統計検定 1級 過去問 解答/解答例と解説
2014年11月30日 (日) 試験

統計応用 問4 [1]

設問の要約
  • 確率過程 {yt:t=,1,0,1,}

  • 次のq 次の移動平均モデルに従う.

    yt=ϵt+θ1ϵt1++θqϵtq

  • {yt:t=,1,0,1,}j 次の自己相関係数 ρ(j) を求めよ (j>0).

解答例

ρ(j)=Cov[yt,yt+j]V[yt]V[yt+j]
V[yt]=V[ϵt+θ1ϵt1++θqϵtq]=V[ϵt]+θ12V[ϵt1]++θq2V[ϵtq]=σ2(1+θ12++θq2)
V[yt+j]=V[ϵt+j+θ1ϵt+j1++θqϵt+jq]=V[ϵt+j]+θ12V[ϵt+j1]++θq2V[ϵt+jq]=σ2(1+θ12++θq2)
ところで,
E[ϵt]=0
V[ϵt]=E[ϵt2]=σ2
Cov[ϵt,ϵs]=E[ϵtϵs]=0
である.
Cov[ytyt+j]=Cov[ϵt+θ1ϵt1++θqϵtq, ϵt+j+θ1ϵt+j1++θqϵt+jq]=E[(ϵt+θ1ϵt1++θqϵtq)(ϵt+j+θ1ϵt+j1++θqϵt+jq)]
j>q のとき,
Cov[ytyt+j]=0
よって,
ρ(j)=0
1jq のとき,
Cov[ytyt+j]=E[(ϵt+θ1ϵt1++θqϵtq)(ϵt+j+θ1ϵt+j1++θqϵt+jq)]=E[(ϵt+θ1ϵt1++θqϵtq)(ϵt+j+θ1ϵt+j1++θjϵt++θqϵt+jq)]=E[(ϵt+θ1ϵt1++θqϵtq)(θjϵt++θqϵt+jq)]=E[(ϵt+θ1ϵt1++θqjϵt(qj)++θqϵtq)(θjϵt++θqϵt+jq)]=E[(ϵt+θ1ϵt1++θqjϵt+jq)(θjϵt+θj+1ϵt1++θqϵt+jq)]=E[θjϵt2+θ1θj+1ϵt12++θqjθqϵt+jq2]=E[θjϵt2]+E[θ1θj+1ϵt12]++E[θqjθqϵt+jq2]=θjE[ϵt2]+θ1θj+1E[ϵt12]++θqjθqE[ϵt+jq2]=θjσ2+θ1θj+1σ2++θqjθqσ2=σ2(θj+θ1θj+1++θqjθq)
これらより,
ρ(j)=σ2(θj+θ1θj+1++θqjθq)σ2(1+θ12++θq2)σ2(1+θ12++θq2)=θj+θ1θj+1++θqjθq1+θ12+θ22++θq2