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2022-06-10
英文标题:
《Modeling joint probability distribution of yield curve parameters》
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作者:
Jarek Duda, Ma{\\l}gorzata Snarska
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最新提交年份:
2018
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英文摘要:
  US Yield curve has recently collapsed to its most flattened level since subprime crisis and is close to the inversion. This fact has gathered attention of investors around the world and revived the discussion of proper modeling and forecasting yield curve, since changes in interest rate structure are believed to represent investors expectations about the future state of economy and have foreshadowed recessions in the United States. While changes in term structure of interest rates are relatively easy to interpret they are however very difficult to model and forecast due to no proper economic theory underlying such events. Yield curves are usually represented by multivariate sparse time series, at any point in time infinite dimensional curve is portrayed via relatively few points in a multivariate space of data and as a consequence multimodal statistical dependencies behind these curves are relatively hard to extract and forecast via typical multivariate statistical methods.We propose to model yield curves via reconstruction of joint probability distribution of parameters in functional space as a high degree polynomial. Thanks to adoption of an orthonormal basis, the MSE estimation of coefficients of a given function is an average over a data sample in the space of functions. Since such polynomial coefficients are independent and have cumulant-like interpretation ie.describe corresponding perturbation from an uniform joint distribution, our approach can also be extended to any d-dimensional space of yield curve parameters (also in neighboring times) due to controllable accuracy. We believe that this approach to modeling of local behavior of a sparse multivariate curved time series can complement prediction from standard models like ARIMA, that are using long range dependencies, but provide only inaccurate prediction of probability distribution, often as just Gaussian with constant width.
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中文摘要:
美国收益率曲线最近已跌至次贷危机以来最平坦的水平,接近反转。这一事实引起了世界各地投资者的关注,并重新引发了对正确建模和预测收益率曲线的讨论,因为利率结构的变化被认为代表了投资者对未来经济状况的预期,并预示着美国的衰退。虽然利率期限结构的变化相对容易解释,但由于此类事件背后没有合适的经济理论,因此很难对其进行建模和预测。收益率曲线通常由多元稀疏时间序列表示,在任何时间点,通过多元数据空间中相对较少的点来描绘无限维曲线,因此,这些曲线背后的多模态统计相关性相对难以通过典型的多元统计方法提取和预测。我们建议通过将函数空间中参数的联合概率分布重建为高次多项式来建模屈服曲线。由于采用了正交基,给定函数系数的均方误差估计是函数空间中数据样本的平均值。由于这些多项式系数是独立的,并且具有类似累积量的解释,即描述来自均匀联合分布的相应扰动,由于精度可控,我们的方法也可以扩展到屈服曲线参数的任何d维空间(也在相邻时间)。我们相信,这种对稀疏多元曲线时间序列的局部行为建模的方法可以补充ARIMA等标准模型的预测,这些模型使用长距离依赖关系,但只能提供不准确的概率分布预测,通常就像等宽高斯分布一样。
