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quinta-feira, 17 de janeiro de 2019

CONSTRUINDO UM MODELO ARIMA SAZONAL





Primeiramente, tome a série onde serão executados os testes.
Abra o software EVIEWS conforme as seguintes instruções: Clique em "File", "New", "Workfile". Na nova janela, em “Data Specification”, escolha "Monthly" e digite 1980.01 para a "Start Date" e 2000.07 para " End Date ". Para inserir seus dados você tem duas opções: Clicando em File – Import – Import from File, e selecione o arquivo Excel que contém os dados e que deve estar previamente preparado para tal. Outra forma é abri o arquivo Excel e copiar as séries que serão analisadas. Após isso clicar em Quick – Empty Group (Edit Series) e, na nova janela que se abrir clicar com o botão direito do mouse e selecione paste. Pronto. Agora é só renomear as séries e fechar a janela onde foram inseridos os dados






Agora dê um duplo clique na série "Exportar" para verificar os dados e selecione "View", "Line" para ter uma ideia geral sobre a série temporal, isto é, se é estacionária ou não. Além disso, escolha "View", "Correlograma" – “Level”, para identificar o padrão de comportamento dos componentes do modelo (ou seja, estimar o ARIMA p, d, q). Os gráficos resultantes são:








A partir do gráfico de linha, você pode ver que é possível que a série temporal tenha tendência de crescimento com ciclos sazonais, o que implica em não estacionaridade. Além disso, no gráfico do correlograma, o ACF’s (Autocorrelation) é estável com queda linear e há picos sazonais significativos de PACFs (Partial Correlation) nas defasagens 1 e 13, isto é, um período de 12 defasagens que equivale à sazonalidade. Tomando a primeira diferença de export obtemos o gráfico a seguir, o qual ainda apresenta padrão de sazonalidade devido à inconstância da variância nos últimos períodos:


Este gráfico mostra que a primeira diferença da série tem variância não estacionária. Portanto, a série deve sofrer uma transformação logarítmica para se tornar variância estacionária. A fim de gerar uma transformação logaritmo da série original, ou seja, Log (exportação) basta clicar em "GENR" e digitar "lnexport = Log (exportação)." O gráfico de linha de lnexport e seu correlograma são apresentados a seguir:


O gráfico seguinte exibe a primeira diferença de "lnexport":


Como mostrado acima, a transformação logarítmica ainda não resolveu o problema da variância não estacionária. E a partir do gráfico de correlograma de "lnexport", ainda encontramos um pico sazonal significativo na FACP no 13º período; isso implica necessidade de se tomar a diferença de 12 períodos sazonais para alcançar a estacionaridade da série.
Para verificarmos se a diferença sazonal pode gerar estacionaridade ou não, clique em "Genr", digite "d12lexport = lexport - lexport (-12)". Em seguida, tem-se uma nova série criada - "d12lexport" no "Workfile", e vamos usá-la para traçar um gráfico de linha para ver se alcançamos ou não a estacionaridade. O resultado é exibido no gráfico a seguir:





Depois de tirar 12 períodos sazonais de "lnexport", a série "d12lexport" tornou-se estacionária. Isso implica que a série de lnexport é integrada I(1)12.

Agora, o 12º período sazonal de lnexport é "d12lexport" e parece estar livre do problema de variância não estacionária.  A partir de agora podemos procurar o melhor modelo ARIMA.
Vamos então reiniciar os procedimentos de identificação anteriores. Dos ACF’s e FACP’s, podemos supor primeiro existir AR (1), AR (2) e AR (3), porque existem três picos significativos; a FACP (1), FACP (2) e FACP (3), e MA (1), MA (2) e MA (3), porque existem alguns picos significativos em ACF (1), ACF (2), e ACF (3), e depois da quarta defasagens as ACFs diminuem lentamente.
Assim, podemos experimentar o "(3, 1, 3)12 1, 1" e especificar a equação ARIMA como:




Para vermos se os resíduos apresenta ruído branco, clicamos em View -   Residual Diganostics – Correlogram-Q-Statistics. Abaixo é exibido o gráfico para esse teste:


Como é possível observar, a diferença na 12ª ordem não atingiu o ruído branco, pois existem ainda picos significativos para as ACFs e PACFs nas lags 12 e 25, respectivamente. Vamos então adicionar a correção para as componente sazonais AR (12) ou MA (12). Qual deles é o melhor? Para termos a resposta é preciso comparar os resultados obtidos através das estatísticas de BIC, SEE e R2 ajustado.
Em primeiro lugar, vamos adicionar AR (12) para a equação de regressão anterior, o resultado é:


Com a introdução do AR (12) obtivemos os seguintes resíduos:

O resultado obtido não é melhor do que antes, em termos de BIC, SEE e R2 ajustado, pois ainda existe um pico significativo nas defasagens 12 da ACF’s PACF’s, o que significa que o resíduo deste modelo ainda não atingiu ruído branco.

Podemos tentar outra possibilidade adicionando MA (12) com a especificação anterior. O resultado é:


Teste de diagnóstico de resíduos:


Este resultado parece ser melhor do que o anterior visto que os resíduos alcançaram o ruído branco; no entanto, os coeficientes de MA (1) e MA (3) não são significativos e o AR tem raízes iguais a 1, significando que não é satisfeita a condição invertibilidade. Portanto, devemos eliminar os parâmetros MA (1) e MA (3) no modelo a seguir:

Equação e diagnóstico de resíduos:



O Q-teste dos resíduos parece não ter problema, no entanto, as raízes invertidas do AR não satisfazem, por conseguinte, outro modelo deve ser tentado, a fim de obter o melhor resultado.

Alternativamente, podemos começar a partir da primeira diferença de lnexport. Os correlogramas são:




A ACF e FACP são significativos a 12 lags, indicando que aparece o efeito de 12 períodos sazonais, por conseguinte, a fim de gerar o processo estacionário, podemos tentar levar a diferença do período de 12 dlnexport para remover o 12-período sazonal efeito. Clique em "GENR" e digite "d12dlexport = dlexport - dlexport (-12)". Os correlogramas da d12dlexport são:


Assim, há um pico significativo de ACFs e dois picos significativos de PACFs, podemos suspeitar que o d12dlexport tem AR (2) e MA (1), então podemos tentar estimar o ARIMA.

Diagnóstico de resíduo:


Desde o teste Q, que ainda observar a significativa de ACF e PACF em 12 de lag. A fim de eliminar o efeito de 12-período, podemos tentar outro modelo ARIMA como:



Desde as estatísticas t de AR (12) e MA (1) é insignificante, então eles podem ser descartados e re-experimentar outro modelo ARIMA como: and the Q-test is



Ou podemos tentar and the Q-test is



We can summary the result for several trials and errors as in the following table:

Dos vários modelos experimentais, o ARIMA (0,1,0) 1,1, (2,1,0) 12 (0,0,1) 12 seria escolhido como o melhor, uma vez que satisfeita a condição de invertibilidade e Q-testar e tem uma BIC relativamente menor e maior R2 ajustado.The selected best model can be expressed as



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