Hay tres problemas menores en tseries::arma
comparación con los stats::arima
que conducen a un resultado ligeramente diferente en el modelo ARMA para las series diferenciadas que usan tseries::arma
y ARIMA en stats::arima
.
Valores stats::arima
iniciales de los coeficientes: establece los coeficientes iniciales AR y MA en cero, mientras que tseries::arma
utiliza el procedimiento descrito en Hannan y Rissanen (1982) para obtener los valores iniciales de los coeficientes.
Escala de la función objetivo: la función objetivo en tseries::arma
devuelve el valor de las sumas condicionales de cuadrados, RSS; stats::arima
vuelve 0.5*log(RSS/(n-ncond))
.
Algoritmo de optimización: de forma predeterminada, Nelder-Mead se utiliza en tseries::arma
, mientras que stats::arima
emplea el algoritmo BFGS.
El último se puede cambiar a través del argumento optim.method
en stats::arima
pero los otros requerirían modificar el código. A continuación, muestro una versión abreviada del código fuente (código mínimo para este modelo en particular) stats::arima
donde los tres problemas mencionados anteriormente se modifican para que sean los mismos que en tseries::arma
. Después de abordar estos problemas, tseries::arma
se obtiene el mismo resultado que en .
Versión mínima de stats::arima
(con los cambios mencionados anteriormente):
# objective function, conditional sum of squares
# adapted from "armaCSS" in stats::arima
armaCSS <- function(p, x, arma, ncond)
{
# this does nothing, except returning the vector of coefficients as a list
trarma <- .Call(stats:::C_ARIMA_transPars, p, arma, FALSE)
res <- .Call(stats:::C_ARIMA_CSS, x, arma, trarma[[1L]], trarma[[2L]], as.integer(ncond), FALSE)
# return the conditional sum of squares instead of 0.5*log(res),
# actually CSS is divided by n-ncond but does not relevant in this case
#0.5 * log(res)
res
}
# initial values of coefficients
# adapted from function "arma.init" within tseries::arma
arma.init <- function(dx, max.order, lag.ar=NULL, lag.ma=NULL)
{
n <- length(dx)
k <- round(1.1*log(n))
e <- as.vector(na.omit(drop(ar.ols(dx, order.max = k, aic = FALSE, demean = FALSE, intercept = FALSE)$resid)))
ee <- embed(e, max.order+1)
xx <- embed(dx[-(1:k)], max.order+1)
return(lm(xx[,1]~xx[,lag.ar+1]+ee[,lag.ma+1]-1)$coef)
}
# modified version of stats::arima
modified.arima <- function(x, order, seasonal, init)
{
n <- length(x)
arma <- as.integer(c(order[-2L], seasonal$order[-2L], seasonal$period, order[2L], seasonal$order[2L]))
narma <- sum(arma[1L:4L])
ncond <- order[2L] + seasonal$order[2L] * seasonal$period
ncond1 <- order[1L] + seasonal$period * seasonal$order[1L]
ncond <- as.integer(ncond + ncond1)
optim(init, armaCSS, method = "Nelder-Mead", hessian = TRUE, x=x, arma=arma, ncond=ncond)$par
}
Ahora, compare ambos procedimientos y verifique que produzcan el mismo resultado (requiere la serie x
generada por el OP en el cuerpo de la pregunta).
Usando los valores iniciales elegidos en tseries::arima
:
dx <- diff(x)
fit1 <- arma(dx, order=c(3,3), include.intercept=FALSE)
coef(fit1)
# ar1 ar2 ar3 ma1 ma2 ma3
# 0.33139827 0.80013071 -0.45177254 0.67331027 -0.14600320 -0.08931003
init <- arma.init(diff(x), 3, 1:3, 1:3)
fit2.coef <- modified.arima(x, order=c(3,1,3), seasonal=list(order=c(0,0,0), period=1), init=init)
fit2.coef
# xx[, lag.ar + 1]1 xx[, lag.ar + 1]2 xx[, lag.ar + 1]3 ee[, lag.ma + 1]1
# 0.33139827 0.80013071 -0.45177254 0.67331027
# ee[, lag.ma + 1]2 ee[, lag.ma + 1]3
# -0.14600320 -0.08931003
all.equal(coef(fit1), fit2.coef, check.attributes=FALSE)
# [1] TRUE
Usando los valores iniciales elegidos en stats::arima
(ceros):
fit3 <- arma(dx, order=c(3,3), include.intercept=FALSE, coef=rep(0,6))
coef(fit3)
# ar1 ar2 ar3 ma1 ma2 ma3
# 0.33176424 0.79999112 -0.45215742 0.67304072 -0.14592152 -0.08900624
init <- rep(0, 6)
fit4.coef <- modified.arima(x, order=c(3,1,3), seasonal=list(order=c(0,0,0), period=1), init=init)
fit4.coef
# [1] 0.33176424 0.79999112 -0.45215742 0.67304072 -0.14592152 -0.08900624
all.equal(coef(fit3), fit4.coef, check.attributes=FALSE)
# [1] TRUE
fit1
tiene solo 1 parámetro MA y 1 AR: ¿quiso decirfit1<-arma(diff(x,1,lag=1),c(3,3),include.intercept=F)
?