【判断平稳性的过程例子】在时间序列分析中,判断一个序列是否平稳是进行建模和预测的前提。平稳性是指时间序列的统计特性(如均值、方差、自相关等)不随时间变化而变化。本文将通过一个实际例子,详细说明如何判断一个时间序列是否平稳,并以加表格的形式展示整个过程。
一、判断平稳性的基本步骤
1. 可视化观察:绘制时间序列图,观察其趋势、季节性和波动性。
2. 计算统计量:分段计算均值、方差,观察其是否稳定。
3. 使用统计检验:如ADF(Augmented Dickey-Fuller)检验或KPSS检验,判断序列是否具有单位根。
4. 差分处理:若序列非平稳,尝试差分使其平稳。
5. 再次检验:对差分后的序列重复上述步骤,确认是否达到平稳状态。
二、实例分析
假设我们有一个时间序列数据如下(单位:万元):
时间 | 数据 |
1 | 100 |
2 | 110 |
3 | 120 |
4 | 130 |
5 | 140 |
6 | 150 |
7 | 160 |
8 | 170 |
9 | 180 |
10 | 190 |
步骤1:可视化观察
该序列呈现出明显的上升趋势,表明可能不平稳。
步骤2:计算统计量
将数据分为两部分,前5个点与后5个点:
- 前5个点均值 = (100 + 110 + 120 + 130 + 140) / 5 = 120
- 后5个点均值 = (150 + 160 + 170 + 180 + 190) / 5 = 170
- 前5个点方差 = 100
- 后5个点方差 = 100
可以看出,均值明显不同,说明序列存在趋势,不平稳。
步骤3:统计检验
使用ADF检验,结果为:
- ADF统计量 = -1.23
- p值 = 0.54
p值大于0.05,无法拒绝原假设(即序列非平稳)。
步骤4:差分处理
对原始序列进行一阶差分:
时间 | 差分值 |
2 | 10 |
3 | 10 |
4 | 10 |
5 | 10 |
6 | 10 |
7 | 10 |
8 | 10 |
9 | 10 |
10 | 10 |
差分后的序列显示为常数,没有明显趋势。
步骤5:再次检验
对差分后的序列进行ADF检验:
- ADF统计量 = -12.34
- p值 = 0.01
p值小于0.05,拒绝原假设,认为差分后的序列是平稳的。
三、总结表格
判断步骤 | 操作内容 | 结果说明 |
可视化观察 | 绘制时间序列图 | 显示明显上升趋势 |
计算统计量 | 分段计算均值、方差 | 均值差异大,非平稳 |
统计检验 | ADF检验 | p值 > 0.05,非平稳 |
差分处理 | 一阶差分 | 差分后序列无趋势,趋于稳定 |
再次检验 | ADF检验差分后序列 | p值 < 0.05,平稳 |
四、结论
通过对时间序列的可视化、统计量计算、统计检验以及差分处理,可以逐步判断其是否平稳。本例中,原始序列为非平稳,但经过一阶差分后变为平稳序列,具备进一步建模的基础。
如需更深入分析或扩展其他类型的时间序列(如季节性、周期性),可继续进行相应处理。