()Probablità, Statistica e Processi Stocastici

Documenti analoghi
()Probablità, Statistica e Processi Stocastici

Probablità, Statistica e Processi Stocastici

P ( X n X > ɛ) = 0. ovvero (se come distanza consideriamo quella euclidea)

Ripasso segnali e processi casuali. Trasmissione dell Informazione

Analisi della disponibilità d acqua. Valutazione dell impianto attraverso il calcolo di un indice economico (criterio)

Maria Prandini Dipartimento di Elettronica e Informazione Politecnico di Milano

()Probablità, Statistica e Processi Stocastici

Le variabili casuali o aleatorie

ANALISI DELLE SERIE STORICHE

Serie storiche Mario Guarracino Laboratorio di Sistemi Informativi Aziendali a.a. 2006/2007

Capitolo 6. La distribuzione normale

Capitolo 6 La distribuzione normale

Probabilità e Statistica Esercizi

TEORIA DELL INFORMAZIONE ED ENTROPIA FEDERICO MARINI

CORSO DI STATISTICA (parte 2) - ESERCITAZIONE 2

PROCESSI CASUALI 1 Fondamenti di segnf a o lin d e a t m ra e s n mtii s T si L o C ne

Vedi: Probabilità e cenni di statistica

Il processo inferenziale consente di generalizzare, con un certo grado di sicurezza, i risultati ottenuti osservando uno o più campioni

Dispensa di Statistica

Capitolo 5 Variabili aleatorie discrete notevoli Insegnamento: Statistica Applicata Corso di Laurea in "Scienze e Tecnologie Alimentari"

DISTRIBUZIONE NORMALE (1)

Variabili aleatorie discrete. Giovanni M. Marchetti Statistica Capitolo 5 Corso di Laurea in Economia

Statistica ARGOMENTI. Calcolo combinatorio

Statistica II Laurea magistrale in Ing. Gestionale a.a. 2012/13 Registro delle lezioni

Distribuzioni e inferenza statistica

Variabile casuale Normale

Ciclo do while in FORTRAN

Statistica Applicata all edilizia: alcune distribuzioni di probabilità

L assegnazione è coerente? SÌ NO. A e B sono stocasticamente indipendenti? SÌ NO

1. ANALISI DEI RESIDUI recupero dati----- X = scan("clipboard") accessori.auto = ts(x, frequency=12, start=c(1995,1)) plot(accessori.

L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9. Esercizio. Determinare l insieme di disuguaglianze che descrive esattamente la regione di piano della figura

Elementi di Psicometria con Laboratorio di SPSS 1

Probabilità classica. Distribuzioni e leggi di probabilità. Probabilità frequentista. Probabilità soggettiva

Corso di Laurea in Informatica Calcolo delle Probabilità e Statistica (269AA) A.A. 2016/17 - Prima prova in itinere

STATISTICA 1, metodi matematici e statistici Introduzione al linguaggio R Esercitazione 7:

Teoria dell informazione

le scale di misura scala nominale scala ordinale DIAGNOSTICA PSICOLOGICA lezione si basano su tre elementi:

Presentazione dell edizione italiana

Calcolo delle Probabilità e Statistica, Ingegneria Civile e A&T e Informatica I prova finale a.a. 2016/17

CANALE STAZIONARIO CANALE TEMPO INVARIANTE

Esercizi svolti di statistica. Gianpaolo Gabutti

Scheda n.3: densità gaussiana e Beta

Statistica. Capitolo 6. Variabili Aleatorie Continue e Distribuzioni di Probabilità. Cap. 6-1

PROVE SCRITTE DI MATEMATICA APPLICATA, ANNO 2006/07

Analisi degli Errori di Misura. 08/04/2009 G.Sirri

Processi di Markov. Processi di Markov

Calcolo delle Probabilità 2

Modelli descrittivi, statistica e simulazione

3.1 La probabilità: eventi e variabili casuali

Tipi di variabili. Indici di tendenza centrale e di dispersione

Approssimazione normale alla distribuzione binomiale

Prefazione Ringraziamenti dell'editore Il sito web dedicato al libro Test online: la piattaforma McGraw-Hill Education Guida alla lettura

I appello di calcolo delle probabilità e statistica

Test delle Ipotesi Parte I

CHEMIOMETRIA. CONFRONTO CON VALORE ATTESO (test d ipotesi) CONFRONTO DI VALORI MISURATI (test d ipotesi) CONFRONTO DI RIPRODUCIBILITA (test d ipotesi)

La statistica. Elaborazione e rappresentazione dei dati Gli indicatori statistici. Prof. Giuseppe Carucci

VIII Indice 2.6 Esperimenti Dicotomici Ripetuti: Binomiale ed Ipergeometrica Processi Stocastici: Bernoul

RICHIAMI SU PROCESSI ALEATORI E DENSITÀ SPETTRALE DI POTENZA

Variabili aleatorie continue: la normale. Giovanni M. Marchetti Statistica Capitolo 6 Corso di Laurea in Economia

