• Jaouad Madkour
  • Accueil
  • Licence
  • Master
  • Doctorat
  • Informatique
  • Publications
  • À propos

Modélisation ARMA des rentabilités financières

Les processus autorégressifs AR(p)

Modélisation ARMA des rentabilités financières
  • Présentation du cours
  • Variable aléatoire et processus stochastique
  • La stationnarité
  • Le bruit blanc
  • L'opérateur retard et l'écriture polynomiale
  • Les processus autorégressifs AR(p)
  • Les processus de moyenne mobile MA(q)
  • Les processus mixtes ARMA(p,q)
  • Conditions de stationnarité et d'inversibilité
  • Les tests de racine unitaire
  • Espérance, variance et fonction d'autocovariance
  • Autocorrélation, autocorrélogramme et mémoire
  • Box et Jenkins : l'identification
  • Le choix du modèle par les critères d'information
  • L'estimation : moindres carrés et maximum de vraisemblance
  • La validation, et ce que les résidus révèlent
  • La prévision : ponctuelle, par intervalle, par densité
  • Mise en œuvre sur R
  • Mise en œuvre sur Python

Modélisation ARMA des rentabilités financières

Chapitre 4 : Les processus autorégressifs AR(p)

Auteur·rice
Affiliation

Jaouad Madkour

Faculté d’Économie et de Gestion de Tanger

Date de publication

25 septembre 2026

Avant de commencer

L’idée de la famille

Le principe autorégressif

La série s’explique par son propre passé. « Auto » : la variable est régressée sur elle-même ; « régressif » : par une relation linéaire, comme dans une régression ordinaire.

Le processus AR(1)

La forme habituelle

AR(1)

y_t = \theta + \alpha\,y_{t-1} + \varepsilon_t, \qquad \varepsilon_t \sim \mathrm{WN}(0,\sigma_\varepsilon^2).

Trois éléments, et un seul est nouveau : la constante c fixe le niveau, le terme \alpha y_{t-1} porte la mémoire, le bruit \varepsilon_t apporte la nouveauté de la période — on l’appelle aussi l’innovation.

Lire \alpha

C’est le coefficient de persistance : la fraction de l’écart d’hier qui se retrouve aujourd’hui. Un choc reçu à la date t subsiste \alpha fois à la date suivante, \alpha^2 deux périodes plus tard, et ainsi de suite.

La forme polynomiale

En passant le terme retardé à gauche :

y_t - \alpha\,y_{t-1} = \theta + \varepsilon_t \quad \Longleftrightarrow \quad (1-\alpha L)\,y_t = \theta + \varepsilon_t

Écriture compacte

A(L)\,y_t = \theta + \varepsilon_t, \qquad A(L) = 1 - \alpha L .

Ce que \alpha change, visuellement

Trois régimes

\alpha = 0{,}3 : la série revient vite vers sa moyenne, les écarts ne durent pas.

\alpha = 0{,}9 : elle s’éloigne longtemps, on croit voir des cycles — il n’y en a pas, seulement de la persistance.

\alpha = -0{,}7 : chaque écart est suivi d’un écart de signe opposé. La série « zigzague » systématiquement.

Trois cas particuliers à connaître

Les bornes
  • \alpha = 0 : y_t = \theta + \varepsilon_t. Le bruit blanc est un AR(1) sans mémoire.
  • \alpha = 1 : y_t = \theta + y_{t-1} + \varepsilon_t. C’est la marche aléatoire — non stationnaire.
  • |\alpha| > 1 : les chocs sont amplifiés à chaque période, la série explose.
Le cas \alpha=1 mérite son nom

La marche aléatoire est le modèle de référence du prix d’un actif efficient : la meilleure prévision de demain est la valeur d’aujourd’hui. Elle sépare les processus stationnaires (|\alpha|<1) des processus explosifs, et c’est elle que testent les tests de racine unitaire.

Le processus AR(p)

La forme générale

AR(p)

y_t = \theta + \alpha_1 y_{t-1} + \alpha_2 y_{t-2} + \dots + \alpha_p y_{t-p} + \varepsilon_t , \qquad \boxed{\alpha_p \neq 0}.

L’ordre p est le nombre de retards retenus : c’est la profondeur de mémoire directe du modèle.

Pourquoi exiger \alpha_p \neq 0

Sans cette condition, l’ordre ne serait pas défini. Un AR(3) dont \alpha_3 = 0 est un AR(2), et rien d’autre. La contrainte fait de p le plus petit ordre qui décrive le processus — c’est ce qui donne un sens à la question « quel est l’ordre ? », et donc à toute l’étape d’identification.

La forme polynomiale

\big(1 - \alpha_1 L - \alpha_2 L^2 - \dots - \alpha_p L^p\big)y_t = \theta + \varepsilon_t

Écriture compacte

A(L)\,y_t = \theta + \varepsilon_t, \qquad A(L) = 1 - \sum_{i=1}^{p}\alpha_i L^i .

Le gain de la notation

Quel que soit p, un seul objet : le polynôme A. Toutes les propriétés de la famille se liront sur lui — c’est ce qui permet d’énoncer une règle unique au chapitre 7, plutôt qu’une condition par valeur de p.

Mémoire directe et mémoire indirecte

Un AR(1) se souvient de tout

Dans un AR(1), y_t ne dépend directement que de y_{t-1}. Mais y_{t-1} dépend de y_{t-2}, qui dépend de y_{t-3}… La dépendance se transmet de proche en proche.

Une distinction qui reviendra

y_t et y_{t-2} sont corrélés dans un AR(1), mais uniquement à travers y_{t-1}. Si l’on neutralise y_{t-1}, il ne reste rien. C’est exactement ce que mesurera l’autocorrélation partielle, au chapitre 10 — et c’est ce qui permettra de lire p sur un graphique.

La forme moyenne mobile infinie

En inversant le polynôme, comme au chapitre 3 :

y_t = \frac{\theta}{A(1)} + A(L)^{-1}\varepsilon_t = \mu + \sum_{j\ge0}\psi_j\,\varepsilon_{t-j}.

La double lecture d’un AR

Écrit avec p paramètres, il contient en réalité une infinité de coefficients \psi_j. C’est ce qui fait la force du modèle autorégressif : une mémoire infinie, résumée par très peu de nombres.

Synthèse

Ce qu’il faut retenir

L’essentiel du chapitre 4
  • AR(1) : y_t = \theta + \alpha y_{t-1} + \varepsilon_t, soit (1-\alpha L)y_t = \theta + \varepsilon_t.
  • \alpha mesure la persistance ; un choc survit en \alpha^k après k périodes.
  • \alpha=0 : bruit blanc. \alpha=1 : marche aléatoire. |\alpha|>1 : explosif.
  • AR(p) : A(L)y_t = \theta + \varepsilon_t avec A(L) = 1-\sum\alpha_iL^i.
  • Un AR admet une représentation MA infinie : peu de paramètres, mémoire illimitée.
Vers le chapitre 5

La famille symétrique fait le choix inverse : expliquer la série non par son passé, mais par les chocs passés. Une mémoire finie, cette fois, et parfaitement contrôlée.

← Chapitre précédentL'opérateur retard et l'écriture polynomiale Chapitre suivant →Les processus de moyenne mobile MA(q)

Ressources du chapitre

  • Diapositives
  • Polycopié du chapitre
  • Exercices corrigés
  • Application interactive
  • — Vidéo
  • QCM (bientôt)

© 2026 Jaouad Madkour · jmadkour.org

jmadkour@uae.ac.ma

construit avec Quarto