Homepage: Jan G. De Gooijer

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Table of Content

       Preface 
1    INTRODUCTION AND SOME BASIC CONCEPTS 
      1.1   Linearity and Gaussianity 
      1.2   Examples of Nonlinear Time Series 
      1.3   Initial Data Analysis 
             1.3.1   Skewness, kurtosis, and normality 
             1.3.2   Kendall’s (partial) tau 
             1.3.3   Mutual information coefficient 
             1.3.4   Recurrence plot 
             1.3.5   Directed scatter plot 
     1.4   Summary, Terms and Concepts 
     1.5   Additional Bibliographical Notes 
     1.6   Data and Software References 
     Exercises 


2    CLASSIC NONLINEAR MODELS 
      2.1   The General Univariate Nonlinear Model 
              2.1.1   Volterra series expansions 
              2.1.2   State-dependent model formulation 
      2.2   Bilinear Models 
      2.3   Exponential ARMA Model 
      2.4   Random Coefficient AR Model 
      2.5   Nonlinear MA Model 
      2.6   Threshold Models 
               2.6.1   General threshold ARMA (TARMA) model 
               2.6.2   Self-exciting threshold ARMA model 
               2.6.3   Continuous SETAR model 
               2.6.4   Multivariate thresholds 
               2.6.5   Asymmetric ARMA model 
               2.6.6   Nested SETARMA model 
      2.7   Smooth Transition Models 
      2.8    Nonlinear non-Gaussian Models 
               2.8.1   Newer exponential autoregressive models 
               2.8.2   Product autoregressive model 
      2.9    Artificial Neural Network Models 
               2.9.1    AR neural network model 
               2.9.2    ARMA neural network model 
               2.9.3    Local global neural network model 
               2.9.4    Neuro-coefficient STAR model 
      2.10  Markov Switching Models 
      2.11  Application: An AR-NN model for EEG Recordings 
      2.12  Summary, Terms and Concepts 
      2.13  Additional Bibliographical Notes 
      2.14  Data and Software References 
      Appendix 
      2.A    Impulse Response Functions 
      2.B    Acronyms in Threshold Modeling 
      Exercises 


 3    PROBABILISTIC PROPERTIES 
       3.1   Strict Stationarity 
       3.2   Second-order Stationarity 
       3.3   Application: Nonlinear AR-GARCH model 
       3.4   Dependence and Geometric Ergodicity 
                3.4.1   Mixing coefficients 
               3.4.2   Geometric ergodicity 
       3.5   Invertibility 
                3.5.1   Global 
                3.5.2   Local 
        3.6   Summary, Terms and Concepts 
        3.7   Additional Bibliographical Notes 
        3.8   Software References 
        Appendix 
        3.A   Vector and Matrix Norms 
        3.B   Spectral Radius of a Matrix 
        Exercises 


4     FREQUENCY-DOMAIN TESTS 
       4.1   Bispectrum 
       4.2   The Subba Rao–Gabr Tests 
                4.2.1    Testing for Gaussianity 
                4.2.2    Testing for linearity 
                4.2.3    Discussion 
        4.3   Hinich’s Tests 
                 4.3.1   Testing for linearity 
                 4.3.2   Testing for Gaussianity 
                 4.3.3   Discussion 
        4.4    Related Tests 
                  4.4.1   Goodness-of-fit tests 
                  4.4.2   Maximal test statistics for linearity 
                  4.4.3   Bootstrapped-based tests 
                  4.4.4   Discussion 
         4.5    A MSFE-Based Linearity Test 
         4.6    Which Test to Use? 
         4.7    Application: A Comparison of Linearity Tests 
         4.8    Summary, Terms and Concepts 
         4.9    Additional Bibliographical Notes 
         4.10  Software References 
         Exercises 


