Diplomarbeit, 2009
119 Seiten, Note: 1,0
1 Einleitung
2 Zeitreihen und stochastische Prozesse
3 Univariate Zeitreihenmodelle
3.1 AR-Modelle
3.2 MA-Modelle
3.3 ARMA-Modelle
3.4 ARIMA-Modelle
4 Modellspezifikation von univariaten Zeitreihen
4.1 Ablauf
4.2 Bestimmung der Modellordnung
4.3 Schätzen der Modellparameter
4.4 Verfeinerung des angepassten Modells
4.5 Überprüfung der Anpassungsgüte
5 Multivariate Zeitreihenmodelle
5.1 VAR-Modelle
5.2 VMA-Modelle
5.3 VARMA-Modelle
6 Spezifikation von VAR-Modellen
6.1 Ablauf
6.2 Schätzen der Modellparameter
6.3 Bestimmung der Modellordnung
6.4 Verfeinerung des angepassten Modells
6.5 Überprüfung der Anpassungsgüte
7 Eigenschaften von VARMA-Prozessen
7.1 Anmerkungen zu Forschungen
7.2 VARMA vs. VAR
7.3 Lineare Transformationen von VAR- und VARMA-Prozessen
8 Spezifikation von VARMA-Modellen
8.1 Nicht-Identifizierbarkeit der Darstellungsformen
8.2 Identifizierbare Darstellungsformen
8.3 Schätzverfahren
8.4 Spezifikation der finalen Gleichungs-Form
8.5 Spezifikation der Echelon-Form
9 Spezifikation von VARMA-Modellen über Skalarkomponenten
9.1 Skalarkomponenten-Modelle
9.2 Spezifikationsprozedur nach Tiao/Tsay (1989)
9.3 Kritikpunkte an der Spezifikationsprozedur nach Tiao/Tsay (1989)
9.4 Spezifikationsprozedur nach Athanasopoulos/Vahid (2008)
10 Skalarkomponenten-Modelle vs. Echelon-Form
10.1 Theoretischer Vergleich
10.2 Experimenteller Vergleich
10.3 Empirischer Vergleich
11 Schlussbetrachtung
Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, verschiedene Verfahren zur Modellspezifikation von multivariaten ökonomischen Zeitreihen kritisch zu diskutieren und zu vergleichen. Dabei liegt der Fokus insbesondere auf der von Athanasopoulos/Vahid (2008) modifizierten Skalarkomponenten-Methode zur Spezifikation von VARMA-Modellen, welche den in der Literatur etablierten Verfahren wie der Echelon-Form gegenübergestellt wird.
1 Einleitung
Die Veränderungen von Variablen über die Zeit können anhand von Zeitreihen dargestellt werden. Zeitreihen treten in allen wissenschaftlichen Bereichen auf, sobald die Dynamik und die zeitliche Entwicklung realer Systeme empirisch untersucht wird. Ökonomen können anhand von Zeitreihen insbesondere die Dynamik aggregierter ökonomischer Aktivitäten wie beispielsweise des Bruttoinlandsprodukts, der Arbeitslosigkeit oder der Inflation analysieren.
Die Analyse von Zeitreihen dient verschiedenen Zwecken, wobei Deskription, Modellierung und Prognose zu den Hauptanwendungsgebieten zählen. Im Rahmen der Deskription gilt es, den Verlauf einer Zeitreihe zu beschreiben und ihre Charakteristiken zu erkennen. Typischerweise wird hierbei eine Zerlegung der Zeitreihe in eine Trendkomponente, eine zyklische Komponente und eine irreguläre Restkomponente vorgenommen. Die Modellierung oder auch Modellspezifikation einer Zeitreihe bildet das Bestreben, die Reihe aus sich selbst heraus zu erklären. Dazu fasst man die empirischen und zeitlich geordneten Beobachtungen als Realisationen eines stochastischen Prozesses auf. Das Ziel des Modellfindungsprozesses ist nicht primär darin zu sehen, den unbekannten „wahren“ datengenerierenden Prozess zu finden, sondern vielmehr explorativ ein geeignetes Modell zu spezifizieren, das den Prozess adäquat abbildet. Ist ein passendes Modell gefunden, kann es dazu verwendet werden, eine Strukturanalyse durchzuführen und/oder zukünftige Werte zu prognostizieren. Die Präzision einer Prognose hängt dabei im Wesentlichen von der Güte des angepassten Modells ab. Je nach Zielsetzung werden Modelle jeweils an isolierte Zeitreihen angepasst oder mehrere Zeitreihen in einem multivariaten Modell gemeinsam betrachtet. Die univariate Zeitreihenanalyse eignet sich dazu, die Dynamik einzelner Zeitreihen zu untersuchen, ist jedoch nicht in der Lage, dynamische Interaktionen zwischen verschiedenen Variablen einzubeziehen.
