cross-layer neighbor sense

应用时间序列分析试卷一

应用时间序列分析（试卷一） 一、填空题 1、拿到一个观察值序列之后，首先要对它的平稳性和纯随机性进行检验，这两个重要的检验称为序列的预处理。 2、白噪声序列具有性质纯随机性和方差齐性。 3、平稳AR（p）模型的自相关系数有两个显着的性质：一是拖尾性；二是呈负指数衰减。 4、MA(q)模型的可逆条件是：MA(q)模型的特征根都在单位圆内，等价条件是移动平滑系数多项式的根都在单位圆外。 5、AR（1）模型的平稳域是{}1 1< < -φ φ。AR（2）模型的平稳域是{}1 1, 1 2 2 2 1 < ± <φ φ φ φ φ且 ， 二、单项选择题 1、频域分析方法与时域分析方法相比（D） A前者要求较强的数学基础，分析结果比较抽象，不易于进行直观解释。B后者要求较强的数学基础，分析结果比较抽象，不易于进行直观解释。C前者理论基础扎实，操作步骤规范，分析结果易于解释。 D后者理论基础扎实，操作步骤规范，分析结果易于解释。 2、下列对于严平稳与宽平稳描述正确的是（D） A宽平稳一定不是严平稳。 B严平稳一定是宽平稳。 C严平稳与宽平稳可能等价。 D对于正态随机序列，严平稳一定是宽平稳。 3、纯随机序列的说法，错误的是（B）

A时间序列经过预处理被识别为纯随机序列。 B纯随机序列的均值为零，方差为定值。 C在统计量的Q检验中，只要Q 时，认为该序列为纯随机序列，其中m为延迟期数。 D不同的时间序列平稳性检验，其延迟期数要求也不同。 4、关于自相关系数的性质，下列不正确的是（D） A. 规范性； B. 对称性； C. 非负定性； D. 唯一性。 5、对矩估计的评价，不正确的是（A） A. 估计精度好； B. 估计思想简单直观； C. 不需要假设总体分布； D. 计算量小（低阶模型场合）。 6、关于ARMA模型，错误的是（C） A ARMA模型的自相关系数偏相关系数都具有截尾性。 B ARMA模型是一个可逆的模型 C 一个自相关系数对应一个唯一可逆的MA模型。 D AR模型和MA模型都需要进行平稳性检验。 7、MA（q）模型序列的预测方差为下列哪项（B） A、 []2 2 , Va() , l t l q r e l l q ξ ξ θθσ θθσ ?< ? =? > ?? 22 1-1 22 1q （1++...+） （1++...+）

第4章 确定型时间序列预测方法-思考与练习

第4章 确定型时间序列预测方法 思考与练习（参考答案） 1.什么是时间序列？时间序列预测方法有什么假设？ 答：时间序列是一组按时间顺序排序的数据。 时间序列预测方法的假设：①假设预测目标的发展过程规律性会延续到未来。②假设预测对象的变化仅仅与实践有关。 2.移动平均法的模型参数N 的数值大小对预测值有什么影响？选择参数N 应考虑哪些问题？ 答：N 值越大对数据修匀的程度越强，建立移动模型的波动也越小，预测值的变化趋势反应也越迟钝。N 值越小，对预测值的变化趋势反应越灵敏，但修匀性越差，容易把随机干扰作为趋势反应出来。 选择N 的时候首先需要考虑预测对象的具体情况，是希望对预测对象的变化趋势反应的更灵敏还是钝化其变化趋势从而更看重综合的稳定预测；其次，如果时间序列有周期性变动，则当N 的选取刚好是该周期变动的周期是，则可消除周期变动的影响。 3.试推导出三次移动平均法的预测公式。 解：有了二次移动平均的预测模型的推导过程，同理可以推广出三次移动平均法的预测模型： 已知时间序列t X X X ,...,,21，N 是跨越期 一次移动平均数：N X X X M N t t t t 1 1) 1(...+--+++= ； 二次移动平均数：N M M M M N t t t t ) 1(1 ) 1(1 ) 1() 2(...+--+++= ； 三次移动平均数：N M M M M N t t t t ) 2(1 ) 2(1 ) 2() 3(...+--+++= ； 设时间序列}{t X 从某时期开始具有直线趋势，且认为未来时期也按此直线趋势变化，则可设此直线趋势预测模型为： T b a X t t T t +=+? 其中t 为当前的时期数；T 为由t 至预测期数，,...2, 1=T ； ) 3() 2(2t t t M M a -=； )1/()(2) 3() 2(--=N M M b t t t

