Кіріспе

Уақыт сериясын талдауда қолданылатын статистикалық модель. Статистикада және эконометрияда, әсіресе уақыт сериясын талдауда, авторегрессиялық интегралдық жылжымалы орташа (ARIMA) моделі – авторегрессиялық жылжымалы орташа (ARMA) моделінің жалпылама түрі болып табылады. Деректерді жақсырақ түсіну немесе болашақ сериялық мәндерді болжау үшін осы екі модель де уақыт сериясы деректеріне қолданылады. ARIMA модельдері кейбір жағдайларда қолданылады, егер деректер орташа мәні бойынша стационарлық емес (бірақ дисперсиясы/автоковариациясы стационарлық) екенін көрсетсе, онда бастапқы айырмалау қадамы (модельдің «интегралдық» бөлігіне сәйкес) орташа функцияның стационарлық еместігін жою үшін бір немесе бірнеше рет қолданылуы мүмкін (яғни, трендті жою үшін). Егер уақыт сериясында маусымдылық байқалса, маусымдық айырмалау теориялық тұрғыдан тұрақты (яғни, таза детерминистік емес) процесті сипаттау үшін жеткілікті. Егер уақыт сериясында болжамды қосалқы процесс (яғни, таза синусоидалық немесе күрделі экспоненциалдық процесс) болса, онда «интегралдық» деректердің мәндері олардың мәндері мен алдыңғы мәндерінің айырмасымен алмастырылғанын көрсетеді (және бұл айырмалау процесі бірнеше рет орындалған болуы мүмкін). Осы мүмкіндіктердің әрқайсысы модельдің деректерге ең жақсы сәйкес келуін қамтамасыз етуге бағытталған. Маусымдық емес ARIMA модельдері әдетте ARIMA(p,d,q) деп белгіленеді, мұнда p, d және q параметрлері – теріс емес бүтін сандар, p – авторегрессиялық модельдің реті (уақыт кешіктірілімінің саны), d – айырмалау дәрежесі (деректерден өткен мәндердің неше рет алынғаны), ал q – жылжымалы орташа модельдің реті. Маусымдық ARIMA модельдері әдетте ARIMA(p,d,q)(P,D,Q)m деп белгіленеді, мұнда m – әр маусымдағы кезеңдердің саны, ал үлкен әріптер P, D, Q – ARIMA моделінің маусымдық бөлігі үшін авторегрессиялық, айырмалау және жылжымалы орташа мүшелерін білдіреді. Егер үш мүшеден екеуі нөлге тең болса, модельді сипаттау акронимінен «», «» немесе «» тастап, нөлдік емес параметрге сәйкес модельге сілтеме жасауға болады. Мысалы, ARIMA(1,0,0) – AR(1), ARIMA(0,1,0) – I(1), ал ARIMA(0,0,1) – MA(1). ARIMA модельдерін Box–Jenkins әдісі бойынша бағалауға болады.

Басқа арнайы нысандар

Жоғарыда көрсетілгендей, авторегрессиялық полиномды факторларға бөлуді нақты анықтау басқа жағдайларға да қолданылуы мүмкін, біріншіден, жылжымалы орташа полиномға, екіншіден, басқа ерекше факторларды қосуға. Мысалы, модельде фактордың болуы – бұл модельге *s* периодының тұрақсыз маусымдығын енгізудің бір жолы; бұл фактор деректерді *s* периоды бұрынғы мәндермен салыстырғандағы өзгерістер ретінде көрсетеді. Тағы бір мысал – 2 периодының (тұрақсыз) маусымдығын қамтитын фактор . Бірінші фактордың әсері әр маусымның мәнінің уақыт өте жеке-жеке өзгеруіне мүмкіндік береді, ал екінші типтегі фактордың әсері бойынша көршілес маусымдардың мәндері бірге өзгереді. ARIMA моделіндегі тиісті факторларды анықтау және көрсету модельдеуде маңызды қадам болуы мүмкін, себебі ол жалпы параметрлер санын азайтуға, сонымен бірге модельге логика мен тәжірибе көрсеткеніне сәйкес мінез-құлық түрлерін енгізуге мүмкіндік береді.

Айырмалау

Тұрақты уақыт тізбесінің қасиеттері тізбе байқалатын уақытқа тәуелді емес. Атап айтқанда, кең мағынадағы стационарлық уақыт тізбегі үшін орташа мән және дисперсия/автоковарианстық уақыт өте тұрақты болады. Статистикада айырмалау – бұл орташа мағынада стационарлық емес уақыт тізбегіне қолданылатын трансформация (яғни, тұрақты емес трендті жою үшін), бірақ дисперсияның немесе автоковарианстың стационарлық еместігімен ешқандай байланысы жоқ. Сол сияқты, маусымдық компонентті жою үшін маусымдық уақыт тізбегіне маусымдық айырмалау қолданылады. Сигналды өңдеу тұрғысынан, әсіресе Фурье спектрлік талдау теориясы бойынша, тренд – бұл стационарлық емес уақыт тізбегінің спектріндегі төмен жиілікті бөлік, ал маусым – оның спектріндегі периодты жиілікті бөлік. Сондықтан, айырмалау жоғары өткізгіш (яғни, төмен тоқтатушы) сүзгі ретінде, ал маусымдық айырмалау төмен жиілікті трендті және периодты жиілікті маусымды спектр доменінде (түзден-түз уақыт доменінде емес) басу үшін тісті сүзгі ретінде жұмыс істейді. ARIMA(0, 2, 2) моделі былай беріледі – бұл Холттың қосымша қателіктері бар сызықтық әдісіне немесе екі есе экспоненциалды тегістеуге тең. Басқа баламалы әдістерге AIC, BIC және т.б. жатады. Егер уақыт тізбесі ұзақ мерзімді тәуелділікке ұшыраған деп күдіктенілсе, онда d параметріне авторегрессивті фракциялық интеграцияланған жылжымалы орташа модельде бүтін емес мәндер берілуі мүмкін, бұл Фракциялық ARIMA (FARIMA немесе ARFIMA) моделі деп те аталады.