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Statistica dei Processi Stocastici (DM 270) - a.a. 2014/15

Oggetto:

STATISTICS OF STOCHASTIC PROCESSES

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Anno accademico 2014/2015

Codice dell'attività didattica
MFN0561
Docenti
Prof. Roberta Sirovich (Titolare del corso)
Prof. Enrico Bibbona (Titolare del corso)
Corso di studi
Laurea Magistrale in Matematica (D.M. 270)
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
D.M. 270 TAF B - Caratterizzante
Crediti/Valenza
6
SSD dell'attività didattica
MAT/06 - probabilita' e statistica matematica
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Facoltativa
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
Buona familiarità con i concetti base della Probabilità e dei processi stocastici.
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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

ll corso si propone di fornire agli studenti i mezzi necessari per l’analisi di dati in evoluzione temporale. Obiettivo del corso è far conoscere sia la teoria necessaria per analizzare serie storiche (stazionarie), sia far impadronire dei mezzi computazionali e informatici utili per lo studio di situazioni concrete.

INDICATORI DI DUBLINO (in riferimento al Regolamento Didattico di Ateneo, descrittori europei del titolo di studio- "descrittori di Dublino", http://www.study-in-italy.it/php4/scheda_corso.php?ambiente=googol&anno=2009&corso=1214981):

Conoscenza e capacità di comprensione

Il corso utilizza concetti e strumenti introdotti nel corso di Istituzioni di Calcolo delle Probabilità oltre agli strumenti della matematica e della statistica di base appresi nella laurea triennale (obiettivo 1). Lo studio dei processi stazionari richiede l’introduzione di risultati astratti che vengono collegati con applicazioni di tipo statistico, giustificando teoricamente i metodi di analisi (obiettivo 3).

Accanto ad un testo principale vengono suggerite ulteriori letture che abituano all’utilizzo di più fonti (obiettivo 2). Lo studente lavora s dati raccolti in ambiti svariati, quali la biologia o le scienze sociali, impegnandosi a sviluppare modelli statistici (obiettivi 4 e 5). Inoltre, insieme ai corsi di Processi stocastici e di EDS-Equazioni Differenziali Stocastiche fornisce competenze indispensabili per avvicinarsi alla ricerca in contesti stocastici, soprattutto a livello applicato (obiettivo 9). Le esercitazioni fanno uso del sotware statistico open source “R”, di ampio uso in ambito accademico e in aziende; viene inoltre utilizzato SAS, software molto richiesto dalle grandi aziende e da banche e società di servizi (obiettivo 6).

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

La natura stessa dell’analisi statistica richiede la continua alternanza tra comprensione di nuove metodologie e la loro applicazione, eventualmente individuando nuovi problemi da analizzare (obiettivi 1 e 2). Durante le lezioni gli studenti partecipano con domande e interventi, abituandosi a sostenere i loro ragionamenti a sintetizzare problemi complessi e a formulare modelli statistici e a padroneggiare i concetti stocastici (obiettivi 3, 5, 6, 8). La statistica consente di estrarre informazioni qualitative e quantitative dai modelli, suggerendo l’esistenza di variabili nascoste trascurate in una prima stesura dei modelli (obiettivi 7,8,9,11). Esercitazioni in aula o autonome richiedono l’utilizzo e il miglioramento di capacità computazionali e informatiche (obiettivo 10).


Autonomia di giudizio

Il lavoro e le esercitazioni, spesso molto interattive abituano a sostenere ragionamenti con argomentazioni logiche, identificando gli aspetti fondamentali del modello, riconoscendo gli strumenti statistici utili per lo studio o sviluppando opportune metodologie basate su tecniche apprese nel corso (obiettivi 1,2, 5). Parte del lavoro può venir svolto in gruppo e lo studio di gruppo viene spesso sollecitato per approfondimenti (obiettivo 6).

Abilità comunicative

Il corso richiede la stesura di una relazione scritta, eventualmente in inglese se lo studente lo desiderasse, con analisi di dati e formulazione di opportuni modelli (obiettivi 1, 2). La maggioranza dei testi e degli articoli, cosi come alcuni seminari cui gli studenti vengono invitati, sono in lingua Inglese (obiettivo 3)

Capacità di apprendimento

Buone competenze di statistica avanzata possono permettere ulteriori studi di terzo livello in ambito matematico statistico, sia in contesti interdisciplinari che coinvolgano economia, biologia, fisica o altre scienze (obiettivo 2). La natura dei problemi affrontati nel corso favorisce lo sviluppo di una mentalità flessibile, aperta all’utilizzo di diverse tecniche di studio, analitico, numerico o simulativo (obiettivo 1)

The course is aimed at providing the basic knowledge for the statistical analysis of stationary time series data. Both the theoretical results and methods and the applied computational procedures are introduced.
DUBLIN DESCRIPTORS (see the Regolamento Didattico di Ateneo, descrittori europei del titolo di studio- "descrittori di Dublino", http://www.study-in-italy.it/php4/scheda_corso.php?ambiente=googol&anno=2009&corso=1214981)

Knowledge and understanding: the knowledge gained in the course Elements of Probability and in the courses of the Bachelor Degree (aim1). The theoretical study of stationary processes needs abstract results to be introduced and then linked to applied statistics (aim 3).
Few main textbooks are suggested in order to encourage the use of more than one single source (aim 2). The student will work with data from different fields, as biology and social sciences (aim 4 and 5). Together with Stochastic Processes and Stochastic Differential Equations, the course gives the essential knowledge to be introduced to the research in Probability and Statistics, theoretical and applied (aim 9). The data analysis is introduced with the R software. An introduction to SAS, more valued in private societies, is given too (aim 6).