时间序列分析方法第章预测

第四章 预 测 在本章当中我们讨论预测的一般概念和方法，然后分析利用),(q p ARMA 模型进行预测的问题。 §4.1 预期原理 利用各种条件对某个变量下一个时点或者时间阶段内取值的判断是预测的重要情形。为此，需要了解如何确定预测值和度量预测的精度。 4.1.1 基于条件预期的预测 假设我们可以观察到一组随机变量t X 的样本值，然后利用这些数据预测随机变量1+t Y 的值。特别地，一个最为简单的情形就是利用t Y 的前m 个样本值预测1+t Y ，此时t X 可以描述为： 假设*|1t t Y +表示根据t X 对于1+t Y 做出的预测。那么如何度量预测效果呢？通常情况下，我们利用损失函数来度量预测效果的优劣。假设预测值与真实值之间的偏离作为损失，则简单的二次损失函数可以表示为(该度量也称为预测的均方误差)： 定理4.1 使得预测均方误差达到最小的预测是给定t X 时，对1 +t Y 的条件数学期望，即： 证明：假设基于t X 对1+t Y 的任意预测值为： 则此预测的均方误差为： 对上式均方误差进行分解，可以得到： 其中交叉项的数学期望为(利用数学期望的叠代法则)： 因此均方误差为： 为了使得均方误差达到最小，则有： 此时最优预测的均方误差为： 211*|1)]|([)(t t t t t X Y E Y E Y MSE +++-= End 我们以后经常使用条件数学期望作为随机变量的预测值。 4.1.2 基于线性投影的预测 由于上述条件数学期望比较难以确定，因此将预测函数的范围限制在线性函数当中，我们考虑下述线性预测： 如此预测的选取是所有预测变量的线性组合，预测的优劣则体现在系数向量的选择上。 定义4.1 如果我们可以求出一个系数向量值α，使得预测误差)(1t t X Y α'-+与t X 不相关： 则称预测t X α'为1+t Y 基于t X 的线性投影。 定理4.2 在所有线性预测当中，线性投影预测具有最小的均方误差。

时间序列分析word版

第2章 时间序列的预处理 拿到一个观察值序列之后，首先要对它的平稳性和纯随机性进行检验，这两个重要的检验称为序列的预处理。根据检验的结果可以将序列分为不同的类型，对不同类型的序列我们会采用不同的分析方法。 2.1 平稳性检验 2.1.1 特征统计量 平稳性是某些时间序列具有的一种统计特征。要描述清楚这个特征，我们必须借助如下统计工具。 一、概率分布 数理统计的基础知识告诉我们分布函数或密度函数能够完整地描述一个随 机变量的统计特征。同样，一个随机 变量族的统计特性也完全由它们的联 合分布函数或联合密度函数决定。 对于时间序列{t X ，t ∈T }，这样来定义它的概率分布： 任取正整数m ，任取m t t t ，， ，?21∈T ，则m 维随机向量（m t t t X X X ，，，?21）’的联合概率分布记为），，，（m t t t x x x F m ??21,,,21，由这些有限维分布函数构成的全体。 {），，，（m t t t x x x F m ??21,,,21，?m ∈正整数，?m t t t ，，，?21∈T } 就称为序列{t X }的概率分布族。 概率分布族是极其重要的统计特征描述工具，因为序列的所有统计性质理论上都可以通过 概率分布推测出来，但是概率分布族的重要 性也就停留在这样的理论意义上。在实际应 用中，要得到序列的联合概率分布几乎是不 可能的，而且联合概率分布通常涉及非常复 杂的数学运算，这些原因使我们很少直接使 用联合概率分布进行时间序列分析。 二、特征统计量 一个更简单、更实用的描述时间序列统计特征的方法是研究该序列的低阶矩，特别是均值、方差、自协方差和自相关系数，它们也被称为特征统计量。 尽管这些特征统计量不能描述随机序列全部的统计性质，但由于它们概率意义明显，易于计算，而且往往能代表随机 序列的主要概率特征，所以我们对时间序列进行分析，主要就是通过分析这些统计量的统计特性，推断出随机序列的性质。 1.均值 对时间序列{t X ，t ∈T }而言，任意时刻的序列值t X 都是一个随机变量，都有它自己的概率分布，不妨记为)(x F t 。只要满足条件 ∞

随机型时间序列预测方法

第
6
章
随机型时间序列预测方法
6.1 随机型时间序列预测模型 6.2 ARMA模型的相关分析 6.3 模型的识别 6.4 ARMA序列的参数估计 6.5 模型的检验与预报
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预测与决策

第
6
章
随机型时间序列预测方法
6.1 随机型时间序列预测模型 6.2 ARMA模型的相关分析 6.3 模型的识别 6.4 ARMA序列的参数估计 6.5 模型的检验与预报
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预测与决策

