在我的计量经济学课上,我的老师这样定义了一个平稳的时间序列:“简单地说,如果一个时间序列的随机属性和它的时间依赖性结构不随时间变化,那么它就是平稳的。” 我对一些例子感到困惑。假设没有任何趋势,这些年来的温度会保持不变吗?平稳性是否意味着数据中唯一的移动归因于随机的白噪声?有哪些例子?我不知所措。
什么是平稳时间序列?有哪些例子?
也许金融界的一个简单例子可能有助于直觉。令的利率(注意这是一个随机变量)。
许多利率模型(例如Vasicek或Cox-Ingersoll-Ross)暗示利率是平稳过程。如果您在每个时期赚取利率美元开始,那么您在时间拥有的美元数量由下式给出:
过程不是静止的。没有无条件的均值或方差。
经济和金融的其他例子:
令为时间的经济总产出(即 GDP) 。
- 几乎可以肯定不是一个静止的过程。
- 日志输出的增长(即)通常被视为平稳过程
令为整体市场组合的价格。
- 几乎可以肯定不是一个静止的过程。
- 市场投资组合的对数回报通常被视为平稳过程。
随机游走或维纳过程(类似于随机游走的连续时间)是非平稳过程的典型示例。另一方面,随机游走或维纳过程的增量是平稳过程。
温度
正如@kjetil 指出的那样,温度不是一个固定的过程。例如,1 月份的温度分布与 6 月份的温度分布不同。当时间移动时,联合分布会发生变化。
另一方面,令为年的 12 x 1 向量,其中向量的每个条目表示一个月的平均温度。你可能会争辩说是一个平稳的过程。
-更新正如@bright-star 在评论中指出的那样,这是cyclostationarity背后的基本思想。随年份变化,特定日期的温度可能是一个平稳过程。
太阳黑子
Yule 和 Walker开发了第一个时间序列模型来模拟 11 年的太阳黑子周期。
设年的太阳黑子数。他们使用AR(2) 模型将一年中的太阳黑子数量建模为一个平稳过程:
一个静止的过程可以有模式、循环等等……
请注意平稳性的两个常见定义。
有点松散:
- 如果联合分布是时不变的,则过程是严格平稳的。
- 如果无条件期望和自协方差存在并且不随时间变化,则过程是协方差平稳的。
(也许是一个晦涩的技术评论,但严格平稳并不意味着协方差平稳,协方差平稳并不意味着严格平稳。)
静止过程的分布不会随时间而改变。一个直观的例子:你掷硬币。50% 正面,不管你今天、明天还是明年翻转它。
一个更复杂的例子:根据有效市场假设,超额股票收益应始终在零附近波动。没有趋势;一旦他们可以预测回报,交易者就会利用这种趋势直到它消失。因此,无论您何时观察到超额收益,它仍然会分布为 WN(0, )。
正如您所说,它会根据白噪声过程随机变化。