Applying knowledge and understanding: statistical analysis require the ability to understand new theoretical procedures and then to apply them to new problems (aim 1 and 2). The students are encouraged to ask questions and participate to discussions during the lessons, in order to learn to discuss, clearly expose the reasoning and control the concepts (aim 3, 5, 6, 8). Statistics allows to extract qualitative and quantitative information from the data (aim 7, 8, 9, 11). The exercises proposed lead also to increase the computational skills (aim 10).

Judgement: the activity with the teachers is organized to promote discussion and debate, to identify the main features of the model and the statistical procedures (aim 1, 2, 5). The group activity is encouraged (aim 6).

Communication skills: the student must discuss a complete data analysis of a time series (aim 1, 2). The books, the written material and the seminars to be attended during the course are given in English (aim 3).

Learning skills: a good knowledge of advanced statistics may be useful for third level studies in the framework of mathematica statistics, and interdisciplinary contexts as economics, biology, physics and other sciences (aim 2). The problems proposed in the course promote a flexible mind, open to different studies, theoretical, numerical and simulative (aim 1).

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Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine del corso gli studenti conosceranno i principali aspetti della teoria delle serie storiche stazionarie e delle relative procedure statistiche di analisi.
At the end of the course the students will have a good understanding of the basic theory of stationary processes and they will be familiar with the statistical methodologies for their analysis.

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Modalità di verifica dell'apprendimento

Orale + prova pratica di analisi dati
Oral after a practical session of data analysis in the computer lab.
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Programma

1. Statistica asintotica: applicazione dei teoremi limite per campioni i.i.d. alla statistica per campioni grandi. Consistenza, e normalità asintotica per diverse procedure di stima (di momenti, di parametri.)
Generalizzazioni dei teoremi limite per campioni con dipendenza: processi fortemente stazionari e teorema ergodico, processi fortemente mixing e teorema del limite centrale. Cenni alle applicazioni statistiche di queste generalizzazioni

2. Serie Temporali: processi armonici, processi debolmente stazionari, decomposizione spettrale e legge dei grandi numeri. Processi ARMA, covarianza e spettro. Stima della covarianza, della covarianza parziale e della densità spettrale. Stima di parametri e scelta del modello.

3. Laboratorio: simulazione e analisi statistica delle serie temporali con R e SAS (cenni), verifica computazionale delle proprietà asintotiche degli stimatori con R.

1.Asymptotic statistics: limit theorems applied to large sample statistics. Consistency and asymptotic normality of different estimation procedures (moments, parameters.).
Generalization of limit theorems for dependent samples: Strongly stationary processes and the ergodic theorem, strongly mixing processes and central limit theorem. Hints of their application in statistics for stochastic processes.
2. Time series: harmonic processes, weakly stationary processes, spectral representation and the law of large numbers. Arma processes, covariance and spectra. Estimation of the mean, the covariance, the partial autocorrelation and the spectrum. Estimation of the parameters and model selection.
3. Computer lab: simulation and statistical analysis of time series with R and an introduction to SAS. Verification of the asymptotic properties of the estimation procedur by computer experiments.

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

Brockwell and Davis, Time Series, theory and methods, Springer (collana SSS), New York 1991

M.B. Priestley, Spectral Analysis and Time Series, Academic Press.

Shiryaev, Probability, Springer (collana GTM 95), New York 1996

Doukhan, Mixing Properties and Examples, Springer (Lecture Notes in Statistics 85) New York 1994

Ferguson, A course in large sample theory

A.W. van der Vaart, Asymptotic Statistics, Cambridge University Press 1998.

Brockwell and Davis, Time Series, theory and methods, Springer (collana SSS), New York 1991

M.B. Priestley, Spectral Analysis and Time Series, Academic Press.

Shiryaev, Probability, Springer (collana GTM 95), New York 1996

Doukhan, Mixing Properties and Examples, Springer (Lecture Notes in Statistics 85) New York 1994

Ferguson, A course in large sample theory

A.W. van der Vaart, Asymptotic Statistics, Cambridge University Press 1998.



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Orario lezioni

GiorniOreAula
Lezioni: dal 02/03/2015 al 05/06/2015

Nota: Per l'orario delle lezioni consultare la pagina "Orario Lezioni":http://www.educmatematica.unito.it/CMSOrari/index.html

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Note

STATISTICA DEI PROCESSI STOCASTICI, MFN0561 (DM 270) , 6 CFU: 6 CFU, MAT/06, TAF B (caratterizzante), Ambito formazione modellistico-applicativa. 

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Ultimo aggiornamento: 06/07/2015 17:20

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