性再用上述方法识别序列的季节性, 否则季节性会被强趋势性所掩盖, 以至判断错误.
包含季节性的时间序列也不能直接建立ARMA模型, 需进 行季节差分消除序列的季节性, 差分步长应与季节周期一致.
1 时间序列分析模型【ARMA模型 】简介
式【5】称为( p, q)阶的自回归移动平均模型, 记为ARMA ( p, q)
注1: 实参数 1,2 , , p 称为自回归系数, 1,2 , ,q 为移动平均系数,
都是模型的待估参数
注2: 【1】和【3】是【5】的特殊情形 注3: 引入滞后算子，模型【5】可简记为
(B) Xt (B)ut
【6】
在实际中, 常见的时间序列多具有某种趋势, 但很多序列 通过差分可以平稳
判断时间序列的趋势是否消除, 只需考察经过差分后序列 的自相关系数
（3）季节性 时间序列的季节性是指在某一固定的时间间隔上, 序列重
复出现某种特性.比如地区降雨量、旅游收入和空调销售额等 时间序列都具有明显的季节变化. 一般地, 月度资料的时间序列, 其季节周期为12个月；
Xt 1 v1B v2B2
ut
vjB
j
ut
j0
数学建模时间序列分析
参数估计值
a ˆ84.699,8b ˆ8.1 92
拟合效果图
2.1.2 非线性拟合
使用场合 长期趋势呈现出非线形特征
参数估计指导思想 能转换成线性模型的都转换成线性模型， 用线性最小二乘法进行参数估计 实在不能转换成线性的，就用迭代法进行 参数估计
常用非线性模型
模型
变换
对趋势平滑的要求 移动平均的期数越多，拟合趋势越平滑
对趋势反映近期变化敏感程度的要求 移动平均的期数越少，拟合趋势越敏感
例2.3:病事假人数的移动平均
时 病事假人 5项移动 时间 病事假 5项移动 时间 病事假 5项移动
间
数
平均
人数
平均
人数
平均
1.1
4
1.2
7
1.3
8
1.4
11
1.5
18
2.1
质或预测序列将来的发展
1.4 时间序列分析软件
常用软件 S-plus，Matlab，Gauss，TSP，Eviews 和SAS
推荐软件——SAS 在SAS系统中有一个专门进行计量经济与时间序列分析 的模块：SAS/ETS。SAS/ETS编程语言简洁，输出功 能强大，分析结果精确，是进行时间序列分析与预测的 理想的软件 由于SAS系统具有全球一流的数据仓库功能，因此在进 行海量数据的时间序列分析时它具有其它统计软件无可 比拟的优势
特别的当 l 1
yT li
yˆTli yTli
,l i ,l i
y ˆT1yTyT1 n yTn1
例2.3
某一观察值序列最后4期的观察值为： 5，5.5，5.8，6.2
（1）使用4期移动平均法预测 xˆT 2。
财务预测和建模方法
财务预测和建模方法财务预测和建模是企业管理和决策过程中至关重要的一环。
它们通过运用统计学和数学建模技术，帮助企业预测未来的财务情况，并为决策提供依据。
本文将介绍几种常用的财务预测和建模方法。
一、时间序列分析法时间序列分析法是一种根据历史财务数据进行预测的方法。
它基于假设，即过去的数据模式将在未来重复出现。
时间序列分析法主要包括以下步骤：（1）观察和识别数据模式：通过查看历史财务数据，分析数据的趋势、季节性、周期性等模式。
（2）选择适当的模型：根据观察到的数据模式，选择合适的时间序列模型，如移动平均模型、指数平滑模型、ARIMA模型等。
（3）模型参数估计：利用历史数据对选定的模型进行参数估计，以得到一个较为准确的模型。
（4）预测未来数据：使用参数估计的模型，对未来的财务数据进行预测。
二、回归分析法回归分析法是一种通过建立依赖于相关变量的数学模型来进行预测的方法。
在财务预测中，通常选择线性回归模型。
回归分析法主要包括以下步骤：（1）确定相关变量：通过分析历史数据，确定可能与财务指标相关的变量。
例如，可以选择销售额、市场规模、利率等作为解释变量。
（2）建立回归模型：根据选定的相关变量，建立一个线性回归模型，将解释变量与财务指标建立起关系。
（3）模型参数估计：利用历史数据对回归模型进行参数估计，以确定模型中的系数。
（4）预测未来数据：使用参数估计的回归模型，对未来的财务数据进行预测。
三、财务比率分析法财务比率分析法是一种通过分析企业财务比率的变化趋势来进行预测的方法。
