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Cours 1 { Analyse descriptive des Series Chronologiques
A. Godichon-Baggioni
INSA { GM4 { Cours de Statistiques
2017{2018
A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 1 / 135Bibliographie
1Methodes de prevision a court terme, Guy Melard, 1991, Ellipses2Series temporelles et modeles dynamiques, Christian Gourieroux, Alain
Monfort, 1995, Economica
A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 2 / 1351. Introduction
1.1 Denition et objectifsDenition (Serie chronologique)On appelleserie chronologique, ou bien encorechroniqueouserie
temporelle, une suite nie de donnees quantitatives indexee par le temps. L'indice temps peut ^etre selon les cas, la seconde, la minute, l'heure, le jour, le mois, l'annee, ... A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 3 / 135 Nombreux domaines d'application :on rencontre des series chronologiques eneconomie, nance ; demographie ; biologie, medecine ; meteorologie, pollution ; A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 4 / 135 Objet du cours :mise en place de techniques mathematiques pour l'etudedes series chronologiques, dans le but de :comprendre le passe : analyser et expliquer les valeurs observees ;
predire le futur : b^atir des previsions pour les valeurs non encore observees ;etudier le lien avec d'autres series chronologiques. A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 5 / 135Notation
Considerons une serie chronologique de longueurn.
Sit1;t2;;tnsont lesninstants successifs d'observationetytjest la valeur mesuree a l'instanttj,
on notera la serie chronologiquefytgt2TouTest l'ensemble ordonne desinstants d'observation, ie.T=ft1;t2;;tng.A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 6 / 135
Remarque
La serie chronologiquefytgt2TavecT=ft1;;tngn'est rien d'autreque la serie statistique double (tj;ytj)1jn, oula premiere composante est le tempst,la deuxieme composante est une variable numeriqueyprenant ses
valeurs aux instantst.A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 7 / 135
Convention
On supposera dans toute la suite, que les dates d'observations sont equidistantes et donc nous adopterons la notation simpliee (yj)j=1;:::;n pour designer la serie chronologiquefytgt2TavecT=ft1;t2;;tng:A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 8 / 135
1.2 Representation graphique
Representation graphique de la serie
On represente graphiquement la serie chronologiquefytgt2T1en dessinant le nuage forme par les points (tj;yj)1jn2en reliant les points entre eux par des segments de droite, pour
indiquer la chronologie A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 9 / 135 Inter^et de la representation graphique :essayer de reperer les caracteristiques de la chronique, commeune tendance un cycle un phenomene periodique des variations accidentelles des uctuations irregulieres A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 10 / 1351.3 Exemples
Exemple 1. On considere la serie des ventes mensuelles de bouteilles de champagne en France entre Janvier 1970 et Decembre 1977.J F M A M J J A S O N D19702851 2672 2755 2721 2946 3036 2282 2212 2922 4301 5764 7132
19712541 2475 3031 3266 3776 3230 3028 1759 3595 4474 6838 8357
19723113 3006 4047 3523 3937 3986 3260 1573 3528 5211 7614 9254
19735375 3088 3718 4514 4520 4539 3663 1643 4739 5428 8314 10651
19743633 4292 4154 4121 4647 4753 3965 1723 5048 6922 9858 11331
19754016 3957 4510 4276 4968 4677 3523 1821 5222 6873 10803 13916
19762639 2899 3370 3740 2927 3986 4217 1738 5221 6424 9842 13076
19773934 3162 4286 4676 5010 4874 4633 1659 5951 6981 9851 12670
(en milliers de bouteilles) A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 11 / 135 Ventes mensuelles de Champagne entre Janvier 1970 etDécembre 1977 (en milliers de bouteilles)
02000400060008000100001200014000
janv-70 ja nv-71 jan v-72 j anv-73 ja nv-74 janv- 75ja nv-76 jan
v-77A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 12 / 135
Ventes mensuelles de Champagne entre Janvier 1970 etDécembre 1977 (en milliers de bouteilles)
02000400060008000100001200014000
janv-70 ja nv-71 jan v-72 j anv-73 ja nv-74 janv- 75ja nv-76 jan
v-77A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 13 / 135
Exemple 2. On considere la serie du nombre annuel de t^aches solaires entre 1700 et 2005.Nombres annuels de Taches Solaires entre 1700 et 2005 (Sunspot data)050100150200
1700 1750 1800 1850 1900 1950 2000
A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 14 / 135 Exemple 3. On s'interesse a l'evolution de la population des USA. Ondispose de donnees recueillies tous les 10 ans entre 1790 et 1990.Population des USA entre 1790 et 1990
(données tous les 10 ans)..A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 15 / 135
1.4 Les modeles de decomposition deterministe etudies
On etudiera deux modeles de decomposition deterministes :le modele additif le modele multiplicatifcombinant chacun :une tendance (fi) ;une composante saisonniere (si) ;une composante residuelle (ei).A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 16 / 135
1.4.1 Le modele additif
Denition (Modele additif)Le modele additif combine une tendance, une saisonnalite de periodepet une composante residuelle de la maniere suivante : y i=fi+si+eipouri= 1;;n(1) avec pX j=1s j= 0 etnX i=1ei= 0:A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 17 / 135
Exemple1234567891011121314151620
3040
50
60
70
80
90
100
110
120
Trimestres de 1995 à 1999
Ventes (en milliers)
Modèle Additif -- Vente d'un Produit PA. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 18 / 135
1.4.2 Le modele multiplicatif
Denition (Modele multiplicatif)Le modele multiplicatif combine une tendance, une saisonnalite et une composante residuelle de la maniere suivante : y i=fi(1 +si)(1 +ei) pouri= 1;:::;n(2) avec p X j=1s j= 0 etnX i=1ei= 0:A. Godichon-Baggioni (INSA de Rouen)Analyse descriptive des Series Chronologiques2017{2018 19 / 135
Exemple1234567891011121314151620
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