copules Lopez

107
 Chapitre III Théorie des copules Olivier Lopez ISUP Université Paris VI Année universitaire 2011-2012

Transcript of copules Lopez

Page 1: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 1/109

Chapitre III

Théorie des copules

Olivier Lopez

ISUP Université Paris VI

Année universitaire 2011-2012

Page 2: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 2/109

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Outline

1 Introduction2 Définition et Théorème de Sklar

Propriétés élémentaires des copules

Exemple : copule gaussienne3 Copules archimédiennes

Généralités et définitionExemples les plus classiques

4 Mesures de dépendance

Tau de Kendall

Dépendance de queue5 Inférence statistique

Méthode du maximum de vraisemblance

Méthodes basées sur des mesures de concordance

Estimation non paramétrique6

Tests d’adéquationTests basés sur la copule empirique

Page 3: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 3/109

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Risques multiples

Généralement, un assureur possède plusieurs risques

dans son portefeuille :

S (t ) = S 1(t ) + S 2(t ),

avec

S 1(t ) = X 1 + ... + X N 1(t ),

S 2(t ) = Y 1 + ... + Y N 2(t ).

Peut-on traiter ces deux risques séparément ?Exemple :

Risque 1 : risque chômageRisque 2 : risque maladie

Conclusion : trouver une approche qui concilie1 facilité de la modélisation marginale de chacun des risques2 prise en compte de la dépendance

Page 4: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 4/109

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Risques multiples

Généralement, un assureur possède plusieurs risques

dans son portefeuille :

S (t ) = S 1(t ) + S 2(t ),

avec

S 1(t ) = X 1 + ... + X N 1(t ),

S 2(t ) = Y 1 + ... + Y N 2(t ).

Peut-on traiter ces deux risques séparément ?Exemple :

Risque 1 : risque chômageRisque 2 : risque maladie

Conclusion : trouver une approche qui concilie1 facilité de la modélisation marginale de chacun des risques2 prise en compte de la dépendance

Page 5: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 5/109

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Risques multiples

Généralement, un assureur possède plusieurs risques

dans son portefeuille :

S (t ) = S 1(t ) + S 2(t ),

avec

S 1(t ) = X 1 + ... + X N 1(t ),

S 2(t ) = Y 1 + ... + Y N 2(t ).

Peut-on traiter ces deux risques séparément ?Exemple :

Risque 1 : risque chômageRisque 2 : risque maladie

Conclusion : trouver une approche qui concilie1 facilité de la modélisation marginale de chacun des risques2 prise en compte de la dépendance

Page 6: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 6/109

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Risques multiples

Généralement, un assureur possède plusieurs risques

dans son portefeuille :

S (t ) = S 1(t ) + S 2(t ),

avec

S 1(t ) = X 1 + ... + X N 1(t ),

S 2(t ) = Y 1 + ... + Y N 2(t ).

Peut-on traiter ces deux risques séparément ?Exemple :

Risque 1 : risque chômageRisque 2 : risque maladie

Conclusion : trouver une approche qui concilie1 facilité de la modélisation marginale de chacun des risques2 prise en compte de la dépendance

I t d ti Défi iti t Thé è d Skl C l hi édi M d dé d I fé t ti ti

Page 7: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 7/109

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Outline

1 Introduction2 Définition et Théorème de Sklar

Propriétés élémentaires des copules

Exemple : copule gaussienne3 Copules archimédiennes

Généralités et définitionExemples les plus classiques

4 Mesures de dépendance

Tau de Kendall

Dépendance de queue5 Inférence statistique

Méthode du maximum de vraisemblance

Méthodes basées sur des mesures de concordance

Estimation non paramétrique6

Tests d’adéquationTests basés sur la copule empiriqueIntroduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 8: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 8/109

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Définition

Définition d’une copule

Une copule est une fonction C  : [0, 1] → [0, 1], telle qu’il existe

deux variables aléatoires U  et V  uniformes sur [0, 1], telles que

C (u , v ) = P(U ≤ u , V ≤ v ).

Exemples simples :

En prenant U  et V  indépendants, C (u , v ) = uv  est unecopule (copule indépendante)U  = V , C (u , v ) = min(u , v )....

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 9: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 9/109

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Définition

Définition d’une copule

Une copule est une fonction C  : [0, 1] → [0, 1], telle qu’il existe

deux variables aléatoires U  et V  uniformes sur [0, 1], telles que

C (u , v ) = P(U ≤ u , V ≤ v ).

Exemples simples :

En prenant U  et V  indépendants, C (u , v ) = uv  est unecopule (copule indépendante)U  = V , C (u , v ) = min(u , v )....

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 10: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 10/109

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Définition

Définition d’une copule

Une copule est une fonction C  : [0, 1] → [0, 1], telle qu’il existe

deux variables aléatoires U  et V  uniformes sur [0, 1], telles que

C (u , v ) = P(U ≤ u , V ≤ v ).

Exemples simples :

En prenant U  et V  indépendants, C (u , v ) = uv  est unecopule (copule indépendante)U  = V , C (u , v ) = min(u , v )....

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 11: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 11/109

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Définition

Définition d’une copule

Une copule est une fonction C  : [0, 1] → [0, 1], telle qu’il existe

deux variables aléatoires U  et V  uniformes sur [0, 1], telles que

C (u , v ) = P(U ≤ u , V ≤ v ).

Exemples simples :

En prenant U  et V  indépendants, C (u , v ) = uv  est unecopule (copule indépendante)U  = V , C (u , v ) = min(u , v )....

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 12: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 12/109

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Théorème de Sklar

Théorème de Sklar

Soit (X , Y ) un vecteur aléatoire de fonction de répartition

F (x , y ), et soit F X (x ) et F Y (y ) les fonction de répartitions

marginales.

Il existe une fonction copule C  telle que

F (x , y ) = C (F X (x ), F Y (y )).

En d’autres termes, la loi de (X , Y ) se déduit des lois

marginales, et d’une fonction de lien (C  modélise ladépendance).

Remarque importante : Si F X  et F Y  sont continues, alors

on a l’unicité de C .

Réciproquement, si C  est une copule, F X  et F Y  des fdr, F 

est une fonction de répartition bivariée.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 13: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 13/109

p p q

Théorème de Sklar

Théorème de Sklar

Soit (X , Y ) un vecteur aléatoire de fonction de répartition

F (x , y ), et soit F X (x ) et F Y (y ) les fonction de répartitions

marginales.

Il existe une fonction copule C  telle que

F (x , y ) = C (F X (x ), F Y (y )).

En d’autres termes, la loi de (X , Y ) se déduit des lois

marginales, et d’une fonction de lien (C  modélise ladépendance).

Remarque importante : Si F X  et F Y  sont continues, alors

on a l’unicité de C .

Réciproquement, si C  est une copule, F X  et F Y  des fdr, F 

est une fonction de répartition bivariée.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 14: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 14/109

p p q

Théorème de Sklar

Théorème de Sklar

Soit (X , Y ) un vecteur aléatoire de fonction de répartition

F (x , y ), et soit F X (x ) et F Y (y ) les fonction de répartitions

marginales.

