序列的记忆 滞后 h h h 的自相关是序列与自身平移 h h h 步后的相关系数:ρ ( h ) = γ ( h ) / γ ( 0 ) \rho(h)=\gamma(h)/\gamma(0) ρ ( h ) = γ ( h ) / γ ( 0 ) 。样本版本把偏离均值的乘积求和,再除以总的偏差平方和。对 T T T 个观测的纯噪声,样本自相关近似服从标准差为 1 / T 1/\sqrt{T} 1/ T 的正态分布,因此落在 ± 1.96 / T \pm1.96/\sqrt{T} ± 1.96/ T 之外的柱子在 5% 水平上算不寻常。股票日收益几乎没有自相关,这也是简单的收益预测规则失败的原因。但它们的平方有自相关:大幅波动之后还是大幅波动,这就是波动率聚集的特征。
ρ ^ ( h ) = ∑ t = 1 T − h ( x t − x ˉ ) ( x t + h − x ˉ ) ∑ t = 1 T ( x t − x ˉ ) 2 , ± 1.96 T , ρ ( h ) = φ h \hat\rho(h)=\frac{\sum_{t=1}^{T-h}(x_t-\bar x)(x_{t+h}-\bar x)}{\sum_{t=1}^{T}(x_t-\bar x)^{2}},\qquad \pm\frac{1.96}{\sqrt{T}},\qquad \rho(h)=\varphi^{h} ρ ^ ( h ) = ∑ t = 1 T ( x t − x ˉ ) 2 ∑ t = 1 T − h ( x t − x ˉ ) ( x t + h − x ˉ ) , ± T 1.96 , ρ ( h ) = φ h (1) 滞后 h h h 的偏自相关,是剔除中间各滞后的影响之后 x t x_t x t 与 x t + h x_{t+h} x t + h 的相关系数。这两张图合起来可以识别模型。p p p 阶自回归的 ACF 逐渐衰减,PACF 在滞后 p p p 之后截尾。q q q 阶移动平均正好相反:ACF 在滞后 q q q 之后截尾,PACF 逐渐衰减。拟合之后,Ljung-Box 统计量 Q = T ( T + 2 ) ∑ k = 1 m ρ ^ ( k ) 2 / ( T − k ) Q=T(T+2)\sum_{k=1}^{m}\hat\rho(k)^{2}/(T-k) Q = T ( T + 2 ) ∑ k = 1 m ρ ^ ( k ) 2 / ( T − k ) 对残差的前 m m m 个自相关做联合检验。若不显著,说明模型已经捕捉了记忆性。
系数为 0.6 的 AR(1) 对
x t = 0.6 x t − 1 + ε t x_t=0.6\,x_{t-1}+\varepsilon_t x t = 0.6 x t − 1 + ε t ,自相关为
ρ ( 1 ) = 0.6 \rho(1)=0.6 ρ ( 1 ) = 0.6 、
ρ ( 2 ) = 0.36 \rho(2)=0.36 ρ ( 2 ) = 0.36 、
ρ ( 3 ) = 0.216 \rho(3)=0.216 ρ ( 3 ) = 0.216 ,按几何级数衰减但不会完全消失。偏自相关在滞后 1 为
0.6 0.6 0.6 ,之后为
0 0 0 ,因为计入滞后 1 之后更早的滞后没有新增信息。
T = 400 T=400 T = 400 时区间为
± 1.96 / 400 = ± 0.098 \pm1.96/\sqrt{400}=\pm0.098 ± 1.96/ 400 = ± 0.098 ,前四个滞后会突出,之后的都落在区间内。
AR(p) :ACF 衰减,PACF 在滞后 p p p 之后截尾。MA(q) :ACF 在滞后 q q q 之后截尾,PACF 衰减。白噪声 :各个自相关约有 95% 的时间落在 ± 1.96 / T \pm1.96/\sqrt{T} ± 1.96/ T 之内。实验:评分内容 95% 区间带 15 分 样本自相关 15 分 AR(1) 的自相关 15 分 解读图形 15 分 配对术语 15 分 识别模型 10 分 收益与收益平方 15 分