第7講 確率過程・時系列解析

移動平均モデル

移動平均表現における係数を未知母数 {θj} とした時系列モデルを考える. 次のようなモデルを q 次移動平均モデルと呼び,MA(q) と書く.

Xt=θ0+ϵtθ1ϵt1θqϵtq
E[ϵt]=0
V[ϵt]=σ2
Cov[ϵs,ϵt]=0    (st)
MA(q) は定常性を満たす.
E[Xt]=E[θ0+ϵtθ1ϵt1θqϵtq]=θ0
V[Xt]=V[θ0+ϵtθ1ϵt1θqϵtq]=(1+θ12++θq2)σ2
ここで,γh=Cov[Xt,Xth] とすると,
γ0=V[Xt]=(1+θ12++θq2)σ2
hq として,E[ϵt2]=σ2E[ϵsϵt]=0 であることを用いて,
γh=Cov[Yt,Yth]=Cov[θ0+ϵtθ1ϵt1θqϵtq, θ0+ϵthθ1ϵth1θqϵthq]=Cov[θ0+ϵti=1qθiϵti, θ0+ϵthi=1qθiϵthi]=E[(θ0+ϵti=1qθiϵtiE[θ0+ϵti=1qθiϵti])(θ0+ϵthi=1qθiϵthiE[θ0+ϵthi=1qθiϵthi])]=E[(θ0+ϵti=1qθiϵtiθ0)(θ0+ϵthi=1qθiϵthiθ0)]=E[(ϵti=1qθiϵti)(ϵthi=1qθiϵthi)]=E[ϵt(ϵthi=1qθiϵthi)(i=1qθiϵti)(ϵthi=1qθiϵthi)]=E[ϵt(ϵthi=1qθiϵthi)]+E[(i=1qθiϵti)(ϵthi=1qθiϵthi)]=E[(i=1qθiϵti)(ϵthi=1qθiϵthi)]=E[(i=1qθiϵti)ϵth]+E[(i=1qθiϵti)(i=1qθiϵthi)]=E[θhϵth2]+E[i=1qhθi+hθiϵthi2]=θhE[ϵth2]+i=1qhθi+hθiE[ϵthi2]=θhσ2+σ2i=1qhθi+hθi=(θh+i=1qhθi+hθi)σ2
特に,h=q のときは,
γq=Cov[Xt,Xtq]=θqσ2