Nonlinear identification using orthogonal forward regression with nested optimal regularization

An efficient data based-modeling algorithm for nonlinear system identification is introduced for radial basis function (RBF) neural networks with the aim of maximizing generalization capability based on the concept of leave-one-out (LOO) cross validation. Each of the RBF kernels has its own kernel width parameter and the basic idea is to optimize the multiple pairs of regularization parameters and kernel widths, each of which is associated with a kernel, one at a time within the orthogonal forward regression (OFR) procedure. Thus, each OFR step consists of one model term selection based on the LOO mean square error (LOOMSE), followed by the optimization of the associated kernel width and regularization parameter, also based on the LOOMSE. Since like our previous state-of-the-art local regularization assisted orthogonal least squares (LROLS) algorithm, the same LOOMSE is adopted for model selection, our proposed new OFR algorithm is also capable of producing a very sparse RBF model with excellent generalization performance. Unlike our previous LROLS algorithm which requires an additional iterative loop to optimize the regularization parameters as well as an additional procedure to optimize the kernel width, the proposed new OFR algorithm optimizes both the kernel widths and regularization parameters within the single OFR procedure, and consequently the required computational complexity is dramatically reduced. Nonlinear system identification examples are included to demonstrate the effectiveness of this new approach in comparison to the well-known approaches of support vector machine and least absolute shrinkage and selection operator as well as the LROLS algorithm.

A proof of van Aubel's theorem using orthogonal vectors

We show how two linearly independent vectors can be used to construct two orthogonal vectors of equal magnitude in a simple way. The proof that the constructed vectors are orthogonal and of equal magnitude is a good exercise for students studying properties of scalar and vector triple products. We then show how this result can be used to prove van Aubel's theorem that relates the two line segments joining the centres of squares on opposite sides of a plane quadrilateral.

Orthogonal packing of identical rectangles within isotropic convex regions

A mixed integer continuous nonlinear model and a solution method for the problem of orthogonally packing identical rectangles within an arbitrary convex region are introduced in the present work. The convex region is assumed to be made of an isotropic material in such a way that arbitrary rotations of the items, preserving the orthogonality constraint, are allowed. The solution method is based on a combination of branch and bound and active-set strategies for bound-constrained minimization of smooth functions. Numerical results show the reliability of the presented approach. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Polar orthogonal representations of real reductive algebraic groups

We prove that a polar orthogonal representation of a real reductive algebraic group has the same closed orbits as the isotropy representation of a pseudo-Riemannian symmetric space. We also develop a partial structural theory of polar orthogonal representations of real reductive algebraic groups which slightly generalizes some results of the structural theory of real reductive Lie algebras. (c) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Existence of orthogonal geodesic chords on Riemannian manifolds with concave boundary and homeomorphic to the N-dimensional disk

In this paper we give a proof of the existence of an orthogonal geodesic chord on a Riemannian manifold homeomorphic to a closed disk and with concave boundary. This kind of study is motivated by the link (proved in Giambo et al. (2005) [8]) of the multiplicity problem with the famous Seifert conjecture (formulated in Seifert (1948) [1]) about multiple brake orbits for a class of Hamiltonian systems at a fixed energy level. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

On the Multiplicity of Orthogonal Geodesics in Riemannian Manifold With Concave Boundary. Applications to Brake Orbits and Homoclinics

Let (M, g) be a complete Riemannian Manifold, Omega subset of M an open subset whose closure is diffeomorphic to an annulus. If partial derivative Omega is smooth and it satisfies a strong concavity assumption, then it is possible to prove that there are at least two geometrically distinct geodesics in (Omega) over bar = Omega boolean OR partial derivative Omega starting orthogonally to one connected component of partial derivative Omega and arriving orthogonally onto the other one. The results given in [6] allow to obtain a proof of the existence of two distinct homoclinic orbits for an autonomous Lagrangian system emanating from a nondegenerate maximum point of the potential energy, and a proof of the existence of two distinct brake orbits for a. class of Hamiltonian systems. Under a further symmetry assumption, it is possible to show the existence of at least dim(M) pairs of geometrically distinct geodesics as above, brake orbits and homoclinics.