1 Einleitung: Einführung in die Bedeutung der Zeitreihenanalyse und Zielsetzung der Arbeit bezüglich der Modellspezifikation multivariater Zeitreihen.
2 Zeitreihen und stochastische Prozesse: Definition von stochastischen Prozessen, Stationarität und gängigen Kennfunktionen.
3 Univariate Zeitreihenmodelle: Vorstellung von AR-, MA-, ARMA- und ARIMA-Modellen als Basis für die multivariate Analyse.
4 Modellspezifikation von univariaten Zeitreihen: Detaillierte Beschreibung des Prozesses der Modellanpassung und Modellwahl bei univariaten Daten.
5 Multivariate Zeitreihenmodelle: Einführung in VAR-, VMA- und VARMA-Modelle als Erweiterung auf mehrdimensionale Systeme.
6 Spezifikation von VAR-Modellen: Spezifische Vorgehensweisen bei der Bestimmung und Verfeinerung von Vektor-Autoregressiven Modellen.
7 Eigenschaften von VARMA-Prozessen: Historischer Überblick und grundlegende theoretische Unterschiede zwischen VAR- und VARMA-Prozessen.
8 Spezifikation von VARMA-Modellen: Erörterung der Nicht-Identifizierbarkeit und Vorstellung identifizierbarer Formen wie Echelon-Form und finaler Gleichungs-Form.
9 Spezifikation von VARMA-Modellen über Skalarkomponenten: Vorstellung des Skalarkomponenten-Konzepts (SCM) und der Methoden von Tiao/Tsay (1989) sowie Athanasopoulos/Vahid (2008).
10 Skalarkomponenten-Modelle vs. Echelon-Form: Umfassender Vergleich der beiden Ansätze basierend auf theoretischen, experimentellen und empirischen Kriterien.
11 Schlussbetrachtung: Zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse und Ausblick auf zukünftige Forschungsnotwendigkeiten.
Zeitreihenanalyse, VARMA-Modelle, Modellspezifikation, Echelon-Form, Skalarkomponenten, SCM, Stationarität, Prognosepräzision, kanonische Korrelationsanalyse, Modellordnung, Identifizierbarkeit, Sparsamkeit, ökonomische Zeitreihen, multivariate Analyse, FIML
Die Arbeit befasst sich mit der theoretischen und praktischen Modellspezifikation von multivariaten ökonomischen Zeitreihen.
Der Schwerpunkt liegt auf der Identifikation, Schätzung und dem Vergleich verschiedener mathematischer Darstellungsformen für VARMA-Modelle, insbesondere im Hinblick auf Sparsamkeit und Prognosegüte.
Das Ziel ist der Vergleich der von Athanasopoulos/Vahid modifizierten Skalarkomponenten-Methode mit dem etablierten Echelon-Form-Verfahren, um zu klären, welche Methode in der Praxis zu präziseren Ergebnissen führt.
Die Arbeit basiert auf theoretischen Ableitungen der ökonometrischen Zeitreihentheorie, ergänzt durch eine Monte-Carlo-Simulation und eine empirische Analyse an realen makroökonomischen Datensätzen.
Nach der methodischen Herleitung univariater Modelle folgt eine detaillierte Analyse multivariater Prozesse. Der Hauptteil vertieft verschiedene Spezifikationsprozeduren wie die kanonische Korrelationsanalyse zur Identifikation von Skalarkomponenten.
Wesentliche Begriffe sind Zeitreihenanalyse, VARMA-Modelle, Skalarkomponenten (SCM), Echelon-Form, Identifizierbarkeit und Prognosepräzision.
Da verschiedene Parametrisierungen denselben stochastischen Prozess beschreiben können, ist eine identifizierbare Darstellung zwingende Voraussetzung für eine konsistente Schätzung der Modellparameter.
Sie nutzen FIML zur simultanen Schätzung des gesamten Systems, da dies effizientere Parameterschätzer liefert und Standardfehler ermöglicht, die für statistische Inferenz genutzt werden können.
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