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2044 16
2022-05-05
英文标题:
《Regression techniques for Portfolio Optimisation using MOSEK》
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作者:
Thomas Schmelzer, Raphael Hauser, Erling Andersen and Joachim Dahl
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最新提交年份:
2013
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英文摘要:
  Regression is widely used by practioners across many disciplines. We reformulate the underlying optimisation problem as a second-order conic program providing the flexibility often needed in applications. Using examples from portfolio management and quantitative trading we solve regression problems with and without constraints. Several Python code fragments are given. The code and data are available online at http://www.github.com/tschm/MosekRegression.
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中文摘要:
回归被许多学科的实践者广泛使用。我们将潜在的优化问题重新表述为二阶圆锥规划,提供了应用中经常需要的灵活性。利用投资组合管理和定量交易的例子,我们解决了有约束和无约束的回归问题。给出了几个Python代码片段。有关代码和数据,请访问http://www.github.com/tschm/MosekRegression.
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Portfolio Management        项目组合管理
分类描述:Security selection and optimization, capital allocation, investment strategies and performance measurement
证券选择与优化、资本配置、投资策略与绩效评价
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一级分类:Mathematics        数学
二级分类:Optimization and Control        优化与控制
分类描述:Operations research, linear programming, control theory, systems theory, optimal control, game theory
运筹学,线性规划,控制论,系统论,最优控制,博弈论
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2022-5-5 02:39:12
使用MOSEKThomas Schmelzer的投资组合优化回归技术*, Raphael Hauser+,Erling D.Andersen,Joachim Dahl2013年10月15日摘要回归被许多学科的实践者广泛使用。我们将潜在的优化问题表示为二阶圆锥曲线图,提供应用中经常需要的灵活性。利用投资组合管理和定量交易的例子,我们解决了有约束和无约束的回归问题。给出了几个Python代码片段。1简介对于任何专业人士来说,回归都是工具箱里的锤子。它被广泛使用,纯粹的力量往往能产生惊人的结果。然而,回归超越了将一条直线拟合成点云的简单概念。回归与二次曲线规划密切相关,在保持数学细节最少的情况下,我们将在第2节讨论这种联系。这使得回归成为投资组合优化的通用工具,因为我们能够应用约束和界限。在第3节中,我们讨论了密切相关的规范化问题。在投资组合优化的背景下,正规化术语模拟交易成本。这些功能有助于解决潜在的优化问题。在第4节中,我们将讨论股票投资组合管理中的典型问题。我们将讨论一些常见的实用概念及其作为圆锥曲线程序的实现。在第5节中,我们简要介绍了如何为未来收益生成数据驱动的估值器。最后,我们将演示如何使用前几节介绍的工具和概念,使用真实世界的数据构建公共投资组合。*Z–urcherstr。
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2022-5-5 02:39:15
2号,阿尔滕多夫,8852,瑞士,托马斯。schmelzer@gmail.com+牛津大学数学研究所,安德鲁·威尔斯大厦,英国牛津伍德斯托克路拉德克利夫天文台区,牛津大学,OX2 6GG,hauser@maths.ox.ac.ukMOSEK ApS,Fruebjergvej 3,哥本哈根16号信箱,2100,丹麦,support@mosek.comCode数据可在以下网站上获取:http://www.github.com/tschm/MosekRegression2回归回归的核心问题是建立解释变量X之间的线性关系模型∈ Rn×mand因变量y∈ 注册护士。X的列是解释变量X,X,xm。我们发现系数w,w,wm使得加权的sumXw=mXi=1xiwi与y,minw之间的欧几里德距离最小∈RmkXw-yk。(1) 术语r=Xw- y是余数。残差的2-范数是krk=√rTr=pPni=1ri。注意,如果向量居中(平均值为零),则2-范数类似于向量r的标度标准偏差。方程(1)是一个无约束最小二乘问题,因为我们正在最小化残差平方和的平方根。文献中更常见的是最小化2-范数的平方,minw∈RmkXw-yk。(2) 显然,方程(1)和方程(2)中的问题有相同的解。在本文中,我们假设X的行比列多。我们称这种系统为超定系统。欠定系统在金融领域的实际应用中很少见,需要应用第3节中介绍的技术,使其解决方案独特。2.1正规方程残差必须与X的范围正交。这种几何洞察力是最强大算法的基础,也是正规方程的核心思想,揭示了这个无约束问题的显式解决方案xTxW=XTy。请避免直接求解这些方程,或者通过显式计算XTX的逆来求解更糟的方程。
