Cerco un certo tipo di spiegazione ARIMA


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Questo può essere difficile da trovare, ma mi piacerebbe leggere un ben spiegato ARIMA esempio che

  • usa matematica minima

  • estende la discussione oltre la costruzione di un modello nell'uso di quel modello per prevedere casi specifici

  • utilizza sia la grafica che i risultati numerici per caratterizzare l'adattamento tra i valori previsti e quelli effettivi.

Risposte:


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La mia lettura suggerita per un'introduzione alla modellazione ARIMA sarebbe

Applied Time Series Analysis for the Social Sciences 1980 di R McCleary; RA Hay; EE Meidinger; D McDowall

Questo è rivolto agli scienziati sociali, quindi le esigenze matematiche non sono troppo rigorose. Anche per trattamenti più brevi suggerirei due Sage Green Books (anche se sono totalmente ridondanti con il libro McCleary),

Il testo di Ostrom è solo un modello di ARMA e non tratta le previsioni. Non penso che soddisferebbero anche il tuo requisito di errore di previsione grafica. Sono sicuro che potresti trovare risorse più utili esaminando le domande taggate con le serie temporali anche su questo forum.


Il libro di McCleary è meravigliosamente scritto, conciso e davvero una buona introduzione. C'è anche del meraviglioso umorismo involontario nell'ultimo capitolo in cui parlano di lingue di alto livello come Fortran.
richiemorrisroe,

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Cercherò di rispondere alla delicata sollecitazione di whuber di semplicemente "rispondere alla domanda" e rimanere in tema. Ci vengono fornite 144 letture mensili di una serie chiamata "The Airline Series". Box e Jenkins furono ampiamente criticati per aver fornito una previsione che era selvaggiamente positiva per via della "natura esplosiva" di una trasformazione inversa.inserisci qui la descrizione dell'immagine

Visivamente abbiamo l'impressione che la varianza della serie originale aumenti con il livello della serie suggerendo la necessità di una trasformazione. Tuttavia sappiamo che uno dei requisiti per un modello utile è che la varianza degli "errori del modello" deve essere omogenea. Non sono necessarie ipotesi sulla varianza della serie originale. Sono identici se il modello è semplicemente una costante, ovvero y (t) = u. Come affermato da /stats//users/2392/probabilityislogic in modo così chiaro nella sua risposta ai consigli sulla spiegazione dell'eterogeneità / eteroscedasticità "una cosa che trovo sempre divertente è questa" non normalità dei dati "di cui le persone si preoccupano di. Non è necessario che i dati vengano distribuiti normalmente, ma il termine di errore no "

I primi lavori nelle serie temporali spesso passavano erroneamente alle conclusioni sulle trasformazioni ingiustificate. Scopriremo qui che la trasformazione correttiva di questi dati consiste semplicemente nell'aggiungere tre serie fittizie di indicatori al modello ARIMA che riflettono una regolazione per tre punti dati insoliti. Di seguito è riportato il diagramma della funzione di autocorrelazione che suggerisce una forte autocorrelazione al ritardo 12 (.76) e al ritardo 1 (.948). Le autocorrelazioni sono semplicemente coefficienti di regressione in un modello in cui y è la variabile dipendente prevista da un ritardo di y.

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L'analisi sopra suggerisce che un modello modella le prime differenze della serie e studia quella "serie residua" che è identica prima alle prime differenze per le sue proprietà. inserisci qui la descrizione dell'immagine

Questa analisi riconferma l'idea che esiste un forte modello stagionale nei dati che potrebbero essere corretti o modellati da un modello che conteneva due operatori diversi.

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Questa semplice doppia differenziazione produce un insieme di residui, ovvero una serie regolata o parlando in modo approssimativo di una serie trasformata che evidenzia una varianza non costante ma il motivo della varianza non costante è la media non costante dei residui. serie doppiamente differenziate, suggerendo tre anomalie alla fine della serie. L'autocorrelazione di questa serie indica erroneamente che "tutto va bene" e potrebbe esserci la necessità di qualsiasi regolazione Ma (1). Si dovrebbe prestare attenzione in quanto vi è un suggerimento di anomalie nei dati, quindi l'acf è distorto verso il basso. Questo è noto come "Effetto Alice nel Paese delle Meraviglie", ovvero accettare l'ipotesi nulla di nessuna struttura evidente quando tale struttura viene mascherata da una violazione di una delle ipotesi.

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Rileviamo visivamente tre punti insoliti (117.135.136)

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Questo passaggio per rilevare i valori anomali si chiama Intervention Detection e può essere facilmente o meno programmato in seguito al lavoro di Tsay.

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Se aggiungiamo tre indicatori al modello, otteniamo inserisci qui la descrizione dell'immagine

Possiamo quindi stimare

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E ricevi un diagramma dei residui e del acf

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Questo acf suggerisce di aggiungere potenzialmente due coefficienti di media mobile al modello. Quindi il prossimo modello stimato potrebbe essere.

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cedimento

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inserisci qui la descrizione dell'immagine inserisci qui la descrizione dell'immagine inserisci qui la descrizione dell'immagine Si potrebbe quindi eliminare la costante non significativa e ottenere un modello raffinato: inserisci qui la descrizione dell'immagine

Notiamo che non sono state necessarie trasformazioni di potenza per ottenere un insieme di residui con una variazione costante. Si noti che le previsioni non sono esplosive.

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In termini di una semplice somma ponderata, abbiamo: 13 pesi; 3 diverso da zero e uguale a (1.0.1,0., - 1,0)

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Questo materiale è stato presentato in modo non automatico e, di conseguenza, ha richiesto l'interazione dell'utente in termini di decisioni di modellazione.