Il existe une fonction copule C  telle que

F (x , y ) = C (F X (x ), F Y (y )).

En d’autres termes, la loi de (X , Y ) se déduit des lois

marginales, et d’une fonction de lien (C  modélise ladépendance).

Remarque importante : Si F X  et F Y  sont continues, alors

on a l’unicité de C .

Réciproquement, si C  est une copule, F X  et F Y  des fdr, F 

est une fonction de répartition bivariée.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 15: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 15/109

Théorème de Sklar

Théorème de Sklar

Soit (X , Y ) un vecteur aléatoire de fonction de répartition

F (x , y ), et soit F X (x ) et F Y (y ) les fonction de répartitions

marginales.

Il existe une fonction copule C  telle que

F (x , y ) = C (F X (x ), F Y (y )).

En d’autres termes, la loi de (X , Y ) se déduit des lois

marginales, et d’une fonction de lien (C  modélise ladépendance).

Remarque importante : Si F X  et F Y  sont continues, alors

on a l’unicité de C .

Réciproquement, si C  est une copule, F X  et F Y  des fdr, F 

est une fonction de répartition bivariée.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 16: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 16/109

Caractérisation des fonctions de répartition

bivariées

Définition (fonction 2-croissante)

Soit H  définie sur R2. Soit B  = [x 1, x 2] × [y 1, y 2]. On définit

V H (B ) = H (x 2, y 2) − H (x 2, y 1) − H (x 1, y 2) + H (x 1, y 1).

Une fonction H  est 2-croissante si V H (B ) ≥ 0 pour tout

rectangle B  de R2.

Fonction de répartition multivariéeUne fonction de répartition bivariée est une fonction

H  : R2 → [0, 1]2 telle que

1 H  est 2-croissante

2 H (x ,−∞) = H (−∞, y ) = 0, et H (∞,∞) = 1.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 17: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 17/109

Caractérisation des fonctions de répartition

bivariées

Définition (fonction 2-croissante)

Soit H  définie sur R2. Soit B  = [x 1, x 2] × [y 1, y 2]. On définit

V H (B ) = H (x 2, y 2) − H (x 2, y 1) − H (x 1, y 2) + H (x 1, y 1).

Une fonction H  est 2-croissante si V H (B ) ≥ 0 pour tout

rectangle B  de R2.

Fonction de répartition multivariéeUne fonction de répartition bivariée est une fonction

H  : R2 → [0, 1]2 telle que

1 H  est 2-croissante

2 H (x ,−∞) = H (−∞, y ) = 0, et H (∞,∞) = 1.Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 18: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 18/109

Copules

Remarque : si H  est C 2, le fait d’être 2-croissante équivaut

à ∂ 2H ∂ x ∂ y 

≥ 0.

Caractérisation d’une copule

Une copule doit satisfaire les mêmes conditions qu’une fonction

de répartition, mais doit en plus avoir des marginales uniformes

sur [0, 1]. Donc il faut en plus :

1 C (u , v ) = 0 pour u ≤ 0 ou v ≤ 0, C (u , v ) = 1 pour u  et v supérieurs à 1

2 C (u , 1) = u , et C (1, v ) = v .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 19: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 19/109

Copules

Remarque : si H  est C 2, le fait d’être 2-croissante équivaut

à ∂ 2H ∂ x ∂ y 

≥ 0.

Caractérisation d’une copule

Une copule doit satisfaire les mêmes conditions qu’une fonction

de répartition, mais doit en plus avoir des marginales uniformes

sur [0, 1]. Donc il faut en plus :

1 C (u , v ) = 0 pour u ≤ 0 ou v ≤ 0, C (u , v ) = 1 pour u  et v supérieurs à 1

2 C (u , 1) = u , et C (1, v ) = v .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 20: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 20/109

Propriétés élémentaires des copules

Quelques propriétés

Propriétés

On a les propriétés suivantes :

1

Borne de Fréchet-Hoeffding : 

W (u , v ) := max(u +v −1, 0) ≤ C (u , v ) ≤ M (u , v ) := min(u , v ).

2 On a |C (u 2, v 2) − C (u 1, v 1)| ≤ |u 2 − u 1| + |v 2 − v 1|.

3

Si la dérivée partielle de C  par rapport à u  existe, alors

0 ≤∂ C (u , v )

∂ u ≤ 1.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 21: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 21/109

Exemple : copule gaussienne

Exemple : copule gaussienne

Soit Φ la fonction de répartition d’une  N (0, 1), φρ la densité

d’une N 

0,

1 ρρ 1

, avec ρ ∈]− 1; 1[.

Copule gaussienne

On définit la copule gaussienne

C ρ(u , v ) = φρ Φ−1(u ), Φ−1(v ) .

Exercice : montrer que C ρ tend vers W  quand ρ → −1, que

C ρ tend vers uv  si ρ → 0, et C ρ → M  si ρ tend vers 1.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 22: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 22/109

Exemple : copule gaussienne

Exemple : copule gaussienne

Soit Φ la fonction de répartition d’une  N (0, 1), φρ la densité

d’une N 

0,

1 ρρ 1

, avec ρ ∈]− 1; 1[.

Copule gaussienne

On définit la copule gaussienne

C ρ(u , v ) = φρ Φ−1(u ), Φ−1(v ) .

Exercice : montrer que C ρ tend vers W  quand ρ → −1, que

C ρ tend vers uv  si ρ → 0, et C ρ → M  si ρ tend vers 1.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 23: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 23/109

Exemple : copule gaussienne

Exemple : copule gaussienne

Soit Φ la fonction de répartition d’une  N (0, 1), φρ la densité

d’une N 

0,

1 ρρ 1

, avec ρ ∈]− 1; 1[.

Copule gaussienne

On définit la copule gaussienne

C ρ(u , v ) = φρ Φ−1(u ), Φ−1(v ) .

Exercice : montrer que C ρ tend vers W  quand ρ → −1, que

C ρ tend vers uv  si ρ → 0, et C ρ → M  si ρ tend vers 1.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 24: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 24/109

Exemple : copule gaussienne

Simulations suivant la copule gaussienne

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 25: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 25/109

Exemple : copule gaussienne

Simulations suivant la copule gaussienne

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 26: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 26/109

Exemple : copule gaussienne

Simulations suivant la copule gaussienne

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 27: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 27/109

Outline

1 Introduction2 Définition et Théorème de Sklar

Propriétés élémentaires des copules

Exemple : copule gaussienne3 Copules archimédiennes

Généralités et définitionExemples les plus classiques

4 Mesures de dépendance

Tau de Kendall

Dépendance de queue

5 Inférence statistiqueMéthode du maximum de vraisemblance

Méthodes basées sur des mesures de concordance

Estimation non paramétrique6 Tests d’adéquation

Tests basés sur la copule empiriqueIntroduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 28: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 28/109

Généralités et définition

Idée générale

Si X  et Y  sont deux variables indépendantes,

F (x , y ) = F X (x )F Y (y ), ou encore

log C (u , v ) = log u + log v .

