平穩序列

平穩序列

平穩序列(stationary series)是基本上不存在趨勢的序列。這類序列中的各觀察值基本上在某個固定的水平上波動,雖然在不同的時間段波動的程度不同,但並不存在某種規律,其波動可以看成是隨機的。

定義

在隨機過程理論中,平穩序列(Stationary sequence)是指聯合機率分布函式不隨時間改變的隨機序列.如果一個隨機序列 {X n,n≥0}是平穩的,則其隨機變數的聯合分布函式為:

F(X 1,X 2,…,Xk )= F(X 1+t,X 2+t ,…,Xk+t);(k≥2)

其中 F表示為聯合分布函式;t∈R,且t大於0;X 1,X 2,…,Xk是{Xn,n≥0}中的任意K個隨機變數.

性質

平穩序列中,往往(X1,⋯,Xn)與Xn+1不獨立。所以利用歷史樣本來預測未來時間就有了可能。

一般來講,獲取平穩序列的辦法是:將時間序列的趨勢項和季節項都去掉,只留下隨機項。

首先看一下自協方差函式。它滿足三條性質(稱為非負定序列):

•對稱性

•非負定性:自協方差矩陣是非負定的。

•有界性:|γk|≤γ0

樣本的自協方差函式:γk^=1N∑N−kt=1(xt+k−x¯)(xt−x¯)

模型與基本數據

1.

平穩序列:如果一個時間序列:二階矩有限,一階矩為常數,自協方差函式對於各個位置相同。這三個角度也是刻畫時間序列的常用角度 。

1.

單調收斂定理:非負單調遞增r.v.{ξn}, 如果ξn→ξ,a.s.那么Eξ=limnEξn

2.

控制收斂定理:幾乎處處有界的r.v.序列,如果有極限,那么期望與極限可以交換。

有上面兩個定理,我們就可以給出線性平穩序列的各種性質了! 即非負單調遞增r.v.序列如果有極限,那么極限與期望(積分)可以交換。

平穩序列的譜函式

這個東西是類似於單個隨機變數的分布函式或密度函式存在的。 平穩序列的二階統計性質可以由它的 譜分布函式或譜密度函式刻畫。

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