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Erschienen in: Soft Computing 12/2020

18.12.2019 | Focus

Testing for non-chaoticity under noisy dynamics using the largest Lyapunov exponent

verfasst von: Hayette Gatfaoui, Philippe de Peretti

Erschienen in: Soft Computing | Ausgabe 12/2020

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Abstract

In this paper, we introduce a robust procedure to test for non-chaoticity when data are contaminated by an additive noise. Under the Kalman filter framework, our procedure first amounts to compute the largest Lyapunov exponent of the extracted signal. The exponent describes the log-divergence of a dynamical system (Rosenstein et al. in Phys D 65(1–2):117–134, 1993. https://​doi.​org/​10.​1016/​0167-2789(93)90009-p). Then, using the so-called simulation smoother, we generate a high number of trajectories of the state-vector, conditional on the observed series, and compute the empirical distribution of the largest Lyapunov exponent. The distribution allows for computing confidence intervals. We can thus test if the largest Lyapunov exponent is not significantly greater than zero. Using Monte Carlo simulations, we show the validity of such an approach. We provide an illustration using toy models, which depict several dynamical systems. Finally, we implement tests of non-chaoticity on financial time series. We find no empirical evidence of chaotic patterns. Our approach is simple, efficient, and tests for chaos when data are measured with errors (i.e., noisy dynamics).

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Literatur
Zurück zum Zitat Faggini M (2009) Chaos and chaotic dynamics in economics. Nonlinear Dyn Psychol Life Sci 13(3):327–340 Faggini M (2009) Chaos and chaotic dynamics in economics. Nonlinear Dyn Psychol Life Sci 13(3):327–340
Metadaten
Titel
Testing for non-chaoticity under noisy dynamics using the largest Lyapunov exponent
verfasst von
Hayette Gatfaoui
Philippe de Peretti
Publikationsdatum
18.12.2019
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Erschienen in
Soft Computing / Ausgabe 12/2020
Print ISSN: 1432-7643
Elektronische ISSN: 1433-7479
DOI
https://doi.org/10.1007/s00500-019-04595-y

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