एआर की स्थिरता के लिए एक प्रमाण (2)

एक मतलब केंद्रित एआर (2) प्रक्रिया पर विचार

X_{t} = ϕ_{1} X_{t - 1} + ϕ_{2} X_{t - 2} + ϵ_{t}

$X_t=\phi_1X_{t-1}+\phi_2X_{t-2}+\epsilon_t$ जहां

ϵ_{t}

$\epsilon_t$ मानक सफेद शोर प्रक्रिया है। बस सादगी की खातिर मुझे फोन करते हैं

ϕ_{1} = b

$\phi_1=b$ और

ϕ_{2} = a

$\phi_{2}=a$ । विशेषताओं की जड़ों पर ध्यान केंद्रित समीकरण मुझे मिल गया

z_{1, 2} = \frac{- b \pm \sqrt{b^{2} + 4 a}}{2 a}

$z_{1,2}=\frac{-b\pm\sqrt{b^2+4a}}{2a}$ पाठ्यपुस्तकों में शास्त्रीय स्थिति निम्नलिखित हैं:

{\begin{cases} | a | < 1 \\ a \pm b < 1 \end{cases}

$\begin{cases}|a|<1 \\ a\pm b<1 \end{cases}$ मैं यानी प्रणाली (मेथेमेटिका की मदद से) मैन्युअल रूप से हल करने के लिए जड़ों पर असमानताओं, की कोशिश की

प्राप्त करने के सिर्फ

Can तीसरे हालत (

) हो रही है एक दूसरे के लिए पिछले दो समाधान जोड़ने की वसूली जा

है कि कुछ संकेत विचार के माध्यम से हो जाता है

? या मुझे कोई हल याद आ रहा है?

{\begin{cases} | \frac{- b - \sqrt{b^{2} + 4 a}}{2 a} | > 1 \\ | \frac{- b + \sqrt{b^{2} + 4 a}}{2 a} | > 1 \end{cases}

$\begin{cases}|\frac{-b-\sqrt{b^2+4a}}{2a}|>1 \\ |\frac{-b+\sqrt{b^2+4a}}{2a}|>1\end{cases}$

a \pm b < 1

$a \pm b<1$

| a | < 1

$|a|<1$

a + b + a - b < 2 \Rightarrow a < 1

$a+b+a-b<2 \Rightarrow a<1$

| a | < 1

$|a|<1$

self-study stationarity arma

— मार्को
स्रोत

मेरा अनुमान है कि आप जिस विशिष्ट समीकरण से प्रस्थान कर रहे हैं, वह मेरा अलग है। मुझे सहमत होने के लिए मुझे कुछ चरणों में आगे बढ़ना चाहिए।

पर विचार करें समीकरण

λ^{2} - ϕ_{1} λ - ϕ_{2} = 0

$\lambda^2-\phi_1\lambda-\phi_2=0$

यदि $z$ "मानक" विशेषता समीकरण का एक जड़ है $1-\phi_1 z-\phi_2 z^2=0$ और सेटिंग $z^{-1}=\lambda$ , मानक एक को फिर से लिखने के रूप में इस से प्रदर्शन प्राप्त:

\begin{array}{rcl} 1 - ϕ_{1} z - ϕ_{2} z^{2} & = & 0 \\ \Rightarrow z^{- 2} - ϕ_{1} z^{- 1} - ϕ_{2} & = & 0 \\ \Rightarrow λ^{2} - ϕ_{1} λ - ϕ_{2} & = & 0 \end{array}

$\begin{eqnarray*} 1-\phi_1 z-\phi_2 z^2&=&0\\ \Rightarrow z^{-2}-\phi_1 z^{-1}-\phi_2 &=&0\\ \Rightarrow \lambda^2-\phi_1\lambda -\phi_2 &=&0 \end{eqnarray*}$ इसलिए,

A R (2)

$AR(2)$ की स्थिरता के लिए एक वैकल्पिक स्थितियह है कि पहले डिस्प्ले की सभी जड़ेंयूनिट सर्कल केअंदरहोती हैं

| z | > 1 \Leftrightarrow | λ | = | z^{- 1} | < 1

$|z|>1 \Leftrightarrow |\lambda|=|z^{-1}|<1$ ।

हम प्राप्त करने के लिए इस प्रतिनिधित्व का उपयोग stationarity त्रिकोण एक का $AR(2)$ प्रक्रिया, कि है कि एक $AR(2)$ स्थिर है अगर निम्न तीन शर्तों को पूरा करते हैं:

$\phi_2<1+\phi_1$
$\phi_2<1-\phi_1$
$\phi_2>-1$

याद तुम (यदि वास्तविक) पहले प्रदर्शन की जड़ों में लिख सकते हैं कि के रूप में

λ_{1, 2} = \frac{ϕ_{1} \pm \sqrt{ϕ_{1}^{2} + 4 ϕ_{2}}}{2}

$\lambda_{1,2}=\frac{\phi_1\pm\sqrt{\phi_1^2+4\phi_2}}{2}$ पहले दो शर्तों को खोजने के लिए

