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2022-05-31
英文标题:
《Estimation of Risk Contributions with MCMC》
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作者:
Takaaki Koike, Mihoko Minami
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最新提交年份:
2019
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英文摘要:
  Determining risk contributions of unit exposures to portfolio-wide economic capital is an important task in financial risk management. Computing risk contributions involves difficulties caused by rare-event simulations. In this study, we address the problem of estimating risk contributions when the total risk is measured by value-at-risk (VaR). Our proposed estimator of VaR contributions is based on the Metropolis-Hasting (MH) algorithm, which is one of the most prevalent Markov chain Monte Carlo (MCMC) methods. Unlike existing estimators, our MH-based estimator consists of samples from conditional loss distribution given a rare event of interest. This feature enhances sample efficiency compared with the crude Monte Carlo method. Moreover, our method has the consistency and asymptotic normality, and is widely applicable to various risk models having joint loss density. Our numerical experiments based on simulation and real-world data demonstrate that in various risk models, even those having high-dimensional (approximately 500) inhomogeneous margins, our MH estimator has smaller bias and mean squared error compared with existing estimators.
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中文摘要:
确定单位风险敞口对整个投资组合经济资本的风险贡献是金融风险管理中的一项重要任务。计算风险贡献涉及罕见事件模拟造成的困难。在这项研究中,我们解决了当总风险由风险价值(VaR)衡量时,估计风险贡献的问题。我们提出的VaR贡献估计基于Metropolis-Hasting(MH)算法,该算法是最流行的马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法之一。与现有估计不同,我们基于MH的估计由给定罕见事件的条件损失分布的样本组成。与原始蒙特卡罗方法相比,该特征提高了样本效率。此外,我们的方法具有一致性和渐近正态性,广泛适用于具有联合损失密度的各种风险模型。我们基于模拟和真实数据的数值实验表明,在各种风险模型中,即使是那些具有高维(约500)不均匀裕度的模型,我们的MH估计量与现有估计量相比具有更小的偏差和均方误差。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Risk Management        风险管理
分类描述:Measurement and management of financial risks in trading, banking, insurance, corporate and other applications
衡量和管理贸易、银行、保险、企业和其他应用中的金融风险
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一级分类:Mathematics        数学
二级分类:Statistics Theory        统计理论
分类描述:Applied, computational and theoretical statistics: e.g. statistical inference, regression, time series, multivariate analysis, data analysis, Markov chain Monte Carlo, design of experiments, case studies
应用统计、计算统计和理论统计:例如统计推断、回归、时间序列、多元分析、数据分析、马尔可夫链蒙特卡罗、实验设计、案例研究
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一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Computational Finance        计算金融学
分类描述:Computational methods, including Monte Carlo, PDE, lattice and other numerical methods with applications to financial modeling
计算方法,包括蒙特卡罗,偏微分方程,格子和其他数值方法,并应用于金融建模
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一级分类:Statistics        统计学
二级分类:Statistics Theory        统计理论
分类描述:stat.TH is an alias for math.ST. Asymptotics, Bayesian Inference, Decision Theory, Estimation, Foundations, Inference, Testing.
Stat.Th是Math.St的别名。渐近,贝叶斯推论,决策理论,估计,基础,推论,检验。
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2022-5-31 03:59:59
