Transformaties voor variantie-stabilisatie

Voorspellen in R

Rob J. Hyndman

Professor of Statistics at Monash University

Variantie stabiliseren

  • Als de variantie toeneemt met het niveau van de reeks, kan een transformatie helpen

  • $y_1,...,y_n$: originele observaties, $w_1,...,w_n$: getransformeerde observaties

Vierkantswortel $w_t = \sqrt{y_t}$ $\downarrow$
Derdewortel $w_t = \sqrt[3]{y_t}$ Toenemende
Logaritme $w_t = \text{log}(y_t)$ Sterkte
Inverse $w_t = -1/y_t$ $\downarrow$
Voorspellen in R

Variantie stabiliseren

autoplot(usmelec) +
  xlab("Year") + ylab("") +
  ggtitle("US monthly net electricity generation")

VS: maandelijkse netto elektriciteitsproductie

Voorspellen in R

Variantie stabiliseren

autoplot(usmelec^0.5) +
  xlab("Year") + ylab("") +
  ggtitle("Square root electricity generation")

Elektriciteit: vierkantswortel

Voorspellen in R

Variantie stabiliseren

autoplot(usmelec^0.33333) +
  xlab("Year") + ylab("") +
  ggtitle("Cube root electricity generation")

Elektriciteit: derdewortel

Voorspellen in R

Variantie stabiliseren

autoplot(log(usmelec)) +
  xlab("Year") + ylab("") +
  ggtitle("Log electricity generation")

Elektriciteit: logaritme

Voorspellen in R

Variantie stabiliseren

autoplot(-1/usmelec) +
  xlab("Year") + ylab("") +
  ggtitle("Inverse electricity generation")

Inverse elektriciteitsproductie

Voorspellen in R

Box-Cox-transformaties

  • Deze transformaties liggen dicht bij de Box-Cox-familie

$$w_t = \begin{cases} log(y_t) & \lambda = 0 \\ (y_t^\lambda - 1)/\lambda & \lambda \neq 0 \end{cases}$$

  • $\lambda = 1 \ $: Geen wezenlijke transformatie
  • $\lambda = \frac{1}{2} \ $: Vierkantswortel plus lineaire transformatie
  • $\lambda = \frac{1}{3} \ $: Derdewortel plus lineaire transformatie
  • $\lambda = 0 \ $: Natuurlijke logaritme
  • $\lambda = -1 \ $: Inverse transformatie
Voorspellen in R

Box-Cox-transformaties

BoxCox.lambda(usmelec)
-0.5738331
Voorspellen in R

Terugtransformatie

usmelec %>%
  ets(lambda = -0.57) %>%
  forecast(h = 60) %>%
  autoplot()

Terugtransformatie

Voorspellen in R

Laten we oefenen!

Voorspellen in R

Preparing Video For Download...