@@ -34,9 +34,9 @@ kernelspec:
34
34
* 股息
35
35
* 生产力等序列的动态。
36
36
37
- 我们之所以研究 AR(1) 过程,部分是因为它们很有用,部分是因为它们帮助我们理解很多非常重要的概念 。
37
+ AR(1) 过程不仅有广泛的应用,还可以帮助我们理解很多非常重要的概念 。
38
38
39
- 让我们从一些导入开始 :
39
+ 让我们从一些函数库导入开始 :
40
40
41
41
``` {code-cell} ipython
42
42
import numpy as np
@@ -71,18 +71,18 @@ X_{t+1} = a X_t + b + c W_{t+1}
71
71
* 某个家庭的劳动收入对数,或
72
72
* 某个经济体的货币需求对数。
73
73
74
- 在两种情况下 ,{eq}`can_ar1` 显示当前值是通过上一个值的线性函数以及一个独立同分布的冲击 $W_{t+1}$ 来演变的。
74
+ 在两种情况任意一种下 ,{eq}`can_ar1` 显示当前值是通过上一个值的线性函数以及一个独立同分布的冲击 $W_{t+1}$ 来演变的。
75
75
76
- (我们使用 $t+1$ 作为 $W_{t+1}$ 的下标,因为在时间 $t$ 这个随机变量还未被观察到 。)
76
+ (我们使用 $t+1$ 作为 $W_{t+1}$ 的下标,因为在时间 $t$ 时这个随机变量还未被观察到 。)
77
77
```
78
78
79
79
一旦我们指定一个初始条件 $X_0$,我们就可以用{eq}` can_ar1 ` 生成一个时间序列 $\{ X_t\} $。
80
80
81
- 为了使事情变得更简单 ,我们将假设
81
+ 为了使分析变得更简单 ,我们将假设
82
82
83
83
* 过程 $\{ W_t \} $ 是 {ref}` 独立同分布 <iid-theorem> ` 且符合标准正态分布,
84
84
* 初始条件 $X_0$ 从正态分布 $N(\mu_0, v_0)$ 中抽取,
85
- * 初始条件 $X_0$ 与 $\{ W_t \} $ 独立 。
85
+ * 初始条件 $X_0$ 独立于 $\{ W_t \} $ 。
86
86
87
87
### 移动平均表示
88
88
@@ -110,20 +110,20 @@ X_t = a^t X_0 + b \sum_{j=0}^{t-1} a^j +
110
110
* 初始条件 $X_0$ 和
111
111
* 从时间 $t=1$ 到现在的冲击 $W_1, \ldots W_t$。
112
112
113
- 在整个过程中,符号 $\psi_t$ 将用来指代这个随机变量 $X_t$ 的密度 。
113
+ 在整个过程中,符号 $\psi_t$ 将用来指代这个随机变量 $X_t$ 的概率密度 。
114
114
115
115
### 分布动态
116
116
117
117
这个模型的一个好处是很容易追踪一系列分布 $\{ \psi_t \} $,这些分布对应于时间
118
- 序列 $\{ X_t\} $ 的现实演变 。具体来说,我们可以在每个日期 $t$ 上追踪观测到的 $X_t$ 的边际分布 。
118
+ 序列 $\{ X_t\} $ 。具体来说,我们可以在每个日期 $t$ 上追踪观测到的 $X_t$ 的边缘分布 。
119
119
120
120
让我们看看我们如何做到这一点。
121
121
122
122
首先我们指出,对于每个时间 $t$,$X_t$ 是正态分布的。
123
123
124
124
这是从 {eq}` ar1_ma ` 显见的,因为独立正态随机变量的线性组合是正态分布的。
125
125
126
- 鉴于 $X_t$ 是正态分布的,如果我们能确定它的前两个 [ 矩 ] ( https://en.wikipedia.org/wiki/Moment_(mathematics) ) ,就可以知道完整的分布 $\psi_t$。
126
+ 鉴于 $X_t$ 是正态分布的,如果我们能确定它的 [ 一阶矩和二阶矩 ] ( https://en.wikipedia.org/wiki/Moment_(mathematics) ) ,就可以知道完整的分布 $\psi_t$。
127
127
128
128
设 $\mu_t$ 和 $v_t$ 分别表示 $X_t$ 的均值和方差。
129
129
149
149
\psi_t = N(\mu_t, v_t)
150