2019年1月18日Koikeminami2019Varcontarxiv与McMcMcTakaaki KOIKE的风险贡献估算*+ 和MIHOKO MINAMI+滑铁卢大学统计和精算科学系,200 University AvenueWest,Waterloo,ON,N2L 3G1,加拿大庆应义塾大学数学系,Hiyoshi,Kohoku,横滨,神奈川,3-14-1,日本。(最后一次修订于2019年1月16日。)确定单位风险敞口对整个投资组合经济资本的风险贡献是财务风险管理中的一项重要任务。计算风险贡献涉及罕见事件模拟造成的困难。在这项研究中,我们解决了当总风险由风险价值(VaR)衡量时,估计风险贡献的问题。我们提出的VaR贡献估计基于Metropolis-Hasting(MH)算法,该算法是最流行的马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法之一。与现有估计不同,我们基于MH的估计由给定罕见事件的条件损失分布的样本组成。与原始蒙特卡罗方法相比,此功能提高了样本效率。此外,我们的方法具有一致性和渐近正态性,广泛适用于具有联合损失密度的各种风险模型。我们基于模拟和真实数据的数值实验表明,在各种风险模型中,即使是高维(≈ 500)不均匀裕度,与现有估计相比,我们的MH估计具有更小的偏差和均方误差。关键词:风险价值;风险分配;风险贡献;风险值贡献;连接词;马尔可夫链蒙特卡罗;Metropolis Hastings算法JEL分类:C58、C631。简介在大多数金融机构中,其投资组合的风险由经济资本衡量。
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2022-5-31 04:00:02
资本分配是一项重要的风险分析,其中经济资本被分解为单位风险敞口的风险贡献之和;例如,见Dev(2004)。塔什(1995)提出的欧拉原理是最著名的风险分配规则之一。另一方面,在Denault(2001)和Tasche(1995,2008)中,计算风险贡献带来了理论和数字上的困难,尤其是当整个投资组合的风险由风险价值(VaR)衡量时。尽管Tasche(2001)推导出了VaR贡献的简单公式,但在没有少数例外的情况下,很难对其进行分析计算,例如,在Tasche(2004)中。正如Fan et al.(2012)和Yamaiand Yoshiba(2002)所示,原始蒙特卡罗(MC)方法是计算风险贡献的最简单方法。然而,MC估计器不受抽样效率和不可避免的数值修正所导致的不可忽视偏差的影响;例如,见Yamai和Yoshiba(2002年)。*通讯作者。电子邮件:tkoike@uwaterloo.caJanuary2019年18月KoikeMinami2019VaRcontArxiv●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●MC样品MCMC(MH)样品f(X1,X2,X3){S=VaRp(S)}f(X1,X2,X3){S=VaRp(S)}图1。蒙特卡罗(MC,左)和马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC,右)在估计VaR贡献(AC,AC,AC)=E[(X,X,X)| S=VaRp(S)]方面的差异,其中Xj,j=1,2,3是损失随机变量,S=X+X+Xis是总损失,VaRp(S)是具有置信水平p的风险值∈ (0,1)。在MC方法中,样本由(X,X,X)的无条件分布生成;少数接近平面{(x,x,x)| x+x+x=VaRp(S)}的样本仅用于估计分配资本。
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2022-5-31 04:00:06
另一方面,MH方法直接从给定罕见事件的联合损失分布生成样本,该事件表示为f(X,X,X)|{S=VaRp(S)}。为了克服这种困难,文献中提出了几种方法。例如,Hallerbach(2003年)、Tasche和Tibiletti(2004年)通过将VaR贡献视为给定总损失的单个损失的最佳预测因子,得出了近似公式。本文将此估计称为广义回归(GR)估计。Glasserman(2005)开发了重要抽样(IS)估计器,主要关注信贷组合。最后,Tasche(2009)提出了基于核估计方法的Nadaraya Watson(NW)估计量。尽管计算简单,但仍需要重要性抽样才能实现有效的估计。在本文中,我们提出了一种新的估计VaR贡献的方法,该方法利用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC),尤其是Metropolis-Hastings(MH)算法(Metropolis et al.1953,Hastings 1970)。我们的MH方法要求关节损失密度可以在每个点进行评估。当损失由边际分布和acopula分别建模时,通常会出现这种情况;各种示例见Yoshiba(2013)。据我们所知,对于一般风险模型,没有已知的VaR贡献的稳定估计量。我们研究了MH估计量的一致性和渐近正态性,并为MCMC方法在计算VaR贡献问题上的有效应用提供了实用指南。然后,基于仿真和真实数据,对各种风险模型执行所提出的方法。
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2022-5-31 04:00:09
在数值实验中,我们比较了MH估计器与其他现有估计器的性能。我们的MH方法与原油MC之间的最大区别在于,在前者中,样本直接从共同损失分布中生成,这是一个罕见的利益事件。相比之下,theMC方法从无条件损失分布中生成样本,这就不可避免地浪费了大量样本;本文的组织结构如下。第2节介绍了资本分配问题的数学背景,并解释了使用现有估值器估计VaR贡献的挑战。第3节简要介绍了MCMC方法和各种MH算法。在第4节中,我们提出了将MH方法与VaR贡献估计相结合的MH估计量。接下来,在第5节中,将基于模拟和真实数据进行数值研究。我们证明,对于具有边际和依赖性的各种风险模型2019年1月18日Koikeminami2019Varcontarxiv不均匀性和/或高维性,MH估计量比现有估计量具有更小的偏差和均方误差(MSE)。为了将我们的方法应用于本文中未介绍的其他风险模型,还提供了使用MH方法的实用指南。第6节给出了结束语和讨论。基于MCMC理论,我们的估计量的一致性和渐近正态性在附录A2中得到。资本分配问题本文考虑的是总损失=dXj=1Xj,其中d≥ 3是投资组合的规模,X,X,无原子概率空间上的Xdare随机变量(Ohm, F、 P)代表风险j=1,2,…,产生的损失,D在固定的时间段内。
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2022-5-31 04:00:13
在本研究中,损失随机变量的正值代表财务损失,而负损失则被解释为利润。设FX为X=(X,X,…,Xd)的联合分布函数(df),带保证金F,F,Fd,设Fs为总损失S的df。假设fx和Fs具有密度fx和边缘密度f,f,分别为FD和FS。根据Sklar定理(例如,见Nelsen 2006),它认为fx(x)=C(F(x),Fd(xd)),x=(x,x,…,xd)∈ Rd,其中C称为X的copula。密度fx可以用fx(X)=C(F(X),Fd(xd))f(x)···Fd(xd),x∈ Rd,(1)其中c表示c的密度。如第1节所述,计算风险贡献是风险管理中的一项重要任务。确定风险贡献的标准程序包括两个步骤。第一步是计算风险度量%的经济资本%(S)。风险度量将损失随机变量映射到资本buffer,资本buffer需要覆盖预定期间(如一年或两周)的损失。最常用的风险度量之一是由VaRp(X)=inf{X定义的VaR∈R:P(X≤ x)≥ p} 其中p∈ (0,1)被称为置信水平。另一个流行的衡量标准是ESp(X)=1定义的预期差额-E的pRpVaRq(X)dq[| X |]<∞. 第二步是将资本%(S)分配给d风险敞口。从数学上讲,资本分配解决了确定满足完全分配属性%(S)=dXj=1ACj的分配资本向量(AC,AC,…,ACd)的问题。(2) Euler原理通过对函数u 7使用众所周知的Euler规则来推导此类AC→%(uTX):%(uTX)=dXj=1uj%(uTX)uj,u∈ ∧,(3)2019年1月18日KoikeMinami2019VaRcontArxivwhere∧ Rd \\{0}是一个开放集,因此1d∈ ∧,且%是正齐次的,即,%(λX)=λ%(X)表示λ>0。对于%j:=%(uTX)uj公司u=1d,j=1,2。
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