।

फिर, $AR(2)$ स्थिर iff $|\lambda|<1$ , इसलिए (यदि $\lambda_i$ असली हैं):

\begin{array}{rcl} - 1 < \frac{ϕ_{1} \pm \sqrt{ϕ_{1}^{2} + 4 ϕ_{2}}}{2} & < & 1 \\ \Rightarrow - 2 < ϕ_{1} \pm \sqrt{ϕ_{1}^{2} + 4 ϕ_{2}} & < & 2 \end{array}

$\begin{eqnarray*} -1<\frac{\phi_1\pm\sqrt{\phi_1^2+4\phi_2}}{2}&<&1\\ \Rightarrow -2<\phi_1\pm\sqrt{\phi_1^2+4\phi_2}&<&2 \end{eqnarray*}$ दो की बड़ी

λ_{i}

$\lambda_i$ से घिरा है

ϕ_{1} + \sqrt{ϕ_{1}^{2} + 4 ϕ_{2}} < 2

$\phi_1+\sqrt{\phi_1^2+4\phi_2}<2$ , या:

\begin{array}{rcl} ϕ_{1} + \sqrt{ϕ_{1}^{2} + 4 ϕ_{2}} & < & 2 \\ \Rightarrow \sqrt{ϕ_{1}^{2} + 4 ϕ_{2}} & < & 2 - ϕ_{1} \\ \Rightarrow ϕ_{1}^{2} + 4 ϕ_{2} & < & (2 - ϕ_{1})^{2} \\ \Rightarrow ϕ_{1}^{2} + 4 ϕ_{2} & < & 4 - 4 ϕ_{1} + ϕ_{1}^{2} \\ \Rightarrow ϕ_{2} & < & 1 - ϕ_{1} \end{array}

$\begin{eqnarray*} \phi_1+\sqrt{\phi_1^2+4\phi_2}&<&2\\ \Rightarrow \sqrt{\phi_1^2+4\phi_2}&<&2 - \phi_1\\ \Rightarrow \phi_1^2+4\phi_2&<&(2 - \phi_1)^2\\ \Rightarrow \phi_1^2+4\phi_2&<&4 - 4\phi_1+\phi_1^2\\ \Rightarrow \phi_2&<&1 - \phi_1 \end{eqnarray*}$

ϕ_{2} < 1 + ϕ_{1}

$\phi_2<1 + \phi_1$

$\lambda_i$ $\phi_1^2<-4\phi_2$

λ_{1, 2} = ϕ_{1} / 2 \pm i \sqrt{- (ϕ_{1}^{2} + 4 ϕ_{2})} / 2.

$\lambda_{1,2} = \phi_1/2\pm i\sqrt{-(\phi_1^2+4\phi_2)}/2.$ The squared modulus of a complex number is the square of the real plus the square of the imaginary part. Hence,

λ^{2} = (ϕ_{1} / 2)^{2} + {(\sqrt{- (ϕ_{1}^{2} + 4 ϕ_{2})} / 2)}^{2} = ϕ_{1}^{2} / 4 - (ϕ_{1}^{2} + 4 ϕ_{2}) / 4 = - ϕ_{2} .

$\lambda^2 = (\phi_1/2)^2 + \left(\sqrt{-(\phi_1^2+4\phi_2)}/2\right)^2 = \phi_1^2/4-(\phi_1^2+4\phi_2)/4 = -\phi_2.$ This is stable if

| λ | < 1

$|\lambda|<1$ , hence if

- ϕ_{2} < 1

$-\phi_2<1$ or

ϕ_{2} > - 1

$\phi_2>-1$ , as was to be shown. (The restriction

ϕ_{2} < 1

$\phi_2<1$ resulting from

ϕ_{2}^{2} < 1

$\phi_2^2<1$ is redundant in view of

ϕ_{2} < 1 + ϕ_{1}

$\phi_2<1+\phi_1$ and

ϕ_{2} < 1 - ϕ_{1}

$\phi_2<1-\phi_1$ .)

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

enter image description here

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)

— Christoph Hanck
स्रोत

this is a very detailed explanation.

— Marco

@Christoph: Is there a typo in the answer? Look at equation for

λ^{2}

$\lambda^2$ . Also, what do you mean by square of a complex number? If

z = a + b i

$z = a + bi$ then

z^{2} = a^{2} - b^{2} + 2 i a b

$z^2 = a^2 - b^2 + 2iab$ . How do you say square of a complex number is "square of the real plus the square of the imaginary part"

— shani

Thanks, quite right! I was referring to the sqaured modulus, see the edit.

— Christoph Hanck

@ChristophHanck, what is your take on Aksakal's answers in these two threads: 1 and 2? Are they in conflict with your answer, and if so, what is the correct answer?

— Richard Hardy

I think he is quite right when defining weak stationarity as constancy of the first two moments. Often, and also in the present thread, "stationarity" and "existence of a causal representation", i.e., a summable

M A (\infty)

$MA(\infty)$ representation without dependence on the future, are conflated. What my answer therefore more precisely shows is conditions for the existence of the latter.

— Christoph Hanck