5     TIME-DOMAIN LINEARITY TESTS 
       5.1    Lagrange Multiplier Tests 
       5.2    Likelihood Ratio Tests 
       5.3    Wald Test 
       5.4    Tests Based on a Second-order Volterra Expansion 
       5.5    Tests Based on Arranged Autoregressions 
       5.6    Nonlinearity vs. Specific Nonlinear Alternatives 
       5.7    Summary, Terms and Concepts 

       5.8    Additional Bibliographical Notes 
       5.9    Software References 
       Appendix 
       5.A    Percentiles LR-SETAR Test Statistic 
       5.B    Summary of Size and Power Studies 
       Exercises 

       
6     MODEL ESTIMATION, SELECTION,  AND CHECKING 
       6.1   Model Estimation 
                6.1.1   Quasi maximum likelihood estimator 
                6.1.2   Conditional least squares estimator 
                6.1.3   Iteratively weighted least squares 
       6.2   Model Selection Tools 
               6.2.1   Kullback–Leibler information 
               6.2.2   The AIC, AICc, and AICu rules 
               6.2.3    Generalized information criterion: The GIC rule 
               6.2.4    Bayesian approach: The BIC rule 
               6.2.5    Minimum descriptive length principle 
               6.2.6    Model selection in threshold models 
      6.3    Diagnostic Checking 
               6.3.1   Pearson residuals 
               6.3.2   Quantile residuals 
      6.4     Application: TARSO Model of a Water Table 
      6.5     Summary, Terms and Concepts 
      6.6     Additional Bibliographical Notes 
      6.7     Data and Software References 
      Exercises 


7     TESTS FOR SERIAL INDEPENDENCE 
       7.1    Null Hypothesis 
       7.2    Distance Measures and Dependence Functionals 
                7.2.1   Correlation integral 
                7.2.2   Quadratic distance 
                7.2.3   Density-based measures 
                7.2.4   Distribution-based measures 
                7.2.5   Copula-based measures 
      7.3    Kernel-Based Tests 
               7.3.1   Density estimators 
               7.3.2   Copula estimators 
               7.3.3   Single-lag test statistics 
               7.3.4   Multiple-lag test statistics 
               7.3.5   Generalized spectral tests 
               7.3.6   Computing p-values 
      7.4    High-Dimensional Tests 
               7.4.1   BDS test statistic 
               7.4.2   Rank-based BDS test statistics 
               7.4.3   Distribution-based test statistics 
               7.4.4   Copula-based test statistics 
               7.4.5   A test statistic based on quadratic forms 
       7.5   Application: Canadian Lynx Data 
       7.6   Summary, Terms and Concepts 
       7.7   Additional Bibliographical Notes 
       7.8   Data and Software References 
      Appendix 
      7.A   Kernel-based Density and Regression Estimation 
      7.B   Copula Theory 
      7.C   U- and V-statistics 
      Exercises 


8     TIME-REVERSIBILITY 
       8.1   Preliminaries 
       8.2   Time-Domain Tests 
               8.2.1   A bicovariance-based test 
               8.2.2   A test based on the characteristic function 
      8.3   Frequency-Domain Tests 
              8.3.1   A bispectrum-based test 
              8.3.2   A trispectrum-based test 
      8.4   Other Nonparametric Tests 
              8.4.1   A copula-based tests for Markov chains 
              8.4.2   A kernel-based test 
              8.4.3   A sign test 
      8.5   Application: A Comparison of TR Tests 
      8.6   Summary, Terms and Concepts 
      8.7   Additional Bibliographical Notes 
      8.8   Software References 
      Exercises 


9    SEMI- AND NONPARAMETRIC FORECASTING 
      9.1    Kernel-based Nonparametric Methods 
                9.1.1   Conditional mean, median, and mode 
                9.1.2   Single- and multi-stage quantile prediction 
                9.1.3   Conditional densities 
                9.1.4   Locally weighted regression 
                9.1.5   Conditional mean and variance 
                9.1.6   Model assessment and lag selection 
      9.2    Semiparametric Methods 
               9.2.1   ACE and AVAS 
               9.2.2   Projection pursuit regression 
               9.2.3   Multivariate adaptive regression splines (MARS) 
               9.2.4   Boosting 
               9.2.5   Functional-coefficient AR models 
               9.2.6   Single-index coefficient model 
       9.3   Summary, Terms and Concepts 
       9.4   Additional Bibliographical Notes 
       9.5   Data and Software References 
       Exercises 