Idée : pour une fonction φ quelconque, peut-on construire

une copule telle que φ "sépare" x  et y .

Réponse : pas toujours, mais possible si φ satisfait

notamment une condition de convexité.Intérêt : à partir de familles de fonctions {φθ : θ ∈ Θ}satisfaisant ces conditions, on définit simplement des

familles de copules.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 29: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 29/109

Généralités et définition

Idée générale

Si X  et Y  sont deux variables indépendantes,

F (x , y ) = F X (x )F Y (y ), ou encore

log C (u , v ) = log u + log v .

Idée : pour une fonction φ quelconque, peut-on construire

une copule telle que φ "sépare" x  et y .

Réponse : pas toujours, mais possible si φ satisfait

notamment une condition de convexité.Intérêt : à partir de familles de fonctions {φθ : θ ∈ Θ}satisfaisant ces conditions, on définit simplement des

familles de copules.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 30: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 30/109

Généralités et définition

Idée générale

Si X  et Y  sont deux variables indépendantes,

F (x , y ) = F X (x )F Y (y ), ou encore

log C (u , v ) = log u + log v .

Idée : pour une fonction φ quelconque, peut-on construire

une copule telle que φ "sépare" x  et y .

Réponse : pas toujours, mais possible si φ satisfait

notamment une condition de convexité.Intérêt : à partir de familles de fonctions {φθ : θ ∈ Θ}satisfaisant ces conditions, on définit simplement des

familles de copules.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 31: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 31/109

Généralités et définition

Idée générale

Si X  et Y  sont deux variables indépendantes,

F (x , y ) = F X (x )F Y (y ), ou encore

log C (u , v ) = log u + log v .

Idée : pour une fonction φ quelconque, peut-on construire

une copule telle que φ "sépare" x  et y .

Réponse : pas toujours, mais possible si φ satisfait

notamment une condition de convexité.Intérêt : à partir de familles de fonctions {φθ : θ ∈ Θ}satisfaisant ces conditions, on définit simplement des

familles de copules.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 32: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 32/109

Généralités et définition

Résultat fondamental

Définition

Soit φ une fonction continue, strictement décroissante positive

telle que φ(1) = 0. On définit la pseudo-inverse de φ par

φ[−1](t ) =

φ−1

(t ), 0 ≤ t ≤ φ(0)0, φ(0) ≤ t ≤ ∞ .

Théorème

Soit φ une fonction continue, strictement décroissante, positive,

telle que φ(1) = 0. La fonction

C (u , v ) = φ[−1](φ(u ) + φ(v )),

est une copule ssi φ est convexe.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 33: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 33/109

Généralités et définition

Résultat fondamental

Définition

Soit φ une fonction continue, strictement décroissante positive

telle que φ(1) = 0. On définit la pseudo-inverse de φ par

φ[−1](t ) =

φ−1

(t ), 0 ≤ t ≤ φ(0)0, φ(0) ≤ t ≤ ∞ .

Théorème

Soit φ une fonction continue, strictement décroissante, positive,

telle que φ(1) = 0. La fonction

C (u , v ) = φ[−1](φ(u ) + φ(v )),

est une copule ssi φ est convexe.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Gé é lité t défi iti

Page 34: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 34/109

Généralités et définition

Définition

Définition - copule archimédienne

1 Une copule de la forme du Théorème précédent est dite

archimédienne.

2

La fonction φ est appelée générateur de la copule.3 Si φ(0) = ∞, alors φ[−1] = φ−1 est on parle de générateur

strict (et de copule archimédienne stricte).

Exemples simples :1 φ(t ) = − log(t ), fournit la copule indépendante.2 φ(t ) = 1− t , fournit la copule W  (voir inégalité de

Fréchet-Hoeffding).3 La copule M  dans Fréchet-Hoeffding n’est pas

archimédienne.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Généralités et définition

Page 35: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 35/109

Généralités et définition

Définition

Définition - copule archimédienne

1 Une copule de la forme du Théorème précédent est dite

archimédienne.

2

La fonction φ est appelée générateur de la copule.3 Si φ(0) = ∞, alors φ[−1] = φ−1 est on parle de générateur

strict (et de copule archimédienne stricte).

Exemples simples :1 φ(t ) = − log(t ), fournit la copule indépendante.2 φ(t ) = 1− t , fournit la copule W  (voir inégalité de

Fréchet-Hoeffding).3 La copule M  dans Fréchet-Hoeffding n’est pas

archimédienne.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Généralités et définition

Page 36: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 36/109

Généralités et définition

Définition

Définition - copule archimédienne

1 Une copule de la forme du Théorème précédent est dite

archimédienne.

2

La fonction φ est appelée générateur de la copule.3 Si φ(0) = ∞, alors φ[−1] = φ−1 est on parle de générateur

strict (et de copule archimédienne stricte).

Exemples simples :1 φ(t ) = − log(t ), fournit la copule indépendante.2 φ(t ) = 1− t , fournit la copule W  (voir inégalité de

Fréchet-Hoeffding).3 La copule M  dans Fréchet-Hoeffding n’est pas

archimédienne.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Généralités et définition

Page 37: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 37/109

Généralités et définition

Définition

Définition - copule archimédienne

1 Une copule de la forme du Théorème précédent est dite

archimédienne.

2

La fonction φ est appelée générateur de la copule.3 Si φ(0) = ∞, alors φ[−1] = φ−1 est on parle de générateur

strict (et de copule archimédienne stricte).

Exemples simples :1 φ(t ) = − log(t ), fournit la copule indépendante.2 φ(t ) = 1− t , fournit la copule W  (voir inégalité de

Fréchet-Hoeffding).3 La copule M  dans Fréchet-Hoeffding n’est pas

archimédienne.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Exemples les plus classiques

Page 38: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 38/109

Exemples les plus classiques

Copule de Clayton

Soit θ ∈ [−1;∞[−{0}.

Copule de Clayton

Une copule de Clayton est une copule archimédienne degénérateur

φθ(t ) =t −θ − 1

θ,

soit

C θ(u , v ) = 1(u −θ + v −θ − 1)

1/θ .

Que se passe-t-il quand θ tend vers 0 ? +∞?

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Exemples les plus classiques

Page 39: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 39/109

Exemples les plus classiques

Copule de Clayton

Soit θ ∈ [−1;∞[−{0}.

Copule de Clayton

Une copule de Clayton est une copule archimédienne de

générateur

φθ(t ) =t −θ − 1

θ,

soit

C θ(u , v ) = 1(u −θ + v −θ − 1)

1/θ .

Que se passe-t-il quand θ tend vers 0 ? +∞?

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Exemples les plus classiques

Page 40: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 40/109

p p q

Copule de Gumbel

Soit θ ∈ [1;∞[.

Copule de Gumbel

Une copule de Gumbel est une copule archimédienne de

générateur du type

φθ(t ) = −(log t )θ,

i.e.