财务比率是衡量企业财务状况和经营绩效的重要指标，包括偿债能力、盈利能力、运营能力等方面的比率。
财务比率分析法主要包括以下步骤：（1）选择关键比率：挑选出与企业关键财务指标相关的财务比率，如资产负债率、净利润率、存货周转率等。
（2）分析比率变化趋势：通过比较历史数据，观察并分析财务比率的变化趋势，判断企业财务状况的发展方向。
（3）预测未来比率：根据财务比率的变化趋势，预测未来的财务比率，并据此进行财务预测。
时间序列分析简介与模型
时间序列分析简介与模型时间序列分析是一种统计分析方法，用于研究时间序列数据的发展趋势、周期性和随机性。
时间序列数据是按照时间顺序排列的一系列观测值，如股票市场的每日收盘价、气温的每月平均值等。
时间序列分析可以帮助我们理解数据的变化规律，预测未来的趋势，并支持决策和规划。
在时间序列分析中，一般将数据分为三个主要成分：趋势、季节性和随机扰动。
趋势是序列长期的增长或下降趋势，季节性是周期性的波动，随机扰动是非系统性的噪声。
为了进行时间序列分析，我们需要选择适当的模型。
常见的时间序列模型包括平滑模型、自回归移动平均模型（ARMA）、季节性自回归移动平均模型（SARMA）、季节性自回归整合移动平均模型（SARIMA）和指数平滑模型等。
平滑模型适用于没有趋势和季节性的数据。
其中，移动平均法是一种常用的平滑方法，它通过计算观测值的移动平均值来估计趋势。
指数平滑法是一种适应性的平滑方法，根据最新的观测值赋予较大的权重，较旧的观测值则被较小的权重所影响。
自回归移动平均模型(ARMA)是一种常用的线性模型，它将序列的当前值与它的滞后值和滞后误差联系起来，以预测序列的未来值。
ARMA模型的参数包括自回归阶数(p)和移动平均阶数(q)，通过拟合模型可以估计这些参数。
季节性自回归移动平均模型（SARMA）是一种在季节性数据上拓展了ARMA模型的模型。
它引入了季节性序列和季节性滞后误差，以更准确地预测季节性数据的未来值。
季节性自回归整合移动平均模型（SARIMA）是ARIMA模型在季节性数据上的扩展。
ARIMA模型是一种广义的线性模型，包括自回归、差分和移动平均三个部分。
ARIMA模型的参数包括自回归阶数(p)、差分阶数(d)和移动平均阶数(q)。
SARIMA模型加入了季节性差分和季节性滞后误差，以更好地拟合季节性数据。
时间序列分析的核心目标是对未来趋势进行预测。
通过拟合适当的时间序列模型，我们可以估计模型的参数，并使用已知的数据来预测未来时间点的值。
数据分析中的时间序列方法与模型
数据分析中的时间序列方法与模型随着大数据时代的到来，数据分析在各个领域中扮演着越来越重要的角色。
而时间序列分析作为数据分析的一种重要方法和模型，被广泛应用于金融、经济、气象、交通等领域。
本文将介绍时间序列分析的基本概念、常用方法和模型，并探讨其在实际应用中的意义和局限性。
一、时间序列分析的基本概念时间序列是指按时间顺序排列的一系列数据点的集合。
时间序列分析旨在通过对时间序列数据的观察和建模，揭示其中存在的模式、趋势和周期性，并对未来的数据进行预测和预测。
二、时间序列分析的常用方法1. 描述性分析：通过绘制时间序列图、计算均值和方差等统计指标来描述时间序列数据的特征和变化趋势。
2. 平稳性检验：平稳性是进行时间序列分析的基本假设之一。
常用的平稳性检验方法有ADF检验、KPSS检验等。
3. 自相关函数和偏自相关函数：自相关函数（ACF）和偏自相关函数（PACF）可以帮助我们判断时间序列数据是否存在自相关性，并确定适合的模型。
4. 白噪声检验：白噪声是指时间序列数据中的残差项之间没有相关性。
通过对残差进行白噪声检验，可以验证模型是否合适。
5. 模型选择与建模：根据数据的特点和目标，选择适合的时间序列模型。
常用的模型包括ARIMA模型、ARCH/GARCH模型、指数平滑模型等。
6. 模型诊断与验证：对建立的模型进行诊断和验证，检查残差是否符合正态分布、是否存在异方差等问题。
三、时间序列模型的应用时间序列分析在实际应用中广泛用于以下领域：1. 经济学：时间序列模型可以帮助分析宏观经济变量的走势和周期性，为经济政策制定者提供决策依据。