引言
随机型时间序列预测技术建立预测模型的过程可分为四 个阶段。 第一阶段：根据建模的目的和理论分析，确定模型的基 本形式； 第二阶段：进行模型识别，即从一大类模型中选择出一 类实验模型； 第三阶段：用已有历史数据对所选择的模型进行参数估 计； 第四阶段：检验得到的模型是否合适。若合适，则可以 用于预测或控制；若不合适，则返回到第二阶段重新选择模 型。
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预测与决策

引言
确定基本模型形式
模型识别(选择一个试验性模型)
参数估计(估计试验性模型参数)
不合适 诊断检验 合适 利用模型预测 图6.1 时间序列分析建模流程
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预测与决策

6.1 随机型时间序列预测模型
本节讨论时间序列的几种常用模型。从实用观点来看， 这些模型能够表征任何模式的时间序列数据。这几类模型是： 1）自回归(AR)模型； 2）移动平均(MA)模型； 3）自回归移动平均(ARMA)模型； 4）求和自回归移动平均(ARIMA)模型； 5）季节性模型。 非平稳时间序列 平稳时间序列
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预测与决策

随机时间序列分析

7 随机时间序列分析一. 随机时间序列随机过程与随机序列时间序列的性质(1) 随机过程与随机序列随机序列的现实对于一个随机序列，一般只能通过记录或统计得到一个它的样本序列x1,x2,??????, xn，称它为随机序列{ xt }的一个现实随机序列的现实是一族非随机的普通数列(2) 时间序列的统计性质(特征量) 均值函数：某个时刻t 的性质时间序列的统计性质自协方差函数：两个时刻t 和s 的统计性质时间序列的统计性质自相关函数二. 平稳时间序列模型所谓平稳时间序列是指时间序列{ xt, t=0,±1,±2,?????? } 对任意整数t，，且满足以下条件：对任意t，均值恒为常数对任意整数t 和k，r t,t+k 只和k 有关随机序列的特征量随时间而变化，称为非平稳序列平稳序列的特性方差自相关函数：自相关函数的估计平稳序列的判断一类特殊的平稳序列――白噪声序列随机序列{ xt }对任何xt 和xt 都不相关，且均值为零，方差为有限常数正态白噪声序列：白噪声序列，且服从正态分布2. 随机时间序列模型自回归模型（AR）移动平均模型（MA）自回归―移动平均模型（ARMA）(1) 自回归模型及其性质定义平稳条件自相关函数偏自相关函数滞后算子形式①自回归模型的定义描述序列{ xt }某一时刻t 和前p 个时刻序列值之间的相互关系随机序列{ εt }是白噪声且和前时刻序列xk （k

第5章 随机型时间序列预测方法-思考与练习

第5章 随机型时间序列预测方法 思考与练习（参考答案） 1.写出平稳时间序列的三个基本模型的基本形式及算子表达式。如何求它们的平稳域或可逆域？ 解：(1)自回归模型(AR)的基本模型为： 1122n n n p n p n X X X X ???ε---=++++ 算子表达式为：()p n n B X εΦ=，其中)1()(221p p p B B B B ???----=Φ 令多项式方程()0p λΦ=，求出它的p 个特征根p λλλ,,,21 。若这p 个特征根都在单位圆外，即1,1,2,...,i i p λ>=，则称AR()p 模型是稳定的或平稳的。 (2)移动平均模型(MA)的基本模型为：1122n n n n q n q X εθεθεθε---=---- 算子形式：()n q n X B ε=Θ ，其中q q q B B B B θθθ----=Θ 2211)( 令多项式方程()0q λΘ=为MA()q 模型的特征方程，求出它的q 个特征根。若MA()q 的特征根都在单位圆外，则称此MA()q 模型是可逆的。 (3)自回归移动平均模型(ARMA)的基本模型为: 1111...n n p n p n n q n q X X X ??εθεθε-------=--- 算子形式：()()p n q n B X B εΦ=Θ 若特征方程()0λΦ=的所有跟都在单位圆外，那么， ()()p n q n B X B εΦ=Θ就定义一个平稳模型。与此类似，要是过程是可逆的，()0λΘ=的根必须都在单位圆外。 2. 从当前系统的扰动对序列的影响看，AR(p)序列与MA(q)序列有何差异？ 答：对于任意的平稳AR()p 模型n X 都可由过去各期的误差来线性表示，而对于可逆的 MA()q 模型，n ε表示为过去各期数据n k X -的线性组合。 3. 把下面各式写成算子表达式： （1）t t t X X ε+=-15.0，