C θ(u , v ) = exp−−(log u )θ − (log v )θ

1/θ

.

Que se passe-t-il quand θ tend vers +∞? 1 ?

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Exemples les plus classiques

Page 41: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 41/109

p p q

Copule de Gumbel

Soit θ ∈ [1;∞[.

Copule de Gumbel

Une copule de Gumbel est une copule archimédienne de

générateur du type

φθ(t ) = −(log t )θ,

i.e.

C θ(u , v ) = exp−−(log u )θ − (log v )θ

1/θ

.

Que se passe-t-il quand θ tend vers +∞? 1 ?

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Exemples les plus classiques

Page 42: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 42/109

Copule de Frank

Soit θ ∈ R− {0}.

Copule de Frank

Une copule de Frank est une copule archimédienne de

générateur du type

φθ(t ) = − log

exp(−θt ) − 1

exp(−θ) − 1

,

i.e.C θ(u , v ) = −

1

θlog

1 +

(e −θu − 1)(e −θv − 1)

e −θ − 1

.

Que se passe-t-il quand θ tend vers 0 ? +∞? −∞ ?

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Exemples les plus classiques

Page 43: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 43/109

Copule de Frank

Soit θ ∈ R− {0}.

Copule de Frank

Une copule de Frank est une copule archimédienne de

générateur du type

φθ(t ) = − log

exp(−θt ) − 1

exp(−θ) − 1

,

i.e.C θ(u , v ) = −

1

θlog

1 +

(e −θu − 1)(e −θv − 1)

e −θ − 1

.

Que se passe-t-il quand θ tend vers 0 ? +∞? −∞ ?

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Exemples les plus classiques

Page 44: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 44/109

Illustration

Voir script R.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Exemples les plus classiques

Page 45: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 45/109

Résumé sur ces trois familles de copules

Copule de Clayton : que des dépendances positives.

Gumbel : que des dépendances positives, plus accentuées

dans la queue supérieure de la distribution.

Frank : tous les types de dépendance.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Exemples les plus classiques

Page 46: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 46/109

Résumé sur ces trois familles de copules

Copule de Clayton : que des dépendances positives.

Gumbel : que des dépendances positives, plus accentuées

dans la queue supérieure de la distribution.

Frank : tous les types de dépendance.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Exemples les plus classiques

Page 47: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 47/109

Résumé sur ces trois familles de copules

Copule de Clayton : que des dépendances positives.

Gumbel : que des dépendances positives, plus accentuées

dans la queue supérieure de la distribution.

Frank : tous les types de dépendance.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Page 48: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 48/109

Outline

1 Introduction2 Définition et Théorème de Sklar

Propriétés élémentaires des copules

Exemple : copule gaussienne3 Copules archimédiennes

Généralités et définition

Exemples les plus classiques4 Mesures de dépendance

Tau de Kendall

Dépendance de queue

5 Inférence statistiqueMéthode du maximum de vraisemblance

Méthodes basées sur des mesures de concordance

Estimation non paramétrique6 Tests d’adéquation

Tests basés sur la copule empirique

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

Page 49: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 49/109

Définition du τ  de Kendall

τ  de Kendall

Soit (X , Y ) un vecteur aléatoire, et (X 1, Y 1, X 2, Y 2) deux

réalisations indépendantes de ce vecteur. On définit

τ  =P

((X 1 − X 2)(Y 1 − Y 2) > 0) −P

((X 1 − X 2)(Y 1 − Y 2) < 0) .

Version empirique : on dispose de n  paires (X i , Y i ).

C n  = nombre de paires concordantes, i.e. (X i − X  j ) demême signe que (Y i − Y  j ),

D n  = nombre de paires discordantes.

τ  =C n − D n 

C n  + D n .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

Page 50: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 50/109

Définition du τ  de Kendall

τ  de Kendall

Soit (X , Y ) un vecteur aléatoire, et (X 1, Y 1, X 2, Y 2) deux

réalisations indépendantes de ce vecteur. On définit

τ  =P

((X 1 − X 2)(Y 1 − Y 2) > 0) −P

((X 1 − X 2)(Y 1 − Y 2) < 0) .

Version empirique : on dispose de n  paires (X i , Y i ).

C n  = nombre de paires concordantes, i.e. (X i − X  j ) demême signe que (Y i − Y  j ),

D n  = nombre de paires discordantes.

τ  =C n − D n 

C n  + D n .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

Page 51: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 51/109

Définition du τ  de Kendall

τ  de Kendall

Soit (X , Y ) un vecteur aléatoire, et (X 1, Y 1, X 2, Y 2) deux

réalisations indépendantes de ce vecteur. On définit

τ  =P

((X 1 − X 2)(Y 1 − Y 2) > 0) −P

((X 1 − X 2)(Y 1 − Y 2) < 0) .

Version empirique : on dispose de n  paires (X i , Y i ).

C n  = nombre de paires concordantes, i.e. (X i − X  j ) demême signe que (Y i − Y  j ),

D n  = nombre de paires discordantes.

τ  =C n − D n 

C n  + D n .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

Page 52: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 52/109

Lien avec les copules

Théorème (τ  de Kendall)Soit (X 1, Y 1) et (X 2, Y 2) deux vecteurs aléatoires i.i.d. Soit F  la

f.d.r. jointe de (X , Y ) et F X  et F Y  les fdr marginales. Soit C  une

copule telle que

F (x , y ) = C (F X (x ), F Y (y )).

Alors

τ  = 4

 C (u , v )dC (u , v ) − 1.

On utilise la notation dC (u , v ) pour d P(u , v ) où P  est la loi

(de marginales uniformes) définie par C .

Si C  est C 2, et que la densité de copule est c , alors

dC (u , v ) = c (u , v )dudv .Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

Li l l

Page 53: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 53/109

Lien avec les copules

Théorème (τ  de Kendall)Soit (X 1, Y 1) et (X 2, Y 2) deux vecteurs aléatoires i.i.d. Soit F  la

f.d.r. jointe de (X , Y ) et F X  et F Y  les fdr marginales. Soit C  une

copule telle que

F (x , y ) = C (F X (x ), F Y (y )).

Alors

τ  = 4

 C (u , v )dC (u , v ) − 1.

On utilise la notation dC (u , v ) pour d P(u , v ) où P  est la loi

(de marginales uniformes) définie par C .

Si C  est C 2, et que la densité de copule est c , alors

dC (u , v ) = c (u , v )dudv .Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

Li l l

Page 54: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 54/109

Lien avec les copules

Théorème (τ  de Kendall)Soit (X 1, Y 1) et (X 2, Y 2) deux vecteurs aléatoires i.i.d. Soit F  la

f.d.r. jointe de (X , Y ) et F X  et F Y  les fdr marginales. Soit C  une

copule telle que

F (x , y ) = C (F X (x ), F Y (y )).

Alors

τ  = 4

 C (u , v )dC (u , v ) − 1.

On utilise la notation dC (u , v ) pour d P(u , v ) où P  est la loi

(de marginales uniformes) définie par C .