2. 金融学：时间序列模型可以用于股票价格预测、波动率估计和风险管理等金融领域的问题。
3. 生态学：时间序列模型可以用于分析动态生态系统的变化趋势和周期性，提供环境保护和资源管理的决策支持。
4. 气象学：时间序列模型可以用于天气预测、气候模拟和环境监测等气象领域的问题。
5. 物流和交通：时间序列模型可以用于交通流量预测、供应链管理和物流规划等领域。
多变量时间序列数据分析与建模研究
多变量时间序列数据分析与建模研究引言：多变量时间序列数据分析与建模是一种广泛应用于各个领域的数据分析方法，它可以通过对多个变量之间的关系进行建模和分析，深入理解变量之间的互动关系和趋势演变。
本文将探讨多变量时间序列数据分析与建模的基本原理、方法和应用，并结合实际案例进行说明。
一、多变量时间序列数据分析的基本原理1.1 数据的收集与准备多变量时间序列数据分析的第一步是收集和准备数据。
数据来源可以是实验观测、调查问卷、传感器监测等，需要确保数据的准确性和完整性。
在准备数据时，需要进行数据清洗和预处理，包括缺失值处理、异常值检测和去除、数据平滑等。
1.2 数据可视化与探索性分析数据可视化是多变量时间序列数据分析的重要环节，它能够帮助我们从直观上理解数据的特征和趋势。
常用的数据可视化方法包括折线图、散点图、箱线图等，可以通过这些图形展示数据的分布、趋势和相关性。
探索性分析可以通过对数据的统计描述和检验来寻找数据的规律和关系。
二、多变量时间序列数据建模的方法2.1 传统建模方法传统的多变量时间序列数据建模方法包括线性回归模型、ARIMA模型和VAR模型等。
线性回归模型适用于研究变量之间的线性关系，ARIMA模型适用于非线性、平稳或非平稳时间序列数据的建模，VAR模型可以用于多个变量之间的相互影响和预测。
2.2 机器学习方法机器学习方法在多变量时间序列数据分析中得到了广泛的应用。
例如，支持向量机（SVM）和神经网络（NN）可以用于非线性关系的建模，随机森林（RF）和梯度提升树（GBT）可以用于特征选择和预测变量的重要性等。
2.3 深度学习方法深度学习方法是近年来兴起的一种强大的多变量时间序列数据建模方法。
例如，循环神经网络（RNN）和长短期记忆网络（LSTM）可以用于处理带有时序关系的数据，卷积神经网络（CNN）可以用于处理图像数据中的时间序列信息。
三、多变量时间序列数据分析与建模的应用3.1 股票市场预测多变量时间序列数据分析在股票市场预测中得到了广泛的应用。
多元时间序列的特征分析与建模
汇报人： 2024-01-09
目录
• 引言 • 多元时间序列的基本概念 • 多元时间序列的特征提取 • 多元时间序列的模型构建 • 多元时间序列的预测分析 • 多元时间序列的应用案例 • 总结与展望
01
引言
研究背景与意义
随着大数据时代的到来，多元时间序列数据在各个领域的应用越来越广 泛，如金融、气象、交通等。对多元时间序列进行特征分析和建模，有 助于深入理解数据的内在规律和预测未来的发展趋势。
特征提取是多元时间序列分析的关键步骤，通过对时间序列数据的特征 提取，可以更好地理解数据的本质和规律，为后续的预测和决策提供支
持。
传统的多元时间序列分析方法往往只关注单一特征或简单的时间依赖关 系，难以全面揭示数据的复杂性和动态性。因此，研究多元时间序列的 特征分析和建模具有重要的理论和实践意义。
研究现状与问题
01
近年来，随着机器学习和深度学习技术的发展，多元时间序列分析取得了显著 的进展。各种基于机器学习和深度学习的方法被广泛应用于多元时间序列的特 征提取和预测。
02
然而，现有的方法在处理多元时间序列时仍存在一些问题。例如，如何有效地 提取多元时间序列中的复杂特征和动态依赖关系，如何处理不同特征之间的非 线性关系和时序不一致性等。
效率和预测精度。
04
深度学习等方法虽然取得了较好的效果，但模型的可 解释性较差，难以理解模型内部的运作机制，需要加 强模型的可解释性研究。
THANKS
谢谢您的观看
利用汇率时间序列数据，建立模 型预测汇率走势，为国际投资和 贸易提供决策支持。
气象领域的应用
气候变化研究
通过对气温、降水、风速等气象数据的时间 序列分析，研究全球气候变化的趋势和影响 。
多元时间序列数据建模与分析
