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3.5 多项式模型

Wiener(1958)考虑到两个可观测过程:{x t }(输入)和{y t }(输出)的非线性因果关系,并且通过式(3-21)做了近似的估计(可参阅Priestley,1981,p.869)。

067-01

式(3-21)的右边叫作Volterra序列扩展。如果滞后长度和求和的项数都是有限的,它又被称为Kolmogorov-Gabor多项式,例如,可参阅Ivakhnenko(1971)、Eykhoff(1974)或者Nelles(2001,pp.221-24)的有关论述。第1.8节提到的一个不可观测的独立同分布随机变量序列{x t }={ε t },就是式(3-21)的一个特殊的例子。当最大的滞后期是有限的,在特定条件下,例如,当ε t 是正态的且是严平稳时,则y t 也是严平稳的,可参阅Brillinger(1970,p.38)的文献。当除了式(3-21)右边第一项之外,所有求和项的系数均等于0时,则这个模型是无限阶线性移动平均模型。如果滞后多项式 067-02 是一个合理的多项式而且移动平均模型可逆,则y t 的简练表达式以ARMA模型的形式存在。但是,正如Priestley(1981)指出的,当式(3-21)中包含比第一项更高阶的求和项时,不存在对应的形式。

通过增加随机误差项,可用Kolmogorov-Gabor多项式描述在输出y t 和M种输入x it ,i=1,…,M之间的关系。然后,这个k的多项式模型变为

067-03

在温和条件下,Kolmogorov-Gabor多项式是万能逼近器,当多项式的阶数k足够高时,它可任意地准确近似任何函数f(x 1 ,…,x M )。于是,多项式可用形如

y t =f(x 1t , …, x Mt )+ε t

形式近似未知的函数f(x t1 ,…,x tM )。这种近似诱发了式(3-22)如何应用,且式(3-22)所示的这个模型已经在工程学上进行了运用。动态的双变量模型应该有x it =x t-i+1 ,i=1,…,k,使得k≤M。例如,当M=1时,则式(3-22)的右边包含了x t 的第k阶多项式。另外,如果x it =y t-i ,i=1,…,M,则对于k>1,式(3-22)的估计形式是爆炸式的,且不能用于预测。式(3-22)在经济时间序列的运用中,最突出的例子可能是在第2.4节提到的超越对数生产函数。在时间序列分析中,另一个万能逼近器是神经网络,它比Kolmogorov-Gabor多项式更受偏好。接下来将对这一非线性模型族展开讨论。 yftQBKeAr7ulbxJMBvr1cVh31sgLs/K45+xgzOnVuKFzRqBCyymhcaEds3V/nQre

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