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2022-5-5 02:39:18
这可能会出现严重错误,尤其是如果X几乎是线性相关列。撇开这些数字上的原因不谈,使用这种方法没有优雅的方式来说明w的边界和约束。请注意,求解这些方程,然后通过修改无约束解来应用约束,在许多情况下会导致非常次优的结果。2.2圆锥曲线通过将回归嵌入一个更通用、更强大的概念(称为圆锥曲线规划)来实现所需的灵活性。为了本文的目的,理解二次锥和旋转二次锥就足够了。我们将n维二次锥定义为Rn,Qn的子集=十、∈ Rn | x≥qx+x+··+xn. (3) XXX图1:满足x的二次或二阶锥≥px+x。二次(或二阶)圆锥的几何解释如下图所示。1表示有三个变量的圆锥体,并说明圆锥体的外部如何类似于冰淇淋圆锥体。凸集S称为凸锥,如果为任意x∈ 我们有αx∈ sα ≥ 0.从定义(3)可以看出,ifx∈ Qnthenαx∈ Qnα ≥ 0,这正好证明了二次锥的概念。n维旋转二次锥定义为qnr=十、∈ Rn | 2xx≥ x+··+xn,x,x≥ 0. (4) 这两个锥体在正交变换下是等效的,所以我们只需要第一个锥体,但两者都很方便,并且公式更简单。2.3从二次优化到二次优化通常使用二次优化来解决回归问题。在方程(2)中,我们显式地计算Xw的内积- y、 貂皮∈RmwTXTXw-YT2Y+YTW。任何凸二次规划问题都可以重新表述为一个二次规划问题,但后一类优化问题更具一般性,可以产生更灵活的建模工具。
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2022-5-5 02:39:21
一些简单的例子包括:o|x |≤ T<==> (t,x)∈ Q.o卡克斯- bk≤ T<==> (t,Ax)- b)∈ Qn+1o| x|≤ T<==> (1/2,t,x)∈ QrokAx- bk≤ T<==> (1/2,t,Ax)- b)∈ Qn+2更多的例子可以在MOSEK建模指南[1]中找到。2.4使用conesA的回归现代优化的核心思想是在更高维度的空间中解决一个问题,在这个空间中,标准结构对现代优化更方便。这种策略也适用于回归问题。这可能看起来很有说服力,但也开启了一系列新的可能性。我们使用题记公式(例如,最小化f(x)相当于最小化v,使得f(x)≤ v) 对于方程(1)建立锥的存在性,min(w,v)∈Rm+1V受kXw约束-yk≤ v、 请注意,约束描述了一个二次锥,例如(v,Xw)-y)∈ Qn+1。对于方程(2),我们使用旋转的圆锥体,min(w,v)∈Rm+1V受kXw约束-yk≤ 2×v,因此(1/2,v,Xw- y)∈ Qn+2r。2.5 MOSEKMOSEK是用于大规模凸优化和积分优化的商业优化求解器。该解算器实现了齐次嵌入算法[4],该算法已被证明非常健壮和可靠。例如,它以优雅的方式处理不可行模型,提供最优解或问题不可行或无界的证明。MOSEK的圆锥曲线解算器支持的不同功能是整个Rn非负正态Rn+。o二次锥旋转二次锥锥对称正半有限矩阵。半定义圆锥体增加了显著的灵活性,并允许对大量问题进行建模,见[5,6],但不在本文的范围内。2.6示例在一个简短的intermezzo中,我们给出了第一个使用Python和MOSEK的新Fusioninterface实现problemmin(w,v)的函数∈Rm+1V主体(v、Xw)- y)∈ Qn+1Pmi=1wi=1w≥ 0.清单1:来自mosek的约束回归1。
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2022-5-5 02:39:24
fusion import*3 def__ROTQC one(型号,expr1,expr2,expr3):4个型号。c ons培训(Expr.vstack(expr1,expr2,expr3),5个域。i nRo tate dQC one())7 def__lsq____(model,name,X,w,y):8#将变量v附加到model9 v=model。变量(名称,1,Dom ain.unbu nde d())10#(1/2,v,Xw-y)在Qr11 re sidual=Expr中。sub(Expr.mul(Den seM atr ix(X,w),y)12 uur otQ Con e_uu(M,0.5,v,re sidual)13返回v15 def lsqP osF ull Inv(X,y):16#定义一个模型17 M=模型(\'ls qP os\')19#权重-v ariab les20 w=M。变量(\'w\',X.shape[1],Do ma in.grea ter than(0.0))22#e\'*w=123 M.co nst raint(Expr.sum(w),Domain。等式ualsTo(1.0))25#变量为平方和re sid uals26 v=_lsq _(M,\'ssqr\',X,w,y)28模型。对象ive(对象tiv eSen se.最小化,v)29模型。solve()31 return w.lev el()Fusion是Mosek的一个新的高级接口。我们构建一个模型,并在fly上显示变量和约束。请注意,该模型是通过引用传递的,例如,在lsq函数中添加一个变量将修改调用中使用的模型。3正则化如果X的列几乎是相关的(即解释变量之间的高度相关性),正则化可以稳定计算结果,否则计算结果不可靠,并且对小扰动和舍入误差高度敏感。与[2]相比,这种影响是导致(定量)投资组合优化在一些实践者中名声不佳的原因。在实践中,人们经常观察到,当输入数据被修改时,最优投资组合会采取极端的杠杆作用和显著的替代位置。正则化可以帮助驯服乐观主义者。实践者应该警惕投资组合优化过程中的潜在不稳定性。
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