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时间序列基础--随机过程

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随机过程:

依赖于时间t的一族(无限多个)随机变量,记为{X(t),t∈T} ,t也可以为次序、间隔等

对于每一个t,X(t)是一个随机变量,也称为在t时刻的过程状态,对于一些t∈T,X(t)的所有可能取值的全体成为随机过程的状态空间

对随机过程{X(t),t∈T} 进行一次试验,即在T上进行一次全程观测,其结果为t的函数,记为x(t),称之为样本函数或样本曲线

随机过程分类:

1)如果对于任意时刻的状态时连续变量,则该随机过程为连续型随机过程,如果为离散型变量,则为离散型随机过程

2)如果时间是连续的,则为连续参数随机过程,如果时间是离散的,则为离散参数过程或随机序列

3)根据分布特性划分:平稳过程,独立增量过程,马尔可夫过程

随机过程的统计描述

 

随机变量X(t)的分布函数一般与t有关,记为FX(x,t)=P{X(t)<=x},称之为随机过程的一维分布函数,n维分布函数为X(t1),X(t2)....X(tn) n个变量的联合分布

数字特征:

X(t)是一随机变量,其均值一般与t有关,记为υX(t) = E[X(t)] ,称之为随机过程的均值函数,υX(t) 为t时刻所有样本函数的函数值平均,成为集平均或统计平均

方差函数:Var[X(t)]=E{X(t)-E[X(t)]^2}=R(t,t)-υ(t)^2

自相关函数:R(t1,t2)=E[X(t1)X(t2)]

协方差函数:C(t1,t2)=Cov[X(t1)X(t2)]=R(t1,t2)-υ(t1)υ(t2)

二维随机过程:

设X(t),Y(t)依赖于同一个参数t的随机过程,对于t,(X(t),Y(t))是二维随机变量,{(X(t),Y(t)),t∈T}为二维随机过程

独立增量过程:对于0<=s<t,称X(t)-X(s)为在区间(s,t]上的增量,如果对于任意n个区间对应的n个增量相互独立则这个随机过程为独立增量过程

特别的对于h和0<=s+h<t+h,X(t+h)-X(s+h)和X(t)-X(s)具有同样的分布,则称为增量具有平稳性,相对应的独立增量过程为齐次的或时齐的

 平稳随机过程:

对于认为的n(=1,2...),t1,t2,...tn和任意实数h,当t1+h,t2+h,...tn+h∈T 时,n维随机变量(X(t1),X(t2)...X(tn))

和(X(t1+h),X(t2+h)...X(tn+h)) 具有相同的分布函数,称这个随机过程为平稳随机过程,简称平稳过程,当参数为离散参数集时,也称平稳时间序列。

如果随机过程前后的环境和主要条件都不随时间的推移而变化,则一般认为该过程是平稳的。

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