150
$$
151
151
152
- 下面的代码利用这些事实来追踪边际分布序列 $\{ \psi_t \} $。
152
+ 下面的代码利用以上所得来追踪边缘分布序列 $\{ \psi_t \} $。
153
153
154
154
参数是
155
155
@@ -185,15 +185,15 @@ plt.show()
185
185
186
186
当我们使用模型来研究现实世界时,通常希望我们的模型具有清晰准确的预测。
187
187
188
- 对于动态问题,清晰的预测与稳定性有关 。
188
+ 对于动态问题,准确的预测与稳定性有关 。
189
189
190
190
例如,如果一个动态模型预测通货膨胀总是收敛到某种稳态,那么这个模型提供了一个明确的预测。
191
191
192
192
(预测可能是错误的,但即便如此,它也是有帮助的,因为我们可以判断模型的质量。)
193
193
194
194
注意,在上图中,序列 $\{ \psi_t \} $ 似乎正在收敛到一个极限分布,这表明存在某种稳定性。
195
195
196
- 如果我们进一步向未来进行投影 ,这一点就更加明显:
196
+ 如果我们进一步研究未来的情况 ,这一点就更加明显:
197
197
198
198
``` {code-cell} python3
199
199
def plot_density_seq(ax, mu_0=-3.0, v_0=0.6, sim_length=40):
@@ -219,9 +219,10 @@ fig, ax = plt.subplots()
219
219
plot_density_seq(ax, mu_0=4.0)
220
220
plt.show()
221
221
```
222
+
222
223
事实上,可以很容易地证明,只要 $|a| < 1$,不管初始条件如何,都会发生这种收敛。
223
224
224
- 为了看到这一点 ,我们只需查看前两个矩的动态,
225
+ 为了证明这一点 ,我们只需查看前两个矩的动态,
225
226
如 {eq}` dyn_tm ` 中所给出的。
226
227
227
228
当 $|a| < 1$ 时,这些序列会收敛到各自的极限
@@ -234,7 +235,7 @@ plt.show()
234
235
v^* = \frac{c^2}{1 - a^2}
235
236
```
236
237
237
- (请参阅我们的 {doc}` 一维动力学讲座 <scalar_dynam> ` ,了解确定性收敛的背景 。)
238
+ (可以通过阅读我们的 {doc}` 一维动力学讲座 <scalar_dynam> ` 来了解确定性收敛的背景 。)
238
239
239
240
因此
240
241
@@ -260,40 +261,41 @@ ax.legend()
260
261
261
262
plt.show()
262
263
```
264
+
263
265
请注意,根据上述参数,我们看到序列 $\{ \psi_t \} $ 收敛到 $\psi^* $。
264
266
265
267
我们看到,至少对于这些参数,AR(1) 模型具有很强的稳定性特性。
266
268
267
269
### 平稳分布
268
270
269
- 让我们更好地理解极限分布 $\psi^* $。
271
+ 让我们试着更深入地理解极限分布 $\psi^* $。
270
272
271
- 平稳分布是 AR(1) 过程更新规则的一个“固定点 ”。
273
+ 平稳分布是 AR(1) 过程更新规则的一个“不动点 ”。
272
274
273
- 换句话说,如果 $\psi_t$ 是平稳的,那么对所有 $j$,$\psi_ {t+j} = \psi_t$ 在 $\mathbb N$ 中成立 。
275
+ 换句话说,如果 $\psi_t$ 是平稳的,那么对所有 $j$,$\psi_ {t+j} = \psi_t$ 在 $\mathbb N$ 时成立 。
274
276
275
- 另一种针对当前设置的说法是 :如果一个在 $\mathbb R$ 上的密度 $\psi$ 对 AR(1) 过程是** 平稳的** ,则有
277
+ 另一种针对当前情况的说法是 :如果一个在 $\mathbb R$ 上的概率密度 $\psi$ 对 AR(1) 过程是** 平稳的** ,则有
276
278
277
279
$$
278
280
X_t \sim \psi
279
281
\quad \implies \quad
