Una prova per la stazionarietà di un AR (2)


17

Considera un processo AR (2) centrato sulla media

Xt=ϕ1Xt−1+ϕ2Xt−2+ϵt
dove ϵt è il processo di rumore bianco standard. Per semplicità, fammi chiamare ϕ1=b e ϕ2=a . Concentrandomi sulle radici dell'equazione delle caratteristiche ho ottenuto
z1,2=−b±b2+4a2a
Le condizioni classiche nei libri di testo sono le seguenti:
{|a|<1a±b<1
Ho provato a risolvere manualmente (con l'aiuto di Mathematica) le disuguaglianze sulle radici, cioè il sistemaottenendo soloPuò la terza condizione () recupera sommando le due precedenti soluzioni ottenendoa+b+a-b<2⇒a<1
{|−b−b2+4a2a|>1|−b+b2+4a2a|>1
a±b<1
|a|<1a+b+a−b<2⇒a<1che attraverso alcune considerazioni il segno diventa ? O mi manca una soluzione?|a|<1

Risposte:


18

La mia ipotesi è che l'equazione caratteristica da cui si sta partendo è diversa dalla mia. Vorrei procedere in un paio di passaggi per vedere se siamo d'accordo.

Considera l'equazione

λ2−ϕ1λ−ϕ2=0

Se z è una radice dell'equazione caratteristica "standard" 1−ϕ1z−ϕ2z2=0 e l'impostazione z−1=λ , il display ottiene dalla riscrittura di quello standard come segue:

1−ϕ1z−ϕ2z2=0⇒z−2−ϕ1z−1−ϕ2=0⇒λ2−ϕ1λ−ϕ2=0
Quindi, una condizione alternativa per la stabilità di unaAR(2)è che tutte le radici del primo display sonoall'internodel cerchio unitario,|z|>1⇔|λ|=|z−1|<1.

AR(2)AR(2)

  1. ϕ2<1+ϕ1
  2. ϕ2<1−ϕ1
  3. ϕ2>−1

λ1,2=ϕ1±ϕ12+4ϕ22
per trovare le prime due condizioni.

Quindi, AR(2) è stazionaria iff |λ|<1 , quindi (se λi sono reali):

−1<ϕ1±ϕ12+4ϕ22<1⇒−2<ϕ1±ϕ12+4ϕ2<2
Il più grande dei dueλiè delimitato daϕ1+ϕ12+4ϕ2<2, oppure:
ϕ1+ϕ12+4ϕ2<2⇒ϕ12+4ϕ2<2−ϕ1⇒ϕ12+4ϕ2<(2−ϕ1)2⇒ϕ12+4ϕ2<4−4ϕ1+ϕ12⇒ϕ2<1−ϕ1
ϕ2<1+ϕ1

λiϕ12<−4ϕ2

λ1,2=φ1/2±io-(φ12+4φ2)/2.
Il modulo quadrato di un numero complesso è il quadrato del reale più il quadrato della parte immaginaria. Quindi,
λ2=(ϕ1/2)2+(−(ϕ12+4ϕ2)/2)2=ϕ12/4−(ϕ12+4ϕ2)/4=−ϕ2.
This is stable if |λ|<1, hence if −ϕ2<1 or ϕ2>−1, as was to be shown. (The restriction ϕ2<1 resulting from ϕ22<1 is redundant in view of ϕ2<1+ϕ1 and ϕ2<1−ϕ1.)

Plotting the stationarity triangle, also indicating the line that separates complex from real roots, we get

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Produced in R using

phi1 <- seq(from = -2.5, to = 2.5, length = 51) 
plot(phi1,1+phi1,lty="dashed",type="l",xlab="",ylab="",cex.axis=.8,ylim=c(-1.5,1.5))
abline(a = -1, b = 0, lty="dashed")
abline(a = 1, b = -1, lty="dashed")
title(ylab=expression(phi[2]),xlab=expression(phi[1]),cex.lab=.8)
polygon(x = phi1[6:46], y = 1-abs(phi1[6:46]), col="gray")
lines(phi1,-phi1^2/4)
text(0,-.5,expression(phi[2]<phi[1]^2/4),cex=.7)
text(1.2,.5,expression(phi[2]>1-phi[1]),cex=.7)
text(-1.75,.5,expression(phi[2]>1+phi[1]),cex=.7)

questa è una spiegazione molto dettagliata.
— Marco

@Christoph: Is there a typo in the answer? Look at equation for λ2. Also, what do you mean by square of a complex number? If z=a+bi then z2=a2−b2+2iab. How do you say square of a complex number is "square of the real plus the square of the imaginary part"
— shani,

1
Grazie, giusto! Mi riferivo al modulo sqaured, vedi la modifica.
— Christoph Hanck,

@ChristophHanck, cosa ne pensi delle risposte di Aksakal in questi due thread: 1 e 2 ? Sono in conflitto con la tua risposta e, in caso affermativo, qual è la risposta corretta?
— Richard Hardy,

Penso che abbia perfettamente ragione nel definire la debole stazionarietà come costanza dei primi due momenti. Spesso, e anche nel presente filo, "stazionarietà" ed "esistenza di una rappresentazione causale", cioè un sommabileMUN(∞)rappresentanza senza dipendenza dal futuro, si fondono. Ciò che la mia risposta mostra quindi più precisamente sono le condizioni per l'esistenza di quest'ultima.
— Christoph Hanck,
Utilizzando il nostro sito, riconosci di aver letto e compreso le nostre Informativa sui cookie e Informativa sulla privacy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.