Si C  est C 2, et que la densité de copule est c , alors

dC (u 

,v 

) =c 

(u 

,v 

)dudv 

.Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

E l

Page 55: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 55/109

Exemple

On considère la famille dite de

"Farlie-Gumbel-Morgenstern" :

C θ(u , v ) = uv  + θuv (1 − u )(1 − v ),

pour θ ∈ [−1, 1].

Calculer τ.

Réponse : τ θ = 2θ/9.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

E l

Page 56: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 56/109

Exemple

On considère la famille dite de

"Farlie-Gumbel-Morgenstern" :

C θ(u , v ) = uv  + θuv (1 − u )(1 − v ),

pour θ ∈ [−1, 1].

Calculer τ.

Réponse : τ θ = 2θ/9.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

Cas des familles archimédiennes

Page 57: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 57/109

Cas des familles archimédiennes

Cas d’une famille archimédienne

Soit C  une copule archimédienne de générateur φ. Alors

τ  = 1 + 4 1

0

φ(t )dt 

φ(t )

.

Lemme

Soit U  et V  deux variables aléatoires uniformes de fonction de

répartition jointe C . On définit K C 

la fonction de répartition de la

variable aléatoire Z  = C (U , V ). Alors

K C (t ) = t −φ(t )

φ(t ).

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

Cas des familles archimédiennes

Page 58: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 58/109

Cas des familles archimédiennes

Cas d’une famille archimédienne

Soit C  une copule archimédienne de générateur φ. Alors

τ  = 1 + 4 1

0

φ(t )dt 

φ(t )

.

Lemme

Soit U  et V  deux variables aléatoires uniformes de fonction de

répartition jointe C . On définit K C  la fonction de répartition de la

variable aléatoire Z  = C (U , V ). Alors

K C (t ) = t −φ(t )

φ(t ).

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

Exemples

Page 59: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 59/109

Exemples

1 Calculer τ  pour une copule de Clayton.

2 Calculer τ  pour une copule de Gumbel.

1 Réponse :

τ θ =θ

θ + 2.

2 Réponse :

τ θ =θ − 1

θ .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

Exemples

Page 60: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 60/109

Exemples

1 Calculer τ  pour une copule de Clayton.

2 Calculer τ  pour une copule de Gumbel.

1 Réponse :

τ θ =θ

θ + 2.

2 Réponse :

τ θ =θ − 1

θ .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tau de Kendall

Exemples

Page 61: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 61/109

Exemples

1 Calculer τ  pour une copule de Clayton.

2 Calculer τ  pour une copule de Gumbel.

1 Réponse :

τ θ =θ

θ + 2.

2 Réponse :

τ θ =θ − 1

θ .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Dépendance de queue

Dépendance de queue

Page 62: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 62/109

Dépendance de queue

Dépendance dans la queue supérieureSoit X  et Y  deux v.a. de fdr respectives F X  et F Y . Le paramètre

de dépendance de queue supérieure est défini comme

λU  = limt →1−

PY  > F −1Y  (t )|X  > F −1

X  (t ) ,

si cette limite existe.

Dépendance dans la queue inférieure

Soit X  et Y  deux v.a. de fdr respectives F X  et F Y . Le paramètrede dépendance de queue supérieure est défini comme

λL = limt →0+

P

Y ≤ F −1

Y  (t )|X ≤ F −1X  (t )

,

si cette limite existe.Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Dépendance de queue

Dépendance de queue

Page 63: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 63/109

Dépendance de queue

Dépendance dans la queue supérieureSoit X  et Y  deux v.a. de fdr respectives F X  et F Y . Le paramètre

de dépendance de queue supérieure est défini comme

λU  = limt →1−

PY  > F −1Y  (t )|X  > F −1

X  (t ) ,

si cette limite existe.

Dépendance dans la queue inférieure

Soit X  et Y  deux v.a. de fdr respectives F X  et F Y . Le paramètrede dépendance de queue supérieure est défini comme

λL = limt →0+

P

Y ≤ F −1

Y  (t )|X ≤ F −1X  (t )

,

si cette limite existe.Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Dépendance de queue

Lien avec les copules

Page 64: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 64/109

Lien avec les copules

ThéorèmeAvec les notations précédentes, soit C  la copule qui unit X  et

Y , les paramètres λU  et λL ne dépendent que de la copule C 

de la façon suivante :

λU  = 2− limt →1−

1− C (t , t )1− t 

,

λL = limt →0+

C (t , t )

t .

Formule pour les archimédiennes

Soit φ le générateur archimédien de la copule. Alors

λU  = 2− lim

x →0+

1− φ[−1](2x )

1 − φ[−1]

(x)

,

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Dépendance de queue

Lien avec les copules

Page 65: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 65/109

Lien avec les copules

ThéorèmeAvec les notations précédentes, soit C  la copule qui unit X  et

Y , les paramètres λU  et λL ne dépendent que de la copule C 

de la façon suivante :

λU  = 2− limt →1−

1− C (t , t )1− t 

,

λL = limt →0+

C (t , t )

t .

Formule pour les archimédiennes

Soit φ le générateur archimédien de la copule. Alors

λU  = 2− lim

x →0+

1− φ[−1](2x )

1 − φ[−1]

(x)

,

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Dépendance de queue

Quelques exemples

Page 66: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 66/109

Quelques exemples

Copule de Gumbel : λU  = 2− 2

1/θ

, λL = 0.Copule de Frank : λU  = λL = 0.

Copule de Clayton : λL = 2−1/θ, λU  = 0.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Outline

Page 67: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 67/109

Outline

1 Introduction

2 Définition et Théorème de SklarPropriétés élémentaires des copules

Exemple : copule gaussienne3 Copules archimédiennes

Généralités et définition

Exemples les plus classiques4 Mesures de dépendance

Tau de Kendall

Dépendance de queue5

Inférence statistiqueMéthode du maximum de vraisemblance

Méthodes basées sur des mesures de concordance

Estimation non paramétrique6 Tests d’adéquation

Tests basés sur la copule empiriqueIntroduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Méthode du maximum de vraisemblance

Modèle paramétrique

Page 68: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 68/109

odè e pa a ét que

On dispose de (X i , Y i )1≤i ≤n  i.i.d. de copule inconnuappartenant à une famille {C θ : θ ∈ Θ}, où Θ ⊂ R

k .

On suppose que X suit une loi de f.d.r. F X ,λ et Y  de fdr

F Y ,µ où λ et µ sont des paramètres inconnus. On souhaite

estimer (θ,λ,µ).

Soit

c θ(u , v ) =∂ 2C θ(u , v )

∂ u ∂ v ,

i.e. la densité associée à la fdr C θ.

La densité de (X , Y ) s’exprime comme

f X ,Y |θ,λ,µ(x , y ) = c θ(F X ,λ(x ), F Y ,µ(y ))f X ,λ(x )f Y ,µ(y ).