      
10   FORECASTING 
       10.1  Exact Least Squares Forecasting Methods 
                10.1.1   Nonlinear AR model 
                10.1.2   Self-exciting threshold ARMA model 
       10.2  Approximate Forecasting Methods 
                10.2.1   Monte Carlo 
                10.2.2   Bootstrap 
                10.2.3   Deterministic, naive, or skeleton 
                10.2.4   Empirical least squares 
                10.2.5   Normal forecasting error 
                10.2.6   Linearization 
                10.2.7   Dynamic estimation 
       10.3   Forecast Intervals and Regions 
                 10.3.1   Preliminaries 
                 10.3.2   Conditional percentiles 
                 10.3.3   Conditional densities 
       10.4   Forecast Evaluation 
                 10.4.1   Point forecast 
                 10.4.2   Interval evaluation 
                 10.4.3   Density evaluation 
       10.5   Forecast Combination 
       10.6   Summary, Terms and Concepts 
       10.7  Additional Bibliographical Notes 
       Exercises 


11   VECTOR PARAMETRIC MODELS AND METHODS 
       11.1   General Multivariate Nonlinear Model 
       11.2   Vector Models 
                 11.2.1   Bilinear models 
                 11.2.2   General threshold ARMA (TARMA) model 
                 11.2.3   VSETAR with multivariate thresholds 
                 11.2.4   Threshold vector error correction 
                 11.2.5   Vector smooth transition AR 
                 11.2.6   Vector smooth transition error correction 
                 11.2.7   Other vector nonlinear models 
       11.3   Time-Domain Linearity Tests 
       11.4   Testing Linearity vs. Specific Nonlinear Alternatives 
       11.5    Model Selection Tools 
       11.6    Diagnostic Checking 
                  11.6.1   Quantile residuals 
       11.7    Forecasting 
                  11.7.1   Point forecasts 
                  11.7.2   Forecast evaluation 
      11.8    Application: Analysis of Icelandic River Flow Data 
      11.9    Summary, Terms and Concepts 
      11.10  Additional Bibliographical Notes 
      11.11  Data and Software References 
      Appendix 
      11.A    Percentiles of the LR-VTAR Test Statistic 
      11.B    Computing GIRFs 
      Exercises 


12   VECTOR SEMI- AND NONPARAMETRIC METHODS 
       12.1    Nonparametric Methods 
                  12.1.1   Conditional quantiles 
                  12.1.2   Kernel-based forecasting 
                  12.1.3    K-nearest neighbors 
       12.2   Semiparametric methods 
                 12.2.1   PolyMARS 
                 12.2.2   Projection pursuit regression 
                 12.2.3   Vector functional-coefficient AR model 
       12.3    Frequency-Domain Tests 
       12.4    Lag Selection 
       12.5    Nonparametric Causality Testing 
                  12.5.1   Preamble 
                  12.5.2   A bivariate nonlinear causality test statistic 
                  12.5.3   A modified bivariate causality test statistic 
                  12.5.4   A multivariate causality test statistic 
       12.6    Summary, Terms and Concepts 
       12.7    Additional Bibliographical Notes 
       12.8    Data and Software References 
       Appendix 
       12.A    Computing Multivariate Conditional Quantiles 
       12.B    Percentiles of the R(l) Test Statistic 
        Exercises 


References 

Books about Nonlinear Time Series Analysis 

Notation and Abbreviations 

List of Pseudocode Algorithms 

List of Examples 

Subject index 



Last modified: February, 2026

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