已知AR(2)模型为,且, (1)求,; (2)计算前3个格林函数,;
时间: 2024-04-23 17:22:34 浏览: 81
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好的,我来回答你的问题。
(1)首先,我们知道AR(2)模型可以表示为:
$$
y_t = \phi_1 y_{t-1} + \phi_2 y_{t-2} + \varepsilon_t
$$
其中,$\varepsilon_t$ 是一个白噪声随机变量。根据这个模型,我们可以列出其特征方程:
$$
\lambda^2 - \phi_1 \lambda - \phi_2 = 0
$$
解这个方程,得到两个根 $\lambda_1$ 和 $\lambda_2$,可以证明,如果这两个根的模都小于1,那么这个AR(2)模型是平稳的。因此,我们需要先求出这两个根。
根据求根公式,我们有:
$$
\lambda_{1,2} = \frac{\phi_1 \pm \sqrt{\phi_1^2 + 4 \phi_2}}{2}
$$
因此,
$$
\lambda_1 = \frac{\phi_1 + \sqrt{\phi_1^2 + 4 \phi_2}}{2}, \quad \lambda_2 = \frac{\phi_1 - \sqrt{\phi_1^2 + 4 \phi_2}}{2}
$$
现在,我们需要求出 $\phi_1$ 和 $\phi_2$。根据AR(2)模型的定义,我们可以将其写成如下形式:
$$
y_t - \phi_1 y_{t-1} - \phi_2 y_{t-2} = \varepsilon_t
$$
如果我们对这个式子进行自相关运算,就可以得到其自相关系数:
$$
\begin{aligned}
\gamma(0) &= \operatorname{Var}(y_t) = \frac{\sigma_\varepsilon^2}{1 - \phi_1^2 - \phi_2^2} \\
\gamma(1) &= \operatorname{Cov}(y_t, y_{t-1}) = \phi_1 \gamma(0) \\
\gamma(2) &= \operatorname{Cov}(y_t, y_{t-2}) = \phi_1 \gamma(1) + \phi_2 \gamma(0) = \phi_1^2 \gamma(0) + \phi_2 \gamma(0)
\end{aligned}
$$
其中,$\sigma_\varepsilon^2$ 是白噪声的方差。
现在,我们已知了 $\gamma(0)$、$\gamma(1)$ 和 $\gamma(2)$,可以通过解这个方程组,求出 $\phi_1$ 和 $\phi_2$:
$$
\begin{cases}
\gamma(0) = \frac{\sigma_\varepsilon^2}{1 - \phi_1^2 - \phi_2^2} \\
\gamma(1) = \phi_1 \gamma(0) \\
\gamma(2) = \phi_1^2 \gamma(0) + \phi_2 \gamma(0)
\end{cases}
$$
这个方程组的解是:
$$
\begin{cases}
\phi_1 = \frac{\gamma(1)}{\gamma(0)} \\
\phi_2 = \frac{\gamma(2) - \phi_1 \gamma(1)}{\gamma(0)}
\end{cases}
$$
这样,我们就求出了 $\phi_1$ 和 $\phi_2$。接下来,我们可以计算出 $\lambda_1$ 和 $\lambda_2$:
$$
\begin{aligned}
\lambda_1 &= \frac{\phi_1 + \sqrt{\phi_1^2 + 4 \phi_2}}{2} \\
\lambda_2 &= \frac{\phi_1 - \sqrt{\phi_1^2 + 4 \phi_2}}{2}
\end{aligned}
$$
(2)接下来,我们来计算前3个格林函数。根据AR(2)模型的定义,格林函数可以表示为:
$$
g_k = \frac{\lambda_1^k - \lambda_2^k}{\lambda_1 - \lambda_2}
$$
其中,$k$ 表示滞后期数。根据上面的计算,我们已经求出了 $\lambda_1$ 和 $\lambda_2$。因此,我们可以依次计算 $g_0$、$g_1$ 和 $g_2$:
$$
\begin{aligned}
g_0 &= \frac{1}{1 - \phi_1 - \phi_2} \\
g_1 &= \frac{\phi_1 - \lambda_2}{\lambda_1 - \lambda_2} g_0 \\
g_2 &= \frac{\phi_1^2 - (\lambda_1 + \lambda_2) \phi_1 + \lambda_1 \lambda_2}{\lambda_1 - \lambda_2} g_0
\end{aligned}
$$
这样,我们就计算出了前3个格林函数。
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