On en déduit l’écriture de la vraisemblance, et on estime θpar maximisation de cette vraisemblance.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Méthode du maximum de vraisemblance

Modèle paramétrique

Page 69: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 69/109

p q

On dispose de (X i , Y i )1≤i ≤n  i.i.d. de copule inconnuappartenant à une famille {C θ : θ ∈ Θ}, où Θ ⊂ R

k .

On suppose que X suit une loi de f.d.r. F X ,λ et Y  de fdr

F Y ,µ où λ et µ sont des paramètres inconnus. On souhaite

estimer (θ,λ,µ).

Soit

c θ(u , v ) =∂ 2C θ(u , v )

∂ u ∂ v ,

i.e. la densité associée à la fdr C θ.

La densité de (X , Y ) s’exprime comme

f X ,Y |θ,λ,µ(x , y ) = c θ(F X ,λ(x ), F Y ,µ(y ))f X ,λ(x )f Y ,µ(y ).

On en déduit l’écriture de la vraisemblance, et on estime θpar maximisation de cette vraisemblance.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Méthode du maximum de vraisemblance

Modèle paramétrique

Page 70: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 70/109

p q

On dispose de (X i , Y i )1≤i ≤n  i.i.d. de copule inconnuappartenant à une famille {C θ : θ ∈ Θ}, où Θ ⊂ R

k .

On suppose que X suit une loi de f.d.r. F X ,λ et Y  de fdr

F Y ,µ où λ et µ sont des paramètres inconnus. On souhaite

estimer (θ,λ,µ).

Soit

c θ(u , v ) =∂ 2C θ(u , v )

∂ u ∂ v ,

i.e. la densité associée à la fdr C θ.

La densité de (X , Y ) s’exprime comme

f X ,Y |θ,λ,µ(x , y ) = c θ(F X ,λ(x ), F Y ,µ(y ))f X ,λ(x )f Y ,µ(y ).

On en déduit l’écriture de la vraisemblance, et on estime θpar maximisation de cette vraisemblance.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Méthode du maximum de vraisemblance

Modèle paramétrique

Page 71: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 71/109

p q

On dispose de (X i , Y i )1≤i ≤n  i.i.d. de copule inconnuappartenant à une famille {C θ : θ ∈ Θ}, où Θ ⊂ R

k .

On suppose que X suit une loi de f.d.r. F X ,λ et Y  de fdr

F Y ,µ où λ et µ sont des paramètres inconnus. On souhaite

estimer (θ,λ,µ).

Soit

c θ(u , v ) =∂ 2C θ(u , v )

∂ u ∂ v ,

i.e. la densité associée à la fdr C θ.

La densité de (X , Y ) s’exprime comme

f X ,Y |θ,λ,µ(x , y ) = c θ(F X ,λ(x ), F Y ,µ(y ))f X ,λ(x )f Y ,µ(y ).

On en déduit l’écriture de la vraisemblance, et on estime θpar maximisation de cette vraisemblance.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Méthode du maximum de vraisemblance

Modèle semi-paramétrique

Page 72: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 72/109

p q

On ne s’intéresse plus qu’à l’estimation de θ, les lois

marginales ne sont pas modélisées.

La pseudo-vraisemblance s’obtient de la façon suivante :

Ln (θ) =n 

i =1

c (F X (X i ), F Y (Y i )),

où F X  et F Y  désignent les f.d.r. empiriques de X  et Y .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Méthode du maximum de vraisemblance

Modèle semi-paramétrique

Page 73: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 73/109

On ne s’intéresse plus qu’à l’estimation de θ, les lois

marginales ne sont pas modélisées.

La pseudo-vraisemblance s’obtient de la façon suivante :

Ln (θ) =n 

i =1

c (F X (X i ), F Y (Y i )),

où F X  et F Y  désignent les f.d.r. empiriques de X  et Y .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Méthodes basées sur des mesures de concordance

Exemple : τ  de Kendall

Page 74: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 74/109

1 Par exemple, on a vu que dans la famille de Clayton,

τ θ = θ[θ + 2]−1.

2 On estime le τ  de Kendall sur les données avec la formuledonnée précédemment (avec C n  et D n ).

3 On définit θ tel que

τ  =θ

ˆθ +

2.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Méthodes basées sur des mesures de concordance

Exemple : τ  de Kendall

Page 75: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 75/109

1 Par exemple, on a vu que dans la famille de Clayton,

τ θ = θ[θ + 2]−1.

2

On estime le τ  de Kendall sur les données avec la formuledonnée précédemment (avec C n  et D n ).

3 On définit θ tel que

τ  =θ

ˆθ +

2.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Méthodes basées sur des mesures de concordance

Exemple : τ  de Kendall

Page 76: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 76/109

1 Par exemple, on a vu que dans la famille de Clayton,

τ θ = θ[θ + 2]−1.

2

On estime le τ  de Kendall sur les données avec la formuledonnée précédemment (avec C n  et D n ).

3 On définit θ tel que

τ  =θ

θ + 2.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Estimation non paramétrique

Copule empirique de Deheuvels (1979)

Page 77: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 77/109

Notation : on définit la i −ème statistique d’ordre d’un

échantillon (X 1, ..., X n ) comme X (i ) la i −ème valeur de

l’échantillon trié.

Copule empiriqueLa copule empirique d’un échantillon (X i , Y i )1≤i ≤n  est une fdr

multivariée discrète telle que

C  i 

n ,

=

#{(X k , Y k ) : X k  ≤ X (i ), Y k  ≤ Y ( j )}

n  ,

pour 1 ≤ (i , j ) ≤ n .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Estimation non paramétrique

Copule empirique de Deheuvels (1979)

Page 78: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 78/109

Notation : on définit la i −ème statistique d’ordre d’un

échantillon (X 1, ..., X n ) comme X (i ) la i −ème valeur de

l’échantillon trié.

Copule empiriqueLa copule empirique d’un échantillon (X i , Y i )1≤i ≤n  est une fdr

multivariée discrète telle que

C  i 

n ,

=

#{(X k , Y k ) : X k  ≤ X (i ), Y k  ≤ Y ( j )}

n  ,

pour 1 ≤ (i , j ) ≤ n .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Estimation non paramétrique

Avantages et inconvénients

Page 79: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 79/109

Numériquement : long à calculer, spécialement si on

généralise à k  variables aléatoires avec k  > 2.

Ne nécessite pas d’hypothèses sur la distribution(estimateur non paramétrique).

Difficile à interpréter.

Permet la construction de tests d’adéquation (voir section

suivante)

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Estimation non paramétrique

Avantages et inconvénients

Page 80: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 80/109

Numériquement : long à calculer, spécialement si on

généralise à k  variables aléatoires avec k  > 2.

Ne nécessite pas d’hypothèses sur la distribution(estimateur non paramétrique).

Difficile à interpréter.

Permet la construction de tests d’adéquation (voir section

suivante)

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Estimation non paramétrique

Avantages et inconvénients

Page 81: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 81/109

Numériquement : long à calculer, spécialement si on

généralise à k  variables aléatoires avec k  > 2.

Ne nécessite pas d’hypothèses sur la distribution(estimateur non paramétrique).

Difficile à interpréter.

