Załóżmy, że określamy prosty model AR (1) ze wszystkimi zwykłymi właściwościami,
yt= βyt - 1+ ut
Oznacz teoretyczną kowariancję terminu błędu jako
γjot≡ E( utut - j)
Jeśli moglibyśmy zaobserwować termin błędzie, a następnie próbka autokorelacja składnika losowego jest zdefiniowany jako
ρ~jot≡ γ~jotγ~0
gdzie
γ~j≡1n∑t=j+1nutut−j,j=0,1,2...
Ale w praktyce nie przestrzegamy terminu błędu. Tak więc autokorelacja próbki związana z wartością błędu zostanie oszacowana przy użyciu reszt z oszacowania, jak
γ^jot≡ 1n∑t = j + 1nu^tu^t - j,j = 0 , 1 , 2 ...
Statystyka Q Box-Pierce (Ljung-Box Q jest tylko asymptotycznie neutralną skalowaną wersją):
QB P.= n ∑j = 1pρ^2)jot= ∑j = 1p[ n--√ρ^jot]2)→re? ??χ2)( p )
Naszym problemem jest dokładnie to, czy można powiedzieć, że ma asymptotycznie rozkład chi-kwadrat (pod zerą braku autokorelacji w składniku błędu) w tym modelu.
Aby tak się stało, każdy z √QBP
musi być asymptotycznie normalny standardowy. Sposobem na sprawdzenie tego jest sprawdzenie, czy √n−−√ρ^j ma taki sam rozkład asymptotycznej jako √n−−√ρ^ (który jest konstruowany przy użyciu prawdziwych błędów, a więc ma pożądane zachowanie asymptotyczne pod wartością zerową).n−−√ρ~
Mamy to
u^t=yt-β^yt -1=ut- (β^-β) yt - 1
gdzie β jest zgodny estymatora. Więcβ^
γ^jot≡ 1n∑t = j + 1n[ ut- ( β^- β) yt - 1] [ ut - j- ( β^- β) yt - j - 1]
= γ~jot- 1n∑t = j + 1n( β^- β) [ utyt - j - 1+ ut - jyt - 1] +1n∑t = j + 1n( β^- β)2)yt - 1yt - j - 1
Zakłada się, że próbka jest stacjonarna i ergodyczna, i zakłada się, że chwile istnieją aż do pożądanego porządku. Ponieważ estymator β jest spójne, to wystarczy na dwie sumy, aby przejść do zera. Podsumowujemyβ^
γ^jot→pγ~jot
To daje do zrozumienia ze
ρ^jot→pρ~jot→pρjot
Ale to nie gwarantuje automatycznie zbieżny do √n--√ρ^jotn--√ρ~jot(w rozkładzie) (pomyśl, że twierdzenie o ciągłym odwzorowaniu nie ma tutaj zastosowania, ponieważ transformacja zastosowana do zmiennych losowych zależy od). Aby tak się stało, potrzebujemyn
n--√γ^jot→ren--√γ~jot
(mianownik tylda lub kapelusz - zbiegnie się w wariancji warunku błędu w obu przypadkach, więc jest neutralny dla naszego problemu).γ0
Mamy
n--√γ^jot= n--√γ~jot- 1n∑t = j + 1nn--√( β^- β) [ utyt - j - 1+ ut - jyt - 1]+ 1n∑t = j + 1nn--√( β^- β)2)yt - 1yt - j - 1
Pytanie brzmi: wykonaj te dwie sumy pomnożone teraz przez , zmień prawdopodobieństwo na zero, aby pozostało √n--√asymptotycznie?n--√γ^jot= n--√γ~jot
Do drugiej sumy mamy
1n∑t = j + 1nn--√( β^- β)2)yt - 1yt - j - 1= 1n∑t = j + 1n[ n--√( β^- β) ] [ ( β^- β) yt - 1yt - j - 1]
Ponieważ zbieżny do zmiennej losowej i β jest zgodna, to będzie zbliżać się do zera.[ n--√( β^- β) ]β^
Za pierwszą sumę tutaj też mamy zbieżny do zmiennej losowej, i tak, że mamy [ n--√( β^- β) ]
1n∑t = j + 1n[ utyt - j - 1+ ut - jyt - 1] →pmi[ utyt - j - 1] + E[ ut - jyt - 1]
Pierwsza oczekiwana wartość, wynosi zero przy założeniach standardowego modelu AR (1). Ale druga oczekiwana wartość nie jest , ponieważ zmienna zależna zależy od błędów z przeszłości.mi[ utyt - j - 1]
Więc nie będzie miał taki sam rozkład asymptotycznej jako √n--√ρ^jot. Ale asymptotyczny rozkład tego ostatniego jest normalny Normalny, który prowadzi do rozkładu chi-kwadrat podczas kwadratowania rvn--√ρ~jot
Dlatego dochodzimy do wniosku, że w czystym modelu szeregów czasowych nie można powiedzieć, że statystyka Box-Pierce Q i Ljung-Box Q ma asymptotyczny rozkład chi-kwadrat, więc test traci swoje asymptotyczne uzasadnienie.
Dzieje się tak, ponieważ zmienna po prawej stronie (tutaj opóźnienie zmiennej zależnej) według projektu nie jest ściśle egzogeniczna względem terminu błędu, i stwierdziliśmy, że taka ścisła egzogeniczność jest wymagana, aby statystyki Q BP / LB miały wartość postulowany rozkład asymptotyczny.
W tym przypadku zmienna po prawej stronie jest tylko „z góry określona”, a test Breuscha-Pagana jest wtedy ważny. (pełny zestaw warunków wymaganych do asymptotycznie ważnego testu, patrz Hayashi 2000, s. 146-149).