¿Por qué la suma de las autocorrelaciones de muestra de una serie estacionaria es igual a -1/2?


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No puedo entender esta propiedad de series estacionarias y la función de autocorrelación. Tengo que demostrar que

h=1n1ρ^(h)=12

Dónde ρ^(h)=γ^(h)γ^(0) y γ^(h) es la función de autocovarianza

γ^(h)=1nt=1nh(XtX¯)(Xt+hX¯)

Espero que alguien pueda ayudarme con una prueba, o al menos señalarme en la dirección correcta.


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Sugerencia: restando una constante de todos los Xt, que no cambiará ninguno de los γ^(h), puedes asumir 0=t=1nXt. Ajusta eso y busca piezas que coincidan con tus dos sumas.
whuber

Gracias por la respuesta. Entiendo que restar una constante no afecta a ninguno de losγ^(h), pero no veo por qué me permite suponer que la suma de la serie es igual a 0.
Ernesto

Resta exactamente la constante que hace Xt igual a 0. Ahora tu γ^ se simplifica (porque el nuevo Xttienen una media de 0) y los términos son mucho más fáciles de jugar (pero sin pérdida de generalidad).
Glen_b -Reinstalar Monica

Parece que debería ser 1/(nh) más bien que 1/n
Alecos Papadopoulos

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@AlecosPapadopoulos Creo que ambas versiones son estimadores válidos de la función de autocovarianza con las mismas propiedades asintóticas, pero leí en alguna parte que 1/nse prefiere. (La razón es que la matrizγ^(ij)es positivo semi-definido, no soy matemático, ¡así que no puedo explicar esta razón!)
Ernesto

Respuestas:


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Comencemos por representar la suma S utilizando la definición de la función de autocorrelación:

S=h=1n1ρ^(h)=h=1n1(1nt=1nh(XtX¯)(Xt+hX¯)1nt=1n(XtX¯)2)

Denominador no depende de h para que podamos simplificar y mover el frente al numerador, que nos da:

S=h=1n1t=1nh(XtX¯)(Xt+hX¯)t=1n(XtX¯)2

Ahora considere el denominador. ¿Cómo representamos para obtener una expresión similar al numerador? ConjuntoYt=XtX¯. Entoncest=1nYt=0. El denominador aquí es t=1nYt2. Lo sabemost=1nYt2=(t=1nYt)22h=1n1t=1nhYtYt+h, es decir, restar todos los pares únicos × 2. Porque t=1nYt=0, resulta que t=1nYt2=2h=1n1t=1nhYtYt+h.

Conectándose de nuevo en términos de X, el denominador se convierte en 2h=1n1t=1nh(XtX¯)(Xt+hX¯). Then,

S=h=1n1t=1nh(XtX¯)(Xt+hX¯)2h=1n1t=1nh(XtX¯)(Xt+hX¯)=12

Hope this helps!


Thank very much, I'll accept this answer in a moment, I just have one final question. Everything is clear to me except this part: t=1nYt2=(t=1nYt)22h=1n1t=1nhYtYt+h. I don't understand how we are able to include the double summation here, I assume it is a property or identity of the summation?
Ernesto

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To see this, try to expand (t=1nYt)2. You get the sum of Yt2, then the rest of the terms are of type YiYj for ij, each of which occurs twice in the expansion due to symmetry. Now, the double summation comes from enumerating these pairs in the following way: For Y1, we count Y2,Y3, etc. For Y2, we count Y3,Y4 etc., until we reach Yn1 for the final pair Yn1Yn.
Dilly Minch
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