GARCH模型及拟合案例

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GARCH模型及拟合案例

2024-01-07 09:57| 来源: 网络整理| 查看: 265

实践中,残差序列的异方差函数具有长期自相关性,这时采用ARCH模型拟合产生高阶的移动平均阶数,导致参数估计的难度加大并最终影响ARCH模型的拟合精度

理论依据 1. ARCH模型的局限

ARCH模型的实质,使用残差平方序列的q阶移动平均拟合当期异方差函数值,由于移动平均模型具有自相关系数q阶截尾性.所以ARCH模型实际上只适用于异方差函数短期自相关过程拟合

2. GARCH(p,q)模型的提出

全称为 广义自回归条件异方差模型 (generalized autoregressive conditionalheteroskedastic) ,针对残差序列具有长期相关性拟合合适的模型,结构如下:

x_t=f(t,x_{t-1}...)+ε_t提取确定性信息 ε_t残差序列,可能需要拟合自回归提取相关性 h_t包含ARCH和GARCH项,对方差非齐进行拟合 3. AR-GARCH模型

当对原序列提取确定性信息不充分时,ε_t可能具有相关性,而不是纯随机性.这时可能先对ε_t拟合回归模型,在考察回归残差序列ν_t的方差齐性

拟合案例 问题描述: 1969年1月至1994年8月澳大利亚储备银行2年期有价证券阅读利率数据如下; 4.99 5 5.03 5.03 5.25 5.26 5.3 5.45 5.49 5.52 5.7 5.68 5.65 5.8 6.5 6.45 6.48 6.45 6.35 6.4 6.43 6.43 6.44 6.45 6.48 6.4 6.35 6.4 6.3 6.32 6.35 6.13 5.7 5.58 5.18 5.18 5.17 5.15 5.21 5.23 5.05 4.65 4.65 4.6 4.67 4.69 4.68 4.62 4.63 4.9 5.44 5.56 6.04 6.06 6.06 8.07 8.07 8.1 8.05 8.06 8.07 8.06 8.11 8.6 10.8 11 11 11 9.48 9.18 8.62 8.3 8.47 8.44 8.44 8.46 8.49 8.54 8.54 8.5 8.44 8.49 8.4 8.46 8.5 8.5 8.47 8.47 8.47 8.48 8.48 8.54 8.56 8.39 8.89 9.91 9.89 9.91 9.91 9.9 9.88 9.86 9.86 9.74 9.42 9.27 9.26 8.99 8.83 8.83 8.83 8.82 8.83 8.83 8.79 8.79 8.69 8.66 8.67 8.72 8.77 9 9.61 9.7 9.94 9.94 9.94 9.95 9.94 9.96 9.97 10.83 10.75 11.2 11.4 11.54 11.5 11.34 11.5 11.5 11.58 12.42 12.85 13.1 13.12 13.1 13.15 13.1 13.2 14.2 14.75 14.6 14.6 14.45 14.5 14.8 15.85 16.2 16.5 16.4 16.4 16.35 16.1 13.7 13.5 14 12.3 12 14.35 14.6 12.5 12.75 13.7 13.45 13.55 12.6 12 11 11.6 12.05 12.35 12.7 12.45 12.55 12.2 12.1 11.15 11.85 12.1 12.5 12.9 12.5 13.2 13.65 13.65 13.5 13.45 13.35 14.45 14.3 15.05 15.55 15.65 14.65 14.15 13.3 12.65 12.7 12.8 14.5 15.1 15.15 14.3 14.25 14.05 14.7 15.05 14.05 13.8 13.25 13 12.85 12.6 11.8 13 12.35 11.45 11.35 11.55 10.85 10.9 12.3 11.7 12.05 12.3 12.9 13.05 13.3 13.85 14.65 15.05 15.15 14.85 15.7 15.4 15.1 14.8 15.8 15.8 15 14.4 13.8 14.3 14.15 14.45 14.1 14.05 13.75 13.3 13 12.55 12.25 11.85 11.5 11.1 11.15 10.7 10.25 10.55 10.25 10.3 9.6 8.4 8.2 7.25 8.35 8.25 8.3 7.4 7.15 6.35 5.65 7.4 7.2 7.05 7.1 6.85 6.5 6.25 5.95 5.65 5.85 5.45 5.3 5.2 5.55 5.15 5.4 5.35 5.1 5.8 6.35 6.5 6.95 8.05 7.75 8.6

1.考察方差齐性; 2.选择适当的模型拟合该序列的发展;

解题步骤: 1. 建立数据集和时间 data a; input x@@; lagx=lag(x); difx=dif(x); t=intnx('month','1jan1969'd,_n_-1); cards; .... # 数据 ; 2. 对原序列和一阶差分后序列进行时序图绘制 proc gplot data=a; plot x*t difx*t; symbol c=red i=join v=star; run; x*t

difx*t 分析 : 原序列非平稳,一阶差分序列平稳且存在异方差现象(集群效应)

3.绘制原序列和一阶差分序列相关图 proc arima data=a; identify var=x; identify var=x(1); run; 原序列相关图

一阶差分序列相关图 分析 : 原序列长期相关,一阶差分序列具有平稳性,但也存在拖尾

4. 对原序列提取趋势信息,绘制残差序列五阶自相关图,并对残差序列进行dw检验,确定相关性信息

提取方式

自变量t的幂函数提取趋势信息 proc autoreg data=a; model x=t/ nlag=5 dwprob ; run; 参数检测 滞后变量的方式提取 proc autoreg data=a; model x=lagx/ lagdep=lagx nlag=5 dwprob; # 均值不显著,可添加 noint run;

参数检测 五阶相关图 t提取

lagx提取

残差自相关仍具有相关和拖尾特征,残差序列仍有相关性

dw检验

t提取

lagx提取

两者提取后的残差序列仍具有相关性

5. 对第一次残差拟合一次AR(2)模型,并对第二次残差进行archtest检验

第一次残差拟合

model x=t/ nlag=5 noint backstep method=ml archtest; run; AR(2)参数通过检验

archtest检测

Q.LM检测 对ε_t拟合AR(2),Q.LM检测显示长期相关性,可以拟合GARCH模型

6. 最终模型拟合AR(2)-GARCH(1,1) proc autoreg data=a; model x=t/ nlag=2 noint garch=(p=1,q=1); output out=out p=p lcl=lcl ucl=ucl cev=cev residual=residual; # 数据输出 run; 参数检验 7. 绘制 data out; set out; lcl_residul=-1.96*sqrt(0.27415); Ucl_residul=1.96*sqrt(0.27415); Lcl_GARCH=-1.96*sqrt(cev); Ucl_GARCH=1.96*sqrt(cev); Lcl_P=P-1.96*sqrt(cev); Ucl_P=P+1.96*sqrt(cev); proc gplot data=out; plot x*t=5 lcl*t=3 ucl*t=3 Lcl_P*t=4 Ucl_P*t=4/overlay; plot residual*t=2 lcl_residul*t=3 Ucl_residul*t=3 Lcl_GARCH*t=4 Ucl_GARCH*t=4/overlay; symbol2 c=green i=needle v=none; symbol3 c=black i=join v=none w=2 l=2; symbol4 c=red i=join v=none; symbol5 c=green i=join v=none; run; 拟合图 残差波动拟合


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