The influence of ARIMA-GARCH parameters in feed forward neural networks prediction

The objective of this article is to find out the influence of the parameters of the ARIMA-GARCH models in the prediction of artificial neural networks (ANN) of the feed forward type, trained with the Levenberg-Marquardt algorithm, through Monte Carlo simulations. The paper presents a study of the relationship between ANN performance and ARIMA-GARCH model parameters, i.e. the fact that depending on the stationarity and other parameters of the time series, the ANN structure should be selected differently. Neural networks have been widely used to predict time series and their capacity for dealing with non-linearities is a normally outstanding advantage. However, the values of the parameters of the models of generalized autoregressive conditional heteroscedasticity have an influence on ANN prediction performance. The combination of the values of the GARCH parameters with the ARIMA autoregressive terms also implies in ANN performance variation. Combining the parameters of the ARIMA-GARCH models and changing the ANN`s topologies, we used the Theil inequality coefficient to measure the prediction of the feed forward ANN.

Estimação da razão ótima de Hedge para o IBOVESPA futuro: uma aplicação do modelo Garch bivariado

Este estudo tem o objetivo de comparar várias técnicas que podem ser empregadas para proteger posições à vista usando mercados futuros. Partindo de uma posição na qual o investidor está à mercê do mercado, adota-se as técnicas mais simples de proteção até chegar a estimação da razão ótima de hedge ou de risco mínimo utilizando o modelo condicional, modelo no qual a variância é dependente do tempo. Para justificar a utilização da razão ótima de hedge dinâmica é introduzida a possibilidade de haver custo de transação. Os dados utilizados neste estudo são o preço à vista e preço de ajuste futuro do IBOVESPA do período 13/07/90 à 14/12/95.

Estimação da razão ótima de hedge para dólar futuro usando um modelo M-GARCH-BEKK-Diagonal

o presente trabalho versa, fundamentalmente, sobre o entendimento da volatilidade, sua modelagem e estimação. Como objeto mais específico, tem-se a comparação de dois métodos de estimação da razão de hedge para uma carteira com dois ativos: dólar spot e dólar futuro. Usando dados para dois períodos - abril de 1995 a março de 2004 e janeiro de 1999 a 30 de março de 2004 -, a análise pelo método MGARCH-BEKK-Diagonal se mostrou superior ao MQO, no sentido de que, com o primeiro, conseguiu-se uma variação percentual negativa da variância da carteira em relação à carteira sem hedge - resultado oposto ao obtido, usando-se a outra abordagem. Sugere-se aqui que a explicação do sucesso de um modelo multivariado - extensão do modelo ARCH inicialmente proposto por Engle (1982) - deve-se a sua melhor adequação a um fato estilizado em Finanças: a concentração de volatilidade durante certos períodos, bem como ao uso de uma covariância em cuja estrutura se consideram seu caráter autoregressivo e o efeito de choques passados. A redução percentual da variância obtida indica ainda a importância do mercado futuro de dólar para a atividade de hedge e para a diminuição da incerteza.

Avaliação do value at risk do índice Bovespa usando os modelos garch, tarch e riskmetrics tm para se estimar a volatilidade

Apresenta o método value at risk (VaR) para se mensurar o risco de mercado, sob diferentes abordagens. Analisa a série histórica do índice Bovespa no período de 1995 a 1996 por meio de testes econométricos de normalidade, autocorrelação dos retornos e raiz unitária. Comparo valor obtido a partir dos diferentes modelos de estimação de volatilidade propostos e verifica qual dos modelos foi o mais adequado para o caso estudado

Modelando o prêmio pelo risco cambial no Brasil através de modelos GARCH-M : o mercado forward reflete a visão dos economistas?

O presente estudo demonstra que o mercado brasileiro cambial de forward reflete adequadamente a visão dos economistas – obtida junto a pesquisas de mercado realizadas periodicamente pelo Banco Central do Brasil – quando se modela o prêmio pelo risco cambial através de modelos auto-regressivos condicionais generalizados de heteroscedasticidade na Média (GARCH-M).

