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2022-04-29
英文标题:
《Portfolio return distributions: Sample statistics with non-stationary
  correlations》
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作者:
Desislava Chetalova, Thilo A. Schmitt, Rudi Sch\\\"afer and Thomas Guhr
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最新提交年份:
2014
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英文摘要:
  We consider random vectors drawn from a multivariate normal distribution and compute the sample statistics in the presence of non-stationary correlations. For this purpose, we construct an ensemble of random correlation matrices and average the normal distribution over this ensemble. The resulting distribution contains a modified Bessel function of the second kind whose behavior differs significantly from the multivariate normal distribution, in the central part as well as in the tails. This result is then applied to asset returns. We compare with empirical return distributions using daily data from the Nasdaq Composite Index in the period from 1992 to 2012. The comparison reveals good agreement, the average portfolio return distribution describes the data well especially in the central part of the distribution. This in turn confirms our ansatz to model the non-stationarity by an ensemble average.
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中文摘要:
我们考虑从多元正态分布中提取的随机向量,并在存在非平稳相关性的情况下计算样本统计。为此,我们构造了一个随机相关矩阵集合,并在此集合上平均正态分布。由此产生的分布包含第二类修正贝塞尔函数,其行为在中部和尾部与多元正态分布显著不同。然后将该结果应用于资产回报。我们使用纳斯达克综合指数1992年至2012年期间的每日数据与经验收益率分布进行了比较。比较显示出良好的一致性,平均投资组合收益分布很好地描述了数据,尤其是在分布的中心部分。这反过来证实了我们的ansatz通过集合平均来模拟非平稳性。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Statistical Finance        统计金融
分类描述:Statistical, econometric and econophysics analyses with applications to financial markets and economic data
统计、计量经济学和经济物理学分析及其在金融市场和经济数据中的应用
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2022-4-29 17:31:24
投资组合收益分布:具有随机相关性的样本统计Desislava Chetalova,a)Thilo a.Schmitt,Rudi Sch¨afer和Thomas GuhrFakult¨at f¨ur Physik,Universit¨at Duisburg–Essen,Duisburg,Germany(日期:2014年6月17日)。我们考虑从多元正态分布中提取的随机向量,并在存在随机相关性的情况下计算样本统计。为此,我们构造了一个随机相关矩阵集合,并在此集合上平均正态分布。由此产生的分布包含第二类阿莫迪贝塞尔函数,其行为在中部和尾部与多元正态分布显著不同。然后将该结果应用于资产回报。我们使用纳斯达克综合指数1992年至2012年期间的每日数据与经验收益率分布进行了比较。比较显示出良好的一致性,平均投资组合收益率分布很好地描述了数据,尤其是在分布的中心部分。这反过来又证实了我们的ansatz通过集合平均来模拟非平稳性。关键词:相关建模;非平稳性;市场动态;投资组合分析;随机模型;非高斯分布。金融市场是非平稳的。非平稳性尤其表现在相关性随时间变化的事实上(参见Bekaert&Harvey 1995、Longin&Solnik 1995、Fenn等人2011、M¨unnix等人2012)。这会影响包含相关金融工具的投资组合的回报分布。我们通过一种基于随机矩阵的新方法来考虑非平稳性。我们强调,我们的随机矩阵方法在概念上不同于之前观察到的相关矩阵的随机矩阵行为。它被发现(Laloux等人,1999年,Plerou等人。
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2022-4-29 17:31:28