Permet la construction de tests d’adéquation (voir section

suivante)

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Estimation non paramétrique

Avantages et inconvénients

Page 82: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 82/109

Numériquement : long à calculer, spécialement si on

généralise à k  variables aléatoires avec k  > 2.

Ne nécessite pas d’hypothèses sur la distribution(estimateur non paramétrique).

Difficile à interpréter.

Permet la construction de tests d’adéquation (voir section

suivante)

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Outline

Page 83: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 83/109

1 Introduction

2 Définition et Théorème de SklarPropriétés élémentaires des copules

Exemple : copule gaussienne3 Copules archimédiennes

Généralités et définition

Exemples les plus classiques4 Mesures de dépendance

Tau de Kendall

Dépendance de queue5 Inférence statistique

Méthode du maximum de vraisemblance

Méthodes basées sur des mesures de concordance

Estimation non paramétrique6 Tests d’adéquation

Tests basés sur la copule empiriqueIntroduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tests basés sur la copule empirique

Comparaison copule empirique / copule

paramétrique 1/2

Page 84: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 84/109

paramétrique 1/2

On souhaite tester :

H 0 : C ∈ CΘ,

où CΘ est une famille de copules paramétriques (par

exemple Clayton, Frank, Gumbel...) contre

H 1 : C  /∈ CΘ.

On estime C  non paramétriquement par C . Que l’on soit

sous H 1 ou H 0,ˆC  converge vers C .

On suppose H 0 et on estime C  par C θ, qui converge vers

C  sous H 0 mais pas sous H 1.

On compare C  et C θ, en calculant une distance d (C , C θ),par exemple la norme infinie.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tests basés sur la copule empirique

Comparaison copule empirique / copule

paramétrique 1/2

Page 85: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 85/109

paramétrique 1/2

On souhaite tester :

H 0 : C ∈ CΘ,

où CΘ est une famille de copules paramétriques (par

exemple Clayton, Frank, Gumbel...) contre

H 1 : C  /∈ CΘ.

On estime C  non paramétriquement par C . Que l’on soit

sous H 1 ou H 0,ˆC  converge vers C .

On suppose H 0 et on estime C  par C θ, qui converge vers

C  sous H 0 mais pas sous H 1.

On compare C  et C θ, en calculant une distance d (C , C θ),par exemple la norme infinie.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tests basés sur la copule empirique

Comparaison copule empirique / copule

paramétrique 1/2

Page 86: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 86/109

paramétrique 1/2

On souhaite tester :

H 0 : C ∈ CΘ,

où CΘ est une famille de copules paramétriques (par

exemple Clayton, Frank, Gumbel...) contre

H 1 : C  /∈ CΘ.

On estime C  non paramétriquement par C . Que l’on soit

sous H 1 ou H 0,ˆC  converge vers C .

On suppose H 0 et on estime C  par C θ, qui converge vers

C  sous H 0 mais pas sous H 1.

On compare C  et C θ, en calculant une distance d (C , C θ),par exemple la norme infinie.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tests basés sur la copule empirique

Comparaison copule empirique / copule

paramétrique 1/2

Page 87: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 87/109

paramétrique 1/2

On souhaite tester :

H 0 : C ∈ CΘ,

où CΘ est une famille de copules paramétriques (par

exemple Clayton, Frank, Gumbel...) contre

H 1 : C  /∈ CΘ.

On estime C  non paramétriquement par C . Que l’on soit

sous H 1 ou H 0,ˆC  converge vers C .

On suppose H 0 et on estime C  par C θ, qui converge vers

C  sous H 0 mais pas sous H 1.

On compare C  et C θ, en calculant une distance d (C , C θ),par exemple la norme infinie.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tests basés sur la copule empirique

Comparaison copule empirique / copule

paramétrique 2/2

Page 88: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 88/109

paramétrique 2/2

On rejetter H 0 si d (C , C θ) > s α.

s α doit satisfaire :

supθ∈Θ

PC θ

d (C , C θ) > s α

= α.

Soit s α est tabulé (cas simples), soit on met en œuvre une

méthode numérique.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tests basés sur la copule empirique

Comparaison copule empirique / copule

paramétrique 2/2

Page 89: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 89/109

paramétrique 2/2

On rejetter H 0 si d (C , C θ) > s α.

s α doit satisfaire :

supθ∈Θ

PC θ

d (C , C θ) > s α

= α.

Soit s α est tabulé (cas simples), soit on met en œuvre une

méthode numérique.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tests basés sur la copule empirique

Comparaison copule empirique / copule

paramétrique 2/2

Page 90: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 90/109

paramétrique 2/2

On rejetter H 0 si d (C , C θ) > s α.

s α doit satisfaire :

supθ∈Θ

PC θ

d (C , C θ) > s α

= α.

Soit s α est tabulé (cas simples), soit on met en œuvre une

méthode numérique.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tests basés sur la copule empirique

Exemple de méthode numérique

Page 91: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 91/109

Etape 1 : on estime les paramètres du modèle (θ,λ,µ).

Etape 2 : on simule N  échantillons de taille n  en utilisant

les paramètres estimés (θ, λ, µ) pour générer les variables

aléatoires.

Etape 3 : pour chaque échantillon simulé, on calcule la

statistique de test, notée T  j , j  = 1, ..., N .

Etape 4 : on trie le vecteur des T  j . On utilise s α tel qu’une

proportion α des T  j  soit supérieure à s α.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tests basés sur la copule empirique

Exemple de méthode numérique

Page 92: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 92/109

Etape 1 : on estime les paramètres du modèle (θ,λ,µ).

Etape 2 : on simule N  échantillons de taille n  en utilisant

les paramètres estimés (θ, λ, µ) pour générer les variables

aléatoires.

Etape 3 : pour chaque échantillon simulé, on calcule la

statistique de test, notée T  j , j  = 1, ..., N .

Etape 4 : on trie le vecteur des T  j . On utilise s α tel qu’une

proportion α des T  j  soit supérieure à s α.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tests basés sur la copule empirique

Exemple de méthode numérique

Page 93: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 93/109

Etape 1 : on estime les paramètres du modèle (θ,λ,µ).

Etape 2 : on simule N  échantillons de taille n  en utilisant

les paramètres estimés (θ, λ, µ) pour générer les variables

aléatoires.

Etape 3 : pour chaque échantillon simulé, on calcule la

statistique de test, notée T  j , j  = 1, ..., N .

Etape 4 : on trie le vecteur des T  j . On utilise s α tel qu’une

proportion α des T  j  soit supérieure à s α.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Tests basés sur la copule empirique

Exemple de méthode numérique

Page 94: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 94/109

Etape 1 : on estime les paramètres du modèle (θ,λ,µ).

Etape 2 : on simule N  échantillons de taille n  en utilisant

les paramètres estimés (θ, λ, µ) pour générer les variables

aléatoires.

Etape 3 : pour chaque échantillon simulé, on calcule la

statistique de test, notée T  j , j  = 1, ..., N .