Ciao IrishStat, sono di nuovo io. Ho adorato il tuo ampio esempio, ma ci sono due passaggi che sono un po 'oscuri (almeno per me): "L'autocorrelazione di questa serie indica erroneamente che" tutto va bene "e potrebbe esserci la necessità di qualsiasi regolazione Ma (1) "e" Questo acf suggerisce di aggiungere potenzialmente due coefficienti di media mobile al modello ". Cosa vedi esattamente in quei diagrammi ACF che ti fanno credere? Non sembrano entrambi ok (quasi tutti i valori sono all'interno delle "linee blu")?
Bruder,

: VBruder Penso di aver "sbagliato" con l'affermazione "potrebbe esserci un ....." Nel secondo esempio ci sono prove di "bad acf" a lag1 e lag 12 che suggeriscono la potenziale necessità dei coefficienti t2o ma . Stai credendo troppo in questi limiti come boyh the acf91) e acf (12) sono "pericolosamente vicini". Potresti contattarmi direttamente al mio indirizzo email pubblicato disponibile dalle mie informazioni.
IrishStat,

Bello scrivere. "Modello ARIMA che riflette una regolazione per tre punti dati insoliti" Dici di aggiungere tre variabili fittizie per questi tre punti? In parole povere, in che modo questi tre valori anomali vengono considerati nelle previsioni future? (Sono sicuro che sia semplice, non ne ho familiarità.) Inoltre, sembra che i limiti di errore non aumentino col passare del tempo. (O forse l'errore associato dipende dalla modalità del passaggio?) Grazie in anticipo.
Adam,

@Adam le tre variabili fittizie non hanno alcun ruolo nella previsione poiché i valori futuri sono tutti 0. Sì, i limiti di errore presentati non sono corretti. Abbiamo risolto il problema e ora AUTOBOX presenta limiti di errore crescenti col passare del tempo. Sono uno degli sviluppatori di AUTOBOX. .
IrishStat,

@IrishStat "le tre variabili fittizie non hanno alcun ruolo nella previsione poiché i valori futuri sono tutti 0." Ciò significa essenzialmente che vengono estratti dai dati? Devono avere un certo impatto sui limiti di previsione?
Adam,

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Ho provato a farlo nel capitolo 7 del mio libro di testo del 1998 con Makridakis e Wheelwright. Che ci sia riuscito o no, lascerò gli altri a giudicare. Puoi leggere alcuni dei capitoli online tramite Amazon (da p311). Cerca "ARIMA" nel libro per convincere Amazon a mostrarti le pagine pertinenti.

Aggiornamento: ho un nuovo libro gratuito e online. Il capitolo ARIMA è qui .


3

Consiglierei la previsione con scatola univariata - Modelli Jenkins: concetti e casi di Alan Pankratz. Questo libro classico ha tutte le funzionalità che hai richiesto:

  • usa matematica minima
  • estende la discussione oltre la costruzione di un modello nell'uso di quel modello per prevedere casi specifici
  • utilizza sia la grafica che i risultati numerici per caratterizzare l'adattamento tra i valori previsti e quelli effettivi.

L'unico svantaggio è che è stato stampato nel 1983 e potrebbe non presentare alcuni sviluppi recenti. L'editore arriverà con una seconda edizione a gennaio 2014 con aggiornamenti.


Consiglierei anche l'altro libro di Alan Pankratz: Previsioni con modelli di regressione dinamica. Materiale molto simile, ma copre un po 'più di terreno; anche se in modo meno dettagliato sul lato Box-Jenkins delle cose. È bello sapere che ci sarà una seconda edizione a gennaio 2014!
Graeme Walsh,

-4

Un modello ARIMA è semplicemente una media ponderata. Risponde alla doppia domanda;

  1. Quanti periodi (k) devo usare per calcolare una media ponderata

e

  1. Precisamente quali sono i pesi k

Risponde alla preghiera della fanciulla per determinare come adattarsi ai valori precedenti (e ai valori precedenti SOLO) per proiettare la serie (che è realmente causata da variabili causali non specificate) Quindi un modello ARIMA è il modello causale di un uomo povero.


-1 Questa risposta non sembra rispondere alla domanda, che sta cercando un "ben spiegato ... * esempio *".
whuber

@whuber: L'OP ha chiesto una risposta che "usa la matematica minima". La mia risposta ha dettagliato la matematica minima ed è stato motivato a spiegare i modelli ARIMA in parole comuni di tutti i giorni. Questo non è mai stato fatto in quanto i ragazzi della teoria matematica si concentrano sulla "spiegazione di fascia alta" usando il polinomio, gli operatori di differenziazione, l'ottimizzazione non lineare ecc.
IrishStat

@Irish Sono d'accordo con la motivazione a mantenere bassa la matematica, specialmente quando richiesto dall'utente. Ma questa risposta sembra rispondere a una domanda diversa: "cos'è ARIMA". La natura specifica della domanda originale indica anche che l'OP ha una buona idea di cosa sia ARIMA e di cosa sia utile; vogliono vederlo in azione. Scommetto che potresti facilmente contribuire a un simile caso di studio :-).
whuber

: whuber: Sarebbe stato molto facile per me e potrei farlo.
IrishStat

@Irish non vedo l'ora di vederlo. Inoltre - questo problema non è emerso qui, ma è emerso in altri luoghi - tali contributi sono potenzialmente modi più potenti e più apprezzati di far sapere alle persone cosa si può fare rispetto a molte altre forme di marketing esplicite.
whuber
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