Mudanças de regime e persistência dos choques sobre a volatilidade para a série de preços do petróleo: uma análise comparativa da família GARCH e modelos com mudança de regime Markoviana – MSIH e SWARCH

A previsão dos preços do petróleo é fundamental para o planejamento energético e oferece subsídio a tomada de decisões de longo prazo, que envolvem custos irrecuperáveis. No entanto, os preços do petróleo são muito instáveis sujeitos a choques como resultado de questões geopolíticas, poder de mercado da OPEP (Organização dos Países Exportadores de Petróleo) e pressões de demanda resultando numa série sujeita a quebras estruturais, prejudicando a estimação e previsão de modelos de série temporal. Dada a limitação dos modelos de volatilidade da família GARCH, que são instáveis e apresentam elevada persistência em séries com mudanças estruturais, este trabalho compara a previsão da volatilidade, em termos de intervalos de confiança e persistência, dos modelos de volatilidade com mudança de regime markoviana em relação aos modelos de volatilidade determinísticos. Os modelos de volatilidade com mudança de regime considerados são o modelo SWARCH (Markov Switch ARCH) e introduz-se o modelo MSIH (Markov Switch Intercept Heteroskedasticity) para o estudo da volatilidade. Como resultado as previsões de volatilidade dos modelos com mudança de regime permitem uma estimação da volatilidade que reduz substancialmente a persistência em relação aos modelos GARCH.

Previsão de volatilidade no Brasil: RiskMetrics, GARCH, volatilidade implícita ou uma combinação desses modelos?: um estudo empírico

O trabalho testa o poder de previsão da volatilidade futura, de cinco modelos : um modelo ingênuo, do tipo martingale, o modelo sugerido pelo JPMorgan em seu RiskMetrics™, o modelo GARCH-Generalized Autoregressive Conditional Heteroscedasticity, o modelo da volatilidade implícita e combinações de Risk:MetricsTM com volatilidade implícita e de GARCH com volatilidade implícita. A série estudada é a volatilidade para vinte e cinco dias, dos retornos diários do contrato futuro de Ibovespa, negociado na BM&F - Bolsa de Mercadorias e Futuros. Particularidades brasileiras são introduzidas na. estimação dos parâmetros do modelo GARCH. O poder de previsão é testado com medidas estatísticas, envolvendo equações de perdas (loss functions) simétricas e assimétricas, e com uma medida econômica, dada pelo lucro obtido a partir da simulação da realização de operações hedgeadas, sugeridas pelas previsões de volatilidade. Tanto com base nas medidas estatísticas como na medida econômica, o modelo GARCH emerge como o de melhor desempenho. Com base nas medidas estatísticas, esse modelo é particularmente melhor em período de mais alta volatilidade. Com base na medida econômica, contudo, o lucro obtido não é estatisticamente diferente de zero, indicando eficiência do mercado de opções de compra do contrato futuro de Ibovespa, negociado na mesmaBM&F.

The finite-sample size of the BDS test for GARCH standardized residuals

This paper uses a multivariate response surface methodology to analyze the size distortion of the BDS test when applied to standardized residuals of rst-order GARCH processes. The results show that the asymptotic standard normal distribution is an unreliable approximation, even in large samples. On the other hand, a simple log-transformation of the squared standardized residuals seems to correct most of the size problems. Nonethe-less, the estimated response surfaces can provide not only a measure of the size distortion, but also more adequate critical values for the BDS test in small samples.

Modelos de previsão de volatilidade : uma aplicação do modelo GARCH a taxas de câmbio

Com o objetivo de mostrar uma aplicação dos modelos da família GARCH a taxas de câmbio, foram utilizadas técnicas estatísticas englobando análise multivariada de componentes principais e análise de séries temporais com modelagem de média e variância (volatilidade), primeiro e segundo momentos respectivamente. A utilização de análise de componentes principais auxilia na redução da dimensão dos dados levando a estimação de um menor número de modelos, sem contudo perder informação do conjunto original desses dados. Já o uso dos modelos GARCH justifica-se pela presença de heterocedasticidade na variância dos retornos das séries de taxas de câmbio. Com base nos modelos estimados foram simuladas novas séries diárias, via método de Monte Carlo (MC), as quais serviram de base para a estimativa de intervalos de confiança para cenários futuros de taxas de câmbio. Para a aplicação proposta foram selecionadas taxas de câmbio com maior market share de acordo com estudo do BIS, divulgado a cada três anos.