0 z < z < 2. 0 z < z 3

1) Entropia di variabili aleatorie continue. 2) Esempi di variabili aleatorie continue. 3) Canali di comunicazione continui. 4) Canale Gaussiano

Pulse Amplitude Modulation (PAM) 2 Scelta delle risposte impulsive dei filtri in trasmissione e ricezione

λ è detto intensità e rappresenta il numero di eventi che si

Tipi di Processi Stocastici

SCHEDA DIDATTICA N 7

1 Processi stocastici e campi random

PROCESSI STOCASTICI 1: ESERCIZI

Statistica Applicata all edilizia: il modello di regressione

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI ROMA TRE Corso di Laurea in Matematica ST410 - Statistica 1 - A.A. 2013/2014. I Esonero - 29 Ottobre Tot.

Questa viene trasmessa sul canale (wireless o wired). In questo corso, modellizzeremo il canale di trasmissione come un canale Gaussiano bianco

Statistica Inferenziale

TEORIA DEI SISTEMI E DEL CONTROLLO LM in Ingegneria Informatica e Ingegneria Elettronica

Slide del corso di. Controllo digitale

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE D.I.A.S. STATISTICA PER L INNOVAZIONE. a.a.

i dati escludono vi sia una relazione tra variabile indipendente e variabile dipendente (rispettivamente

Esercizi su variabili aleatorie discrete

una possibile funzione unidirezionale

15 Informazione e Predizione

Statistica Inferenziale

Regressione Lineare Semplice e Correlazione

Schema lezione 5 Intervalli di confidenza

Esercitazione del

Ulteriori Conoscenze di Informatica e Statistica

Esercitazione 4 Distribuzioni campionarie e introduzione ai metodi Monte Carlo

tabelle grafici misure di

= i = ( ) (12) = 0,02049 = 2,049%

Esercizi di Calcolo delle Probabilità

Teoria dei Fenomeni Aleatori AA 2012/13

Probabilità. Ing. Ivano Coccorullo

UNIVERSITÀ di ROMA TOR VERGATA

Indice. 1 Vibrazioni libere e forzate di oscillatori elementari 1

Misure Meccaniche e Termiche. punti massa. Valore atteso: Varianza:

Probabilita' mediante l'analisi combinatoria D n,k =Disposizioni di n oggetti a k a k (o di classe k)

Universita degli Studi di Ancona - Facolta di Ingegneria Laurea in Ing. Elettronica (VO) Ing. Informatica e Automatica - Ing. delle Telecomunicazioni

Statistica Applicata all edilizia Lezione: approccio stocastico all analisi delle serie storiche

Statistical Process Control

8 Metodi iterativi per la risoluzione di sistemi lineari

Contenuti: Capitolo 14 del libro di testo

Esercitazioni di Statistica

ANALISI DI SERIE TEMPORALI CAOTICHE (1)

Transcript:

Probablità, Statistica e Processi Stocastici

Serie storiche (verso fpca) La tecnica chiamata fpca (functional PCA) esamina serie storiche utilizzando paradigmi propri di PCA. E utile premettere un po di terminologia riguardante le serie storiche, per capire meglio. Quindi invertiamo leggermente l ordine del programma, cioè anticipiamo alcune idee sulle serie storiche. Una serie storica è una sequenza di numeri x 1,..., x n in cui l indice 1,..., n corrisponde al tempo, discetizzato come serve a seconda del problema (giorni, mesi anni ecc.). Ad esempio, il volume mensile di esportazioni italiane di automobili è una serie storica, reperibile sul sito Eurostat.

Esempio di serie storica Esportazioni italiane di pezzi di accessori auto (trend accentuato, poca stagionalità)

Esempio di serie storica Esportazioni italiane di motocicli (trend debole variabile, molta stagionalità)

Analisi visive col software 1 funzione di autocorrelazione - quando c è un forte trend, è tutta alta - altrimenti i picchi indicano le periodicità 2 decomposizione in trend, stagionalità e residui - si può fare in modo semplice ed uniforme con decompose - oppure in modo complesso e parametrizzato con stl.

Processi stocastici Una serie storica è una successione finita concreta di valori, un po come un campione sperimentale. Dietro un campione sperimentale immaginiamo spesso ci sia una variabile aleatoria. Dietro una serie storica, possiamo immaginare ci sia un processo stocastico. Questa immaginazione spesso è ancor più ardita che per le singole variabili aleatorie: la ragione è che spesso si possiede una sola serie storica di un problema specifico (es. il PIL italiano dal 2000 ad ora). Questo corrisponderebbe ad avere un solo valore sperimentale di una variabile aleatoria. Comunque, ragioniamo su questa immaginazione. Un processo stocastico a tempo discreto è una successione (finita o infinita) di v.a. X 0, X 1, X 2,..., X n,... X n rappresenta il valore al tempo n (o tempo t n, secondo la convenzione che si preferisce).