Etape 4 : on trie le vecteur des T  j . On utilise s α tel qu’une

proportion α des T  j  soit supérieure à s α.

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Test d’adéquation à une famille archimédienne

Page 95: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 95/109

On considère une copule C  archimédienne de générateur

φ.

Fonction K C 

Soient U  et V  deux v.a. uniforme de loi jointe de f.d.r. C . On

rappelle la définition de

K C (t ) = P(Z ≤ t ),

où Z  = C (U , V ). On rappelle que

K C (t ) = t −φ(t )

φ(t ).

On va estimer K C .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Test d’adéquation à une famille archimédienne

Page 96: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 96/109

On considère une copule C  archimédienne de générateur

φ.

Fonction K C 

Soient U  et V  deux v.a. uniforme de loi jointe de f.d.r. C . On

rappelle la définition de

K C (t ) = P(Z ≤ t ),

où Z  = C (U , V ). On rappelle que

K C (t ) = t −φ(t )

φ(t ).

On va estimer K C .

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Estimation de K C  1/2

Page 97: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 97/109

On dispose de X  et Y  de f.d.r. F X  et F Y , liée par la copule

C .

Quelle est la loi de F X (X )? de F Y (Y ) ?

Réponse : lois uniformes sur [0, 1].

On a K C (t ) = P(C (F X (X ), F Y (Y )) ≤ t ) = P(F (X , Y ) ≤ t ).

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Estimation de K C  1/2

Page 98: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 98/109

On dispose de X  et Y  de f.d.r. F X  et F Y , liée par la copule

C .

Quelle est la loi de F X (X )? de F Y (Y ) ?

Réponse : lois uniformes sur [0, 1].

On a K C (t ) = P(C (F X (X ), F Y (Y )) ≤ t ) = P(F (X , Y ) ≤ t ).

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Estimation de K C  1/2

Page 99: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 99/109

On dispose de X  et Y  de f.d.r. F X  et F Y , liée par la copule

C .

Quelle est la loi de F X (X )? de F Y (Y ) ?

Réponse : lois uniformes sur [0, 1].

On a K C (t ) = P(C (F X (X ), F Y (Y )) ≤ t ) = P(F (X , Y ) ≤ t ).

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Estimation de K C  1/2

Page 100: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 100/109

On dispose de X  et Y  de f.d.r. F X  et F Y , liée par la copule

C .

Quelle est la loi de F X (X )? de F Y (Y ) ?

Réponse : lois uniformes sur [0, 1].

On a K C (t ) = P(C (F X (X ), F Y (Y )) ≤ t ) = P(F (X , Y ) ≤ t ).

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Estimation de K C  2/2

On estime F (x y) non paramétriquement par

Page 101: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 101/109

On estime F (x , y ) non paramétriquement, par

F (x , y ) =1

n i =1

1X i ≤x ,Y i ≤y ,

K C 

(t ) =1

i =1

1F (X i ,Y i )≤t 

.

Proposition

On peut montrer que

supt |K C (t ) − K C (t )| → 0, p .s .,

et n 1/2

K C (t )− K C (t )

=⇒ N (0, σ2t  ).

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Estimation de K C  2/2

On estime F (x y) non paramétriquement par

Page 102: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 102/109

On estime F (x , y ) non paramétriquement, par

F (x , y ) =1

n i =1

1X i ≤x ,Y i ≤y ,

K C 

(t ) =1

i =1

1ˆF (X i ,Y i )≤t 

.

Proposition

On peut montrer que

supt |K C (t ) − K C (t )| → 0, p .s .,

et n 1/2

K C (t )− K C (t )

=⇒ N (0, σ2t  ).

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Estimation de K C  2/2

On estime F (x y) non paramétriquement par

Page 103: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 103/109

On estime F (x , y ) non paramétriquement, par

F (x , y ) =1

n i =1

1X i ≤x ,Y i ≤y ,

K C (t ) =1

i =1

1ˆF (X i ,Y i )≤t 

.

Proposition

On peut montrer que

supt |K C (t ) − K C (t )| → 0, p .s .,

et n 1/2

K C (t )− K C (t )

=⇒ N (0, σ2t  ).

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Procédure de test

Page 104: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 104/109

On se place dans un modèle paramétrique {φθ, θ ∈ Θ}.

On estime θ (et éventuellement les autres paramètres)

On compare la fonctionˆλ(t ) = t −

ˆK C (t ) etλ(t ) = φθ(t )/φ

θ(t ).

On calcule T n  = supt  |λ(t ) − λ(t )|.

Si T n  > s α, rejet du modèle.

Question : comment déterminer s α ?

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Procédure de test

Page 105: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 105/109

On se place dans un modèle paramétrique {φθ, θ ∈ Θ}.

On estime θ (et éventuellement les autres paramètres)

On compare la fonctionˆλ(t ) = t −

ˆK C (t ) etλ(t ) = φθ(t )/φ

θ(t ).

On calcule T n  = supt  |λ(t ) − λ(t )|.

Si T n  > s α, rejet du modèle.

Question : comment déterminer s α ?

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Procédure de test

Page 106: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 106/109

On se place dans un modèle paramétrique {φθ, θ ∈ Θ}.

On estime θ (et éventuellement les autres paramètres)

On compare la fonctionˆλ(t ) = t −

ˆK C (t ) etλ(t ) = φθ(t )/φ

θ(t ).

On calcule T n  = supt  |λ(t ) − λ(t )|.

Si T n  > s α, rejet du modèle.

Question : comment déterminer s α ?

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Procédure de test

Page 107: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 107/109

On se place dans un modèle paramétrique {φθ, θ ∈ Θ}.

On estime θ (et éventuellement les autres paramètres)

On compare la fonctionˆλ(t ) = t −

ˆK C (t ) etλ(t ) = φθ(t )/φ

θ(t ).

On calcule T n  = supt  |λ(t ) − λ(t )|.

Si T n  > s α, rejet du modèle.

Question : comment déterminer s α ?

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Procédure de test

Page 108: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 108/109

On se place dans un modèle paramétrique {φθ, θ ∈ Θ}.

On estime θ (et éventuellement les autres paramètres)

On compare la fonctionˆλ(t ) = t −

ˆK C (t ) etλ(t ) = φθ(t )/φ

θ(t ).

On calcule T n  = supt  |λ(t ) − λ(t )|.

Si T n  > s α, rejet du modèle.

Question : comment déterminer s α ?

Introduction Définition et Théorème de Sklar Copules archimédiennes Mesures de dépendance Inférence statistique

Un test pour les familles archimédiennes

Procédure de test

Page 109: copules Lopez

5/13/2018 copules Lopez - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/copules-lopez 109/109

On se place dans un modèle paramétrique {φθ, θ ∈ Θ}.

On estime θ (et éventuellement les autres paramètres)

On compare la fonctionˆλ(t ) = t −

ˆK C (t ) etλ(t ) = φθ(t )/φ

θ(t ).

On calcule T n  = supt  |λ(t ) − λ(t )|.

Si T n  > s α, rejet du modèle.

Question : comment déterminer s α ?