差分分析
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差分,本质上就是下一个数值减去上一个数值,主要是消除一些波动使数据趋于平稳,非平稳序列可通过差分变换转化为平稳序列。

差分分析

1、作用

差分,本质上就是下一个数值减去上一个数值,主要是消除一些波动使数据趋于平稳,非平稳序列可通过差分变换转化为平稳序列。

2、输入输出描述

输入:1个时间序列数据定量变量 输出:经过指定阶数差分后的序列图 ​

3、案例示例

案例:基于某杂志 1995-2019 年的印刷量数据,对其分别进行一阶差分和二阶差分。

4、案例数据

image.png 差分分析案例数据

5、案例操作

image.png Step1:新建分析; Step2:上传数据; Step3:选择对应数据打开后进行预览,确认无误后点击开始分析; image.png step4:选择【差分分析】; step5:查看对应的数据数据格式,【差分分析】要求输入1个时间序列数据定量变量。 step6:设置差分阶数(注意:选定差分阶级,一般来说超过二阶差分在统计学上没有参考意义) step7:点击【开始分析】,完成全部操作。

6、输出结果分析

输出结果 1:原始序列图 image.png 图表说明:上图展示了未进行差分的原始图。其中 X 轴代表时间项(年份),Y 轴代表数值(杂志印刷量)。主观来看,原序列图有个递增的趋势,是非平稳序列。我们需要通过差分将非平稳原序列图转换成平稳序列。 ​ 输出结果 2:一阶差分图 image.png 图表说明:上图展示了进行一阶差分的结果图。当时间间距相等时,用下一个数值,减去上一个数值 ,得到一阶差分。主观来看,一阶差分序列在数值 1.5 上下波动,没有明显的递增递减趋势,初步判断一阶差分序列为平稳序列。为了避免人为主观性判断,可以通过 ADF 单位根检验去判断一阶差分序列是否平稳。 ​ 输出结果 3:二阶差分图 image.png 图表说明:上图展示了进行二阶差分的结果图。做两次相同的动作,即再在一阶差分的基础上用后一个数值再减上一个数值一次,就叫“二阶差分”。对于二阶差分序列的平稳性检验,可以通过 ADF 单位根检验去判断二阶差分序列是否平稳。

7、注意事项

一般可以通过 ADF 检验来量化评估数值差分后,是否呈现稳定性

8、模型理论

差分又名差分函数或差分运算,差分的结果反映了离散量之间的一种变化,是研究离散数学的一种工具。 设函数y=f(x),式中y只对x在非负整数值上有定义,在自变量x依次取遍非负整数,即x=0,1,2,...时,相应的函数值为f(0),f(1),f(2),...。简记为image.png

定义 1 当自变量从x变到x+1时,函数y=y(x)的改变量 image.png

称为函数y(x)在点x的一阶差分,通常记作 image.png

定义 2 当自变量从x变到x+1时,一阶差分的差分 image.png

称为函数y=y(x)的二阶差分,记作image.png,即

同样,二阶差分的差分称为三阶差分,记为image.png,即 image.png

依此类推,可得函数y=y(x)的n阶差分为 image.png

9、参考文献

[1] Scientific Platform Serving for Statistics Professional 2021. SPSSPRO. (Version 1.0.11)[Online Application Software]. Retrieved from https://www.spsspro.com. [2] 姚志鹏,何丹,崔唯.微积分:华中师范大学出版社,2015.05

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