《Time Series》 Lecture1

本文探讨了时间序列的概念,举例说明如能源消耗、电话通话和互联网流量等实例。介绍了预测的一般方法,包括使用L_p范数,并通过一个二维分布(X,Y)的示例解释条件期望和概率密度函数。当X和Y服从高斯分布时,利用中心极限定理进行线性预测。文章强调了在未知具体分布时进行非线性预测的重要性。

一、 Definition

a time series is a set of random variables(observations){X_{t}}

t是连续or离散

二、Examples

energy consumption、telephone calls、 Internet traffic

三、General approach of prediction


∥x1−x2∥p=(E∣x1−x2∣p)1/p \Vert x_{1}-x_{2}\Vert_{p} = (E\vert x_{1}-x{2}\vert ^{p} )^{1/p} x1x2p=(Ex1x2p)1/p
image-20210729213805358

image-20210729214048108

举个例子:

分布(X,Y),density p(x,y)
p(x,y)X,Y=y(x)={x+yx∈[0,1],y∈[0,1]0otherwise p(x,y)_{X,Y}= y(x)=\left\{ \begin{aligned} x+y \quad x\in [0,1],y\in [0,1]\\ 0 \quad otherwise\\ \end{aligned} \right. p(x,y)X,Y=y(x)={x+yx[0,1],y[0,1]0otherwise

E(Y∣X=x)=∫−inf⁡infy∗pY∣X=x(y)dy E(Y|X=x)=\int_{-\inf}^{inf}y*p_{Y|X=x}(y) dy E(YX=x)=infinfypYX=x(y)dy

pY∣X=x(y)=p(x,y)X,YpX(x) p_{Y|X=x}(y)=\frac{p(x,y)_{X,Y}}{p_{X}(x)} pYX=x(y)=pX(x)p(x,y)X,Y

pX(x)=∫−infinfpX,Y(x,y)dy=∫01(x+y)dy=x+1/2 p_{X}(x)=\int_{-inf}^{inf}p_{X,Y}(x,y)dy=\int_{0}^{1}(x+y)dy=x+1/2 pX(x)=infinfpX,Y(x,y)dy=01(x+y)dy=x+1/2

so, we can get, when
y∈[0,1],pY∣X=x(y)≠0,otherwise,pY∣X=x(y)=0 y\in [0,1],p_{Y|X=x}(y)\neq0,otherwise,p_{Y|X=x}(y)=0 y[0,1],pYX=x(y)=0,otherwise,pYX=x(y)=0
then,
E(Y∣X=x)=∫−inf⁡infy∗pY∣X=x(y)dy=∫01y∗x+yx+1/2dy=x/2+1/3x+1/2 E(Y|X=x)=\int_{-\inf}^{inf}y*p_{Y|X=x}(y) dy=\int_{0}^{1}y*\frac{x+y}{x+1/2} dy=\frac{x/2+1/3}{x+1/2} E(YX=x)=infinfypYX=x(y)dy=01yx+1/2x+ydy=x+1/2x/2+1/3
以上其实就是均值的内在含义

但如果不知道具体分布,

image-20210729220750360

or nonlinear prediction
a+bx+cx2 a+bx+cx^{2} a+bx+cx2
进一步,

image-20210729221720423

image-20210729223914633

如果X,Y服从高斯分布,image-20210729224044975

就是以上那个function

因为这个高斯分布可以分解成 独立同分布随机变量的和

复习中心极限定理!!!!

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