时间序列分析随机模拟

一、随机模拟实验 1.实验题目 ？）和（，是否适用于很大)2(AR 1AR ),1()( Y 2.实验目的和意义 （1）实验目的：检验公式是否适用于AR(1)和AR （2）的预测估计。 （2）实验意义：若题目成立，则对于所有的AR （1）和AR （2）模型，其预测会趋向于一条水平之直线， 3.简述实验方法和步骤 （1）首先模拟一个AR （1）序列，生成K 个数列，将n 个数搁置起来，预测搁置的n 个值， 参数估计，是否符合模型。最后在估计的序列均值上画一条水平线。 （2）首先模拟一个AR （2）序列，生成K 个数列，将n 个数搁置起来，预测搁置的n 个值， 参数估计，是否符合模型。最后在估计的序列均值上画一条水平线。 4.具体实施过程 （1）AR （1）过程 首先模拟一个过程的，)1(1008.0AR 。模拟48个值，将最后八个值搁置起来，与预测值比较。 （a ）验证 和 的极大似然估计： 图表4.1极大似然估计

从图表4.1可以看出，该模型符合AR （1）模型，所以我们继续下一步。 （b ）预测接下来的8个值，并画出带这8个预测值的序列，在估计的序列均值上画一条水平线。画出预测及其95%预测极限。 图表4.2预测及估计均值水平线 从图4.2中可以看出，预测值落在预测区间内，并且趋向于一条水平直线。此时仅仅是 很小的时候趋势已经很明显了，所以当 越大，)( Y 越趋向于一个均值 。 （2）AR （2）过程 首先模拟一个过程的，，)2(10075.0-5.121AR 。模拟52个值，将最后12个值搁置起来，与预测值比较。 （a ）验证 和 的极大似然估计： 图表4.3极大似然估计 从图表4.3可以看出，该模型符合AR （2）模型，所以我们继续下一步。 （b ）预测接下来的12个值，并画出带这12个预测值的序列，在估计的序列均值上画一条

时间序列平稳性分析(课件)

时间序列平稳性分析(课件) 时间序列平稳性分析 文章结构 ?时间序列的概念 ?平稳性检验 ?纯随机性检验 ?spss的具体操作 1.1时间序列分析的概念?时间序列是一个按时间的次序排列起来的随机数据集合。而时间序列分析是概率论与数理统计学科的一个重要分支，它以概率统计学为理论基础来分析随机数据序列（或称为动态数据序列）并对其建立相应的数学模型，即对模型定阶，进行参数估计，进一步将用于预测。 在对时间序列进行分析的时候我们的前提任务是如何进行的呢？ 2.1平稳性检验 ? ? ? ? ?特征统计量平稳时间序列的定义平稳时间序列的统计性质平稳时间序列的意义平稳性检验 概率分布 ?概率分布的意义 随机变量族的统计性质完全由它们的联合分布函数或联合密度函数决定 ?时间序列概率分布族的定义 { }Ft1,t2,...,tm(x1,x2,...,xm) m(1,2,...,m),t1,2,...,T ?实际应用局限性

概率分布 ?概率分布的意义 随机变量族的统计性质完全由它们的联合分布函数或联合密度函数决定?时间序列概率分布族的定义 { }Ft1,t2,...,tm(x1,x2,...,xm) m(1,2,...,m),t1,2,...,T ?实际应用局限性 特征统计量 ?均值 t EXt ?方差 Var(Xt)E(Xt t) xdFt(x) 2 (x t)dFt(x) ?协方差?自相关系数 (t,s)E(Xt t)(XS) S (t,s)

(t,s) DXt DXs 平稳时间序列的定义 ?严平稳 严平稳是一种条件比较苛刻的平稳性定义，它认为只有当序列所有的统计性质都不会随时间的推移而发生变化时，该序列才能被认为平稳?宽平稳 宽平稳是使用序列的特征统计量来定义的一种平稳性。它认为序列的统计性质主要由它的低阶矩决定，所以只要保证序列低阶矩平稳（二阶），就能保证序列的主要性质近似稳定。 ?满足如下条件的序列称为严平稳序列 正整数m，t1,t1,...,tm T,正整数t,有 Ft1,t2,...,tm（x1,x2,...,xm）Ft1t,t2t,..., ?满足如下条件的序列称为宽平稳序列 1)EXt,t T 2)EXt,为常数，t T 2 tm t （x1,x2,...,x 3)（t,s）（k,k s t）,t,s,k且k s t T ?常数性质 ?自协方差函数和自相关函数只依赖于时间的平移长度而与时间的起止点无关1）延迟k自协方差函数 （k）（t,t k）,k为整数 2）延迟k自相关系数 k