280
282
a X_t + b + c W_{t+1} \sim \psi
281
283
$$
282
284
283
- $\psi^* $ 在 {eq}` ar1_psi_star ` 中具有这一性质——检查这一点是一个练习 。
285
+ $\psi^* $ 在 {eq}` ar1_psi_star ` 中具有这一性质——验证这一点是留给读者的练习 。
284
286
285
287
(当然,我们假设 $|a| < 1$ 从而 $\psi^* $ 是
286
288
良定义的。)
287
289
288
290
事实上,可以证明 $\mathbb R$ 上没有其他分布具有这一性质。
289
291
290
- 因此,当 $|a| < 1$ 时,AR(1) 模型恰好有一个平稳密度 ,那就是 $\psi^* $。
292
+ 因此,当 $|a| < 1$ 时,AR(1) 模型恰好有一个平稳概率密度 ,那就是 $\psi^* $。
291
293
292
294
## 遍历性
293
295
294
296
不同的作者使用遍历性这一概念有不同的方式。
295
297
296
- 在当前设定中理解它的一种方式是, 即使 $\{ X_t\} $ 不是独立同分布的,大数定律也是有效的。
298
+ 在当前情况中可以理解为: 即使 $\{ X_t\} $ 不是独立同分布的,大数定律也是有效的。
297
299
298
300
特别是,时间序列的平均值收敛于平稳分布下的期望值。
299
301
336
338
337
339
我们可以使用理论的 AR(1) 模型来计算右侧。
338
340
339
- 如果 $\frac{1}{m} \sum_ {t = 1}^m X_t$ 即使在很多观测下也不接近 $\psi^* (x)$,那么我们的理论似乎是错误的 ,我们将需要修订它。
341
+ 如果 $\frac{1}{m} \sum_ {t = 1}^m X_t$ 即使在大量观测下也不接近 $\psi^* (x)$,那么我们的理论便有可能是错误的 ,我们将需要修订它。
340
342
341
343
342
344
## 练习
374
376
375
377
当 $m$ 是较大时。
376
378
377
- 通过仿真验证一系列 $k$,使用讲座中的默认参数 。
379
+ 通过模拟验证一系列 $k$,使用本讲中的默认参数 。
378
380
```
379
381
380
382
@@ -426,7 +428,7 @@ plt.show()
426
428
``` {exercise}
427
429
:label: ar1p_ex2
428
430
429
- 编写一个一维 [核密度估计](https://en.wikipedia.org/wiki/Kernel_density_estimation)的版本,用于从样本中估计密度 。
431
+ 编写一个你自己的一维 [核密度估计](https://baike.baidu.com/item/%E6%A0%B8%E5%AF%86%E5%BA%A6%E4%BC%B0%E8%AE%A1/10349033),用于从样本中估计概率密度 。
430
432
431
433
将其写为一个类,该类在初始化时接受数据 $X$ 和带宽 $h$,并提供一个方法 $f$,使得
432
434
440
442
编写该类,使得带宽默认遵循 Silverman 的规则(参见[此页面](https://en.wikipedia.org/wiki/Kernel_density_estimation)中的“经验规则”讨论)。通过以下步骤测试你编写的类:
441
443
442
444
1. 从分布 $\phi$ 中模拟数据 $X_1, \ldots, X_n$
443
- 1 . 在适当的范围内绘制核密度估计
444
- 1 . 在同一图形上绘制 $\phi$ 的密度
445
+ 2 . 在适当的范围内绘制核密度估计
446
+ 3 . 在同一图形上绘制 $\phi$ 的密度
445
447
446
- 分布 $\phi$ 类型如下 :
448
+ 给定如下分布 $\phi$ 类型 :
447
449
448
- - [beta 分布 ](https://en.wikipedia.org/wiki/Beta_distribution ),$\alpha = \beta = 2$
449
- - [beta 分布 ](https://en.wikipedia.org/wiki/Beta_distribution ),$\alpha = 2$ 且 $\beta = 5$