Funzioni medie associate ad un processo stocastico Assumiamo tacitamente che tutti i valori medi scritti nel seguito siano ben definiti e finiti. Chiamiamo funzione valor medio la funzione (a tempo discreto) m (t) = E [X t ], t = 0, 1, 2,..., n,... e funzione di autocorrelazione la funzione di due variabili R (t, s) = E [X t X s ], t, s = 0, 1, 2,..., n,... Questo è il linguaggio preferito in ingegneria delle telecomunicazioni. Nel linguaggio invece più direttamente ispirato ai concetti base della probabilità, la funzione di autocorrelazione è: ρ (t, s) = E [X tx s ] E [X t ] E [X s ] Var [Xt ] Var [X s ] (una versione standardizzata di R (t, s)).

La funzione di autocorrelazione La funzione ρ (t, s) (ma anche la R (t, s)) cattura degli aspetti dinamici, di legame statistico tra i valori ad un istante e quelli ad un istante successivo. Se ad esempio ρ (t, 0) 0 per t grande, significa che il processo perde memoria al trascorrere del tempo. Se un processo è approssimativamente periodico, di periodo P, cioè X t+p è molto correlato a X t, vale ρ (P, 0) 1, ρ (2P, 0) 1 ecc. mentre gli altri valori ρ (t, 0) sono meno vicini ad 1. Quindi la funzione ρ (t, 0) può essere usata per indagare la periodicità. acf èuna versione empirica di ρ (t, 0).

Processi stazionari in senso debole Si chiamano così quando vale m (t) =: m costante ρ (t + h, s + h) = ρ (t, s) =: ρ (t s) per ogni h > 0. Come appena scritto, sono descritti dalla costante m e dalla funzione di una sola variabile ρ (t). La teoria di questi processi è molto sviluppata. Tuttavia, entrambe le serie storiche dei nostri esempi sono ben lungi da essere stazionarie. Quindi non esauriscono di certo i processi di interesse pratico.

White noise Il rumore bianco a tempo discreto, di intensità σ, è una successione di v.a. X n indipendenti gaussiane di media zero e varianza σ 2 (a volte si danno definizioni più deboli). Si verifica che è stazionario. La sua funzione di autocorrelazione ρ (t) è una "delta di Dirac" discreta: vale 1 per t = 0, 0 per t > 0. Ecco una traittoria simulata, con ts.plot(rnorm(1000)):

Decomposizione L usuale decomposione a cui si allude è della forma (additiva) oppure (moltiplicativa) X n = T n + S n + ɛ n X n = T n S n ɛ n (che però è del tipo additivo se appicata a Y n = log X n ). Qui T n è un processo con forte trend, S n un processo fortemente periodico, ɛ n un processo più vicino possibile ad un white noise. Purtroppo questi concetti sono vaghi, indifinibili in modo esatto. Anche per questo non c è un unico algoritmo di decomposizione, un unico trend ecc.

Ricerca di un trend Basilare per innescare algoritmi o in sé per motivi applicativi, è determinare un buon trend di una serie storica data. Un algoritmo semplice è la media mobile: t n = x n + x n 1 + x n 2 + x n 3 + x n 4 5 che abbiamo illustrato con finestra pari a 5, per non scrivere formule astratte. Il calcolo precedente può essere utilizzato o per calcolare un possibile trend al tempo n, oppure al tempo centrato n 2, ecc.; oppure per stimare il valore successivo (previsione), magari incognito, al tempo n + 1. Il comando decompose trova il trend usando la media mobile simmetrica (per questo perde un pezzo all inizio ed uno alla fine).

Smorzamento esponenziale Simile alla media mobile è il metodo SE, di Smorzamento Esponenziale. In esso si sommano i valori presente, x n e passati (x n 1, x n 2 ecc.) pesandoli in modo esponenziale, invece che in modo uniforme come nella media mobile. Precisamente, si deve introdurre una serie storica ausiliaria p 1, p 2,..., p n,... che ha il seguente significato: p n+1 è la previsione, relativa al valore del tempo n + 1, effettuata al tempo n. Si impone allora la formula iterativa p n+1 = αx n + (1 α) p n. La logica è: nel fare la previsione, usiamo una componente innovativa αx n ed una conservativa (1 α) p n.

Smorzamento esponenziale Iterando, troviamo da cui p n+1 = αx n + (1 α) (αx n 1 + (1 α) p n 1 ) =... p n+1 = αx n + α (1 α) x n 1 + α (1 α) 2 x n 2 + +α (1 α) 3 x n 3 +... ovvero una media pesata esponenzialmente dei valori presente e passati. L iterazione va inizializzata, ponendo ad es. p 1 = x 1. Il parametro α può essere assegnato a piacere o trovato col metodo dei minimi quadrati: posto ɛ n = x n p n, si minimizza ɛn. 2 n Vedremo una serie di versioni più evolute di metodi, basati però inizialmente su queste semplici idee.