金融时间序列分析(非平稳部分)(5)

2019-03-22 23:45

??j?N?1t?j?1?u??utNt?j, j=0,1,2,….

及????(1)的估计值:

????0?2??1??2j?1q??j??j ???q?1?其中,q的大小根据实际情况确定。若从某一阶之后(比如从第h阶之后),??j对

?2的贡献可忽略不记,则q取为h。构造该估计量的Newey和West建议q取3?或4。

2?的标准差???(3) 计算参数估计量??和残差ut的估计方差s?1?t2。 u?N?2(4) 将上述计算结果代入Z?或Zt统计量的表达式,得到统计量的值,查临

界值并进行比较,然后作出推断。 二、ADF (Augmented Dickey—Fuller)检验

ADF (Augmented Dickey—Fuller)检验法由Dickey和Fuller于1979年提出,该方法是对DF检验的推广,所以常称为增广DF检验。其特点是,假设时间数据序列?yt?是由一个P阶自回归过程AR(P)生成的,然后建立估计模型并进行单位根检验。

在介绍ADF检验法之前,先分析P阶自回归过程的特性。

1、P阶自回归过程的特性

假设时间序列?yt?服从AR(P)过程:

yt??1yt?1??2yt?2????pyt?p??t (6.4.11)

其中,?t为白噪声。利用滞后算子,可将上式表示为:

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?(B)yt?yt??1yt?1??2yt?2????pyt?p

?(1??1B??2B2????pBp)yt??t (6.4.12) 令

???1??2????p

?j??(?j?1????p);j?1,2,?,p?1

可将滞后多项式?(B)分解成:

?(B)?(1??1B??2B2????pBp)

?(1??B)?(?1B??2B2????p?1Bp?1)(1?B) (6.4.13) 则(6.4.12)式可转化为:

?(B)yt?{(1??B)?(?1B??2B2????p?1Bp?1)(1?B)}yt??t

整理可得:

yt??yt?1??1?yt?1??2?yt?2????p?1?yt?p?1??t (6.4.14)

若服从(6.4.11)的序列有且只有一个单位根,则其特征方程:

1??1z??2z2????pzp?0

有且只有一个值为1的根,从而有:

?(1)?1??1??2????p?1???0

上式等价于??1。因此,对服从(6.4.11)的序列的单位根检验,就是检验模型(6.4.14)中是否有??1。

将模型(6.4.14)与(6.3.1)对比可以发现,模型(6.4.14)中多了?yt的p-1个滞后项。如果将这些滞后项归到随机扰动项中,则扰动项就成为序列相关的平稳过程,这样,在模型(6.4.14)中检验单位根,实际上就是对扰动项为一平稳过程的

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单位根检验。因为事实上,由(6.4.13)式可得特征多项式的如下表示形式:

?(z)?(1??1z??2z2????pzp)

?(1??z)?(?1z??2z2????p?1zp?1)(1?z)

当序列有且只有一个单位根时,??1,从而有

(1??1z??2z2????pzp)?(1??z)?(?1z??2z2????p?1zp?1)(1?z)

?(1??1z??2z2????p?1zp?1)(1?z)

使上式左边为零的根中,除了一个根为1外,其余的根全在单位圆之外。这一结论对于等式右边也成立,因此

(1??1z??2z2????p?1zp?1)?0

的根全在单位圆之外。这样,滞后多项式

C(B)?1??1B??2B2????p?1Bp?1

的逆存在,在??1 为真的情况下,(6.4.14)式可写成:

(1??1B??2B2????p?1Bp?1)?yt??t (6.4.15)

进一步可表示为:

?yt?C?1(B)?t??(B)?t?ut (6.4.16)

其中,?(B)?C?1(B)为一无穷阶的滞后多项式。(6.4.16) 式恰好为模型(6.4.1)在

??1时的形式。说明在模型(6.4.14)中检验单位根,与PP单位根检验在本质上是

相通的。正因如此,基于模型(6.4.14)的单位根检验被称为增广DF检验。

2、ADF检验:

与DF检验一样,ADF检验也分为四种情形建立估计模型,并在其中进行

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单位根检验。

情形一:数据序列由模型(6.4.14)生成,并在其中单位根,即H0:??1。 情形二:数据序列由模型(6.4.14)生成,在如下估计模型中检验H0:??1。

yt????yt?1??1?yt?1??2?yt?2????p?1?yt?p?1??t (6.4.17)

情形三:数据序列由模型(6.4.17)生成,在其中检验H0:??1。

情形四:数据序列由模型(6.4.17)生成,在如下估计模型中检验H0:??1。

yt????t??yt?1??1?yt?1??2?yt?2????p?1?yt?p?1??t (6.4.18)

首先考察情形二:

(1)可以证明,在H0:??1成立时,对模型(6.4.17)进行最小二乘估计,得

?是?的超一致估计,并且有如下极限: 到的???1)N(?L???1??1??2????p?112??W?1???1??W?1??210W?r?dr2??W?r??dr?[?20110W?r?dr] (6.4.19)

??1)的极限分布(6.3.7)一致,从可见,此极限分布与DF检验情形二中统计量N(?而可用相同的临界值表。但是,上述统计量中含有未知参数,因此不能直接用于检验。现用?j(j=1,2,…,p-1)的最小二乘估计??j代替?j,得修正统计量:

ZADF???1)N(? (6.4.20)

???1??1??2????p?1该统计量的极限分布与(6.4.19)相同。

(2)对于检验H0:??1的t统计量,可以证明有如下极限分布:

t???1?L?????????12???W?r??dr?[?W?r?dr]?121200??W?1???1??W?1??W?r?dr21012 (6.4.21)

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此极限与DF检验情形二中t统计量的极限分布(6.3.9)是完全一致的。说明在ADF检验中,不需要对t统计量进行修正,就可直接利用DF检验中的临界值表进行检验。

ADF与DF单位根检验的t统计量分布完全重合(T=100)

这与PP检验形成鲜明对照。我们知道,在PP检验中,需要对t统计量进行修正。其原因主要是,PP检验中对回归系数?的最小二乘估计没有考虑受扰动项

?是?的超一致估计,序列相关性的影响。当扰动项序列相关时,最小二乘估计?但t统计量的极限分布由于受扰动项序列相关性的影响而发生了变化,为了能借

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