450
- - [beta 分布 ](https://en.wikipedia.org/wiki/Beta_distribution ),$\alpha = \beta = 0.5$
450
+ - [贝塔分布 ](https://baike.baidu.com/item/%E8%B4%9D%E5%A1%94%E5%88%86%E5%B8%83/8994021?fromModule=search-result_lemma ),$\alpha = \beta = 2$
451
+ - [贝塔分布 ](https://baike.baidu.com/item/%E8%B4%9D%E5%A1%94%E5%88%86%E5%B8%83/8994021?fromModule=search-result_lemma ),$\alpha = 2$ 且 $\beta = 5$
452
+ - [贝塔分布 ](https://baike.baidu.com/item/%E8%B4%9D%E5%A1%94%E5%88%86%E5%B8%83/8994021?fromModule=search-result_lemma ),$\alpha = \beta = 0.5$
451
453
452
454
使用 $n=500$。
453
455
454
- 对结果进行评论 。(你认为这是这些分布的良好估计吗?)
456
+ 对结果进行总结 。(你认为这是这些分布的良好估计吗?)
455
457
```
456
458
457
459
``` {solution-start} ar1p_ex2
458
460
:class: dropdown
459
461
```
460
462
461
- 这是一个解决方案 :
463
+ 这是一个解答 :
462
464
463
465
``` {code-cell} ipython3
464
466
K = norm.pdf
@@ -506,7 +508,7 @@ for α, β in parameter_pairs:
506
508
plot_kde(beta(α, β))
507
509
```
508
510
509
- 我们可以看到,当基础分布是平滑时,核密度估计器是有效的 ,但在其他情况下则效果不佳。
511
+ 我们可以看到,当基础分布是平滑时,核密度估计是有效的 ,但在其他情况下则效果不佳。
510
512
511
513
``` {solution-end}
512
514
```
@@ -515,7 +517,7 @@ for α, β in parameter_pairs:
515
517
``` {exercise}
516
518
:label: ar1p_ex3
517
519
518
- 在讲座中我们讨论了以下事实 :对于 $AR(1)$ 过程
520
+ 在本讲中我们讨论了以下事实 :对于 $AR(1)$ 过程
519
521
520
522
$$
521
523
X_{t+1} = a X_t + b + c W_{t+1}
541
543
其次,在同一个图形上(用不同的颜色),绘制 $\psi_{t+1}$ 如下:
542
544
543
545
1. 从分布 $N(\mu, s^2)$ 中生成 $n$ 次 $X_t$ 抽样
544
- 1. 使用规则 $X_{t+1} = a X_t + b + c W_{t+1}$ 更新它们所有
545
- 1 . 使用 $X_{t+1}$ 的结果样本产生通过核密度估计的密度估计 。
546
+ 2. 使用方程 $X_{t+1} = a X_t + b + c W_{t+1}$ 更新全部的数据
547
+ 3 . 使用 $X_{t+1}$ 的结果样本通过核密度估计产生的估计密度 。
546
548
547
- 尝试 $n=2000$ 并确认基于抽样实验的 $\psi_{t+1}$ 估计会收敛到理论分布。
549
+ 尝试用 $n=2000$ 并确认基于抽样实验的 $\psi_{t+1}$ 估计会收敛到理论分布。
548
550
```
549
551
550
552
``` {solution-start} ar1p_ex3
551
553
:class: dropdown
552
554
```
553
555
554
- 这是我们的解决方案
556
+ 这是我们的解答
555
557
556
558
``` {code-cell} ipython3
557
559
a = 0.9
0 commit comments