多元时间序列数据建模与分析随着科技不断发展，数据分析已经成为了我们生产生活中不可或缺的工具。
然而，单一的时间序列数据往往并不能完全反映出事物的真实状态，因此，我们需要对多元时间序列数据进行分析。
本文将从多元时间序列建模的角度来探讨如何对多元时间序列数据进行建模和分析。
一、多元时间序列数据的基本概念多元时间序列数据是指在不同时间点上对多个变量进行测量的数据。
例如，我们可以通过不同时间点上对于股票价格、财务指标等多个变量的测量，来构建一个多元时间序列数据集。
通常情况下，多元时间序列数据集可以用一个矩阵来表示，其中行代表时间，列代表变量。
二、多元时间序列预处理在进行多元时间序列数据分析之前，我们需要对原始数据进行一系列的预处理工作。
这些工作包括缺失值的填充、异常值的处理、平稳性检验等。
1. 缺失值的填充由于实际数据采集过程中出现了各种各样的问题，导致我们采集到的数据中可能会存在缺失值。
造成缺失值的原因很多，例如仪器故障、采样频率不够等。
在对多元时间序列数据进行处理时，我们需要采用一些有效的方法对缺失值进行填充，以确保后续分析结果的准确性。
2. 异常值的处理多元时间序列数据中的异常值通常指的是那些与其它数据明显不相符的值。
如果不对异常值进行处理，它们会严重地影响时间序列模型的建立和预测结果的准确性。
因此，在进行多元时间序列数据分析时，必须采用一些有效的方法对异常值进行处理。
3. 平稳性检验平稳性是指在同一时间点上不同变量之间的均值和方差都是稳定的。
我们通常需要对多元时间序列数据的平稳性进行检验，以确保时间序列不会出现季节性和趋势性变化，从而保证预测结果的准确性。
三、多元时间序列建模在进行多元时间序列建模之前，需要先对数据进行一系列的预处理工作，包括缺失值的填充、异常值的处理、平稳性检验等。
预处理工作完成后，我们就可以开始进行多元时间序列建模。
1. 时间序列模型常见的时间序列模型有ARIMA、VAR、VMA、ARMA、VARMA等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章时间序列分析与建模简介
时间序列建模( Ｍodｅlｌｉng vｉａtime serｉes )。
时间序列分析与建模是数理统计的重要分支，其主要学术贡献人是Boｘ和Ｊenkins。
本章扼要介绍吴宪民和Pandit的工作，仅要求一般了解当前时间序列分析与建模的一些主要结果。
参考书:“时间序列及系统分析与应用(美)吴宪民,机械工业出版社（１9８8)ＴP１3/６6。
引言
根据对系统观测得出的按照时间顺序排列的数据，通过曲线拟合和参数估计或者谱分析,建立数学模型的理论与方法，理论基础是数理统计。
有时域和频域两类建模方法,这里概括介绍时域方法,即基于曲线拟合与参数估计（如最小二乘法）的方法。
常用于经济系统建模（如市场预测、经济规划)、气象与水文预报、环境与地震信号处理和天文等学科的信号处理等等。
§５—1 ARＭA模型分析
一、模型类
把具有相关性的观测数据组成的时间序列{x k }视为以正态同分布白噪声序列{ a k }为输入的动态系统的输出。
用差分模型ARMA （n,m) 为Φ(z-１）xｋ= θ(z-１）a k式
(5-１-1）
其中:Φ (z -1) ＝ １－ φ１ z -1－…- φｎ ｚ-n
θ （z -１) ＝ 1－ θ1 z -1-…－ θm ｚ-ｍ
离散传函
式（５-1-2）
为与参考书符号一致,以下用Ｂ表示时间后移算子
即： B ｘk ＝ x k －１ Ｂ即z -1，B 2即z －２…
Φ (Ｂ)=０的根为系统的极点,若全部落在单位园内则系统稳定；θ(B)＝0的根为系统的零点,若全部在单位园内则系统逆稳定。
二、关于格林函数和时间序列的稳定性
１．格林函数Ｇi
格林函数G i 用以把x ｔ 表示成a t 及ａt 既往值的线性组合。
式（５-1－3)
G I 可以由下式用长除法求得：
例1．A Ｒ（1): ｘt - φ１x t-1 = ａ t
x B B B
a B B a a t t t j t j j ==-=+++=-=∞∑θφφφφφ()()()1111112210 )()()(111---=z z z G φθ∑∞=-=0j j t j t a G
x。