1999年),大部分特征值密度符合马琴科-帕斯图尔定律(Marchenko&Pastur 1967)。后者是由于“噪声修饰”,也就是说,它是时间序列不确定性的结果。相反,正如我们详细讨论的那样,我们的方法处理非平稳性问题。在相关收益的情况下,人们感兴趣的是它们的联合分布,其中包含关于个体分布及其依赖结构的全部信息。在这里,我们推导了一个多元分布模型,该模型考虑了相关性的影响,共同模拟了相关市场的股票收益。更准确地说,我们解决了这样一个问题:如果我们假设样本的每一个阈值都是多元正态分布,但使用随机抽取的协方差或相关矩阵,那么样本统计数据会是什么样的。在协方差矩阵可以被视为固定的短时间尺度上,联合正态性假设是合理的(Schmitt等人,2013)。我们通过在Wishart随机相关矩阵集合上求平均来解析地导出样本统计。由此产生的多元概率密度函数(pdf)可以表示为麦克唐纳函数,即第二类阿莫迪贝塞尔函数。它依赖于平均协方差矩阵和控制随机矩阵集合方差的单个参数。新的多元分布属于椭圆分布的大家族(Cambanis et al.1981),它概括了多元正态分布,同时记录了它的许多有用性质。此外,它还包括几个重尾分布,这使得它对金融数据建模非常有吸引力。特别是,在对多元财务回报进行建模的背景下,多元学生的t分布受到了很大关注(见Breymann等人。
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2022-4-29 17:31:32
2003年,马沙尔等人,2003年)。我们的方法与单变量分布的复合或混合方法有关,但不同(seeDubey 1970、Clark 1973、Barndor ff-Nielsen等人,1982)。这些方法的动机是对波动性波动的经验观察(参见Black 1976、Christie 1982、Tauchen&Pitts 1983),以及GARCH(Engle 1982、Bollerslev 1986)和EGARCH(Nelson 1991)等自回归模型,旨在捕捉这些波动性。我们指出,我们提出了一个无条件收益分布模型,考虑了随机矩阵集合的相关性的非平稳性。这与多元GARCHMODEL(参见Engle 2002、Tse&Tsui 2002、Golosnoy等人2012)不同,后者通过随机过程对相关性进行建模。论文的结构如下。以秒计。II.我们给出了随机矩阵方法和样本统计的分析计算,一般情况下,随机样本具有多元正态分布实现。Ina)电子邮件:desislava。chetalova@uni-到期。德塞克。III我们将我们的发现转化为财务数据,并将我们的结果应用于资产回报的样本统计。在这里,我们假设正态分布的股票收益率具有随机相关性。我们推导出一个单变量pdf,用于portfolioreturn,并将其与观察期1992年纳斯达克综合指数的经验数据进行比较-2012年,安科。四、 我们在Sec中总结我们的发现。五、二。相关平均正态分布考虑一个K维随机向量样本,每个样本来自多元正态分布和pdfg(x∑s)=√2πK√det∑sexp-x+∑-1sx, (1) 其中,∑sis表示实现x的协方差矩阵,+表示转置。
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2022-4-29 17:31:36
为了以后的目的,我们把这个PDF写成傅里叶变换G(x |∑s)=(2π)KZd[ω]e-iω+xexp-ω+∑sω, (2) 其中ω是K分量实向量,测度d[ω]是各个元素微分的乘积。积分域始终是整个实轴。协方差矩阵在观测值之间变化。我们将协方差矩阵x替换为随机矩阵∑s来考虑这一点-→ σW W+σ,(3)其中K×K对角矩阵σ包含每个随机变量的标准偏差σ=diag(σ,…,σK)。K×N矩形矩阵W的元素来自于一个高斯分布,pdfw(W | C,N)=rN2πKN√德特CNexp-Ntr W+C-1W, (4) 其中C是平均相关矩阵。因此,我们构造了一个随机相关矩阵W W+的集合,其遵循形式为(Wishart 1928)~W(X | C,N)的Wishart分布=√NKN√det XN-K-1.√KNΓK(N/2)√德特CNexp-Ntr C-1X(5) 和X≡ W+和多元伽马函数ΓK(·)。Wishart相关矩阵集合反映了平均相关矩阵C。通过构造,模型相关矩阵的集合平均值等于C,DW W+E=Zd[W]W(W | C,N)W W+=C,(6),其中度量d[W]是矩阵元素差异的乘积。我们指出,参数与分布的逆方差成正比(5)var(Xij)=cij+ciicjjN,(7)其中cijis是平均相关矩阵C的第ij个元素。N越大,W+元素的分布越窄。在极限N→ ∞ 随机相关矩阵W W+是固定的,没有波动。我们得到了N情形下的可逆随机相关矩阵≥ 然而,对于N<K,得到的矩阵是不可逆的。
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2022-4-29 17:31:41
然而,正如A中所讨论的,pdf(1)是根据适当的δ函数定义的。我们可以将完整的协方差矩阵∑=σCσ表示为随机矩阵∑s,而不是相关矩阵-→ AA+(8),其中AA+为Wishart随机矩阵。这导致了相同的结果,正如B中所讨论的,并明确显示在施密特等人(2013年)中。从数学上讲,无论我们使用arandom协方差还是随机相关矩阵进行计算,都没有区别。因此,我们的方法与经验观测的波动性并不矛盾。我们的关键思想是在高斯分布(4)上用随机协方差矩阵(3)平均多元正态分布(1),hgi(x | C,N)=Zd[W]W(W | C,N)g(x |σW+σ)。(9) 将傅里叶变换(2)插入式(9)中,得到hgi(x | C,N)=Zd[W]rN2πKNexp-Ntr W+C-1W×√德特C-N(2π)KZd[ω]e-iω+xexp-ω+σW W+σω. (10) 我们将指数中的标量双线性形式改写为ω+σW W+σω=tr(W+σω+σW)。我们合并这两条记录道,得到athgi(x | C,N)=rN2πKN√德特C-N(2π)KZd[ω]e-iω+x×Zd[W]exp-trW+北卡罗来纳州-1+ σωω+σ. (11) 在这里,以及以后类似的情况下,我们可以交换积分顺序,因为傅里叶表示(2)在分布意义上是模糊的,而高斯分布不影响任何收敛问题。因为W上的积分是简单的高斯分布,所以我们有hgi(x | C,N)=√NKN√德特C-N(2π)KZd[ω]e-iω+xpdet(NC-1+σωω+σ)N.(12)因为σωω+σ是秩单位的并矢矩阵,我们发现(NC-1+σω+σ)=NK(1+ω+σCσω/N)det C-这意味着hgi(x | C,N)=(2π)KZd[ω]e-iω+xp1+ω+σCσω/NN。(14) 我们使用公式aη=Γ(η)∞Zzη-1e-azdz(15)用于实变量和正变量a和η。我们用平方根的半径和N/2来表示a,用N/2来表示η,用q来表示。(14) 转化为形式hgi(x | C,N)=(2π)KΓ(N/2)∞Zdz锌-1e-zZd[ω]e-iω+xexp-zNω+σCσω.
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