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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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一级分类:Statistics        统计学
二级分类:Applications        应用程序
分类描述:Biology, Education, Epidemiology, Engineering, Environmental Sciences, Medical, Physical Sciences, Quality Control, Social Sciences
生物学,教育学,流行病学,工程学,环境科学,医学,物理科学,质量控制,社会科学
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2022-6-10 08:34:49
产量曲线参数的联合概率分布建模AREK DudaMalgorzata SnarskaJagiellonian大学,波兰克拉科夫24号,31-007,电子邮件:dudajar@gmail.comCracow波兰克拉科夫拉科维卡经济大学金融与法律学院27号,31-510,电子邮箱:snarskam@uek.krakow.plAbstract-美国收益率曲线最近已跌至次贷危机以来的最低点,接近反转。这一事实引起了全世界投资者的关注,并重新引发了对正确建模和预测收益率曲线的讨论,因为利率结构的变化被认为代表了投资者对未来经济状况的预期,从这个意义上说,这预示着美国每一次衰退。虽然利率期限结构的变化相对容易解释,但由于没有正确的经济理论来解释这些事件,因此很难对其进行建模和预测。收益率曲线通常由多变量但非常稀疏的时间序列表示,即在任何时间点,有限维曲线通过多变量数据空间中相对较少的点来描述,因此,这些曲线背后的多模态统计相关性相对难以通过典型的多变量统计方法提取和预测。我们建议通过将函数空间中参数的联合概率分布重构为高次多项式来建模屈服曲线。由于采用了正交基,给定函数效率的MSE估计仅为函数空间中adata样本的平均值。因为这些多项式系数是独立的,并且具有累积量式的解释:即。
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2022-6-10 08:34:52
它们描述了来自非均匀联合分布的相应扰动,由于精度可控,我们的方法也可以扩展到屈服曲线参数的任何d维空间(也可以扩展到八次)。我们相信,这种对稀疏多变量曲线时间序列的局部行为建模的方法可以补充ARIMA等标准模型的预测,这些模型使用的是长程依赖,但只能提供概率分布的不准确预测,通常就像高斯等长分布一样。关键词:时间序列分析、机器学习、密度估计、产量曲线建模。一、 简介由于成功预测财务时间序列通常可以转化为利润,因此很难对以下值进行比前一值更好的预测。然而,上述市场自我监管机制并不限制对价值概率分布的预测,这对于风险评估或蒙特卡罗模拟来说至关重要。预测值概率分布的标准方法(如ARIMA)通常将此分布建模为高斯分布,通常宽度恒定:预测某些值及其不准确度(标准偏差)。相比之下,我们将使用大量独立系数对这种概率分布进行建模,这些系数将联合分布描述为多项式分布-结果导致与标准假设的高斯分布非常不同和更复杂的分布-例如讨论的示例中的多峰分布。具体而言,由于很难获得比前一个值更好的预测,我们将重点关注两个后续值之间的差异顺序。
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2022-6-10 08:34:56
在讨论的例子中,它将是Diebold-Li模型屈服曲线参数的三维空间[?](对于固定λ=0.0609),可以通过操作时间窗口进一步增加维度以改进预测:使用以前的一些值作为预测的背景。为了便于拟合多项式,我们将首先将每个变量标准化为[0,1]上的近似均匀分布。这可以通过使用该变量近似分布的CDF(累积概率分布)转换变量来实现,对于该变量,我们将使用拉普拉斯分布,因为它与经验CDF(图2)很好地一致,取d此类规范化变量,例如,对于给定时间或相邻时间内的不同参数,如果不相关,它们将来自几乎一致的ρ≈ 1分布在[0,1]d上。我们将用正交多项式ρ(x)=Pjajfj(x)的线性组合来模拟这种一致密度的扰动。这使得MSE最优估计非常昂贵[2]:aj=| X | Px∈Xfj(x)只是平均过样本x。不同j的系数是独立的,具有多变量累积量样的特殊解释,可用于描述被测变量之间的统计相关性。本文将一维变量的方法论(以道琼斯工业平均指数时间序列为例)扩展到多维随机变量的情况。二、近似均匀密度归一化我们将讨论6470(1993年至2018年)日收益率曲线β,β,β参数{β,β,β}t=1的时间序列示例。。n=6470。时间序列通常是标准化的,例如,允许平稳过程的假设:这样,接合概率分布在移动位置时不会改变。标准方法,尤其是高斯分布,是减去平均值,然后除以图1。对每个变量进行归一化,使其在[0,1]范围内具有几乎均匀的ρ=1密度(PDF)。
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2022-6-10 08:34:59
顶部:由于利用了联合分布,观测值的排序预测ρ通常比基础ρ=1高得多。四个图对应于所有三个变量或所有变量的9次多项式构造的参数的联合分布。令人惊讶的是,我们发现(x,x)比这里的所有3个变量都能给出更好的预测。底部:所有3个变量的预测ρ>2的区域。从上面的曲线图中,我们可以看出观察值在其中≈ 62%的病例。与通常假设的高斯分布不同,从实际数据得到的分布在这里是多峰的。密度聚焦(x,x)的对角表示它们是反相关的。标准偏差。然而,这种规范化并没有挖掘我们感兴趣的值之间的局部依赖关系。因此,我们将研究从当前值到基于先前值的预测值之间的差异序列(误差、残差),例如ARIMA类模型。为了简单起见,我们将在这里使用前一个值作为预测值:对βi(t+1)进行运算- t=1的βi(t)序列。n其中n=n- 在实际应用中,βi(t)可以用更复杂的预测器代替,例如利用长范围依赖性。如图2所示,这些序列与图2不同。左:6470的时间序列(1993年至2018年)每日收益率曲线β,β,β参数(Diebold-Li模型[?])使用λ=0.0609标准假设进行拟合。我们将研究xi(t):=CDFLaplace(ui,bi)(βi(t+1)- βi(t))时间序列:在[0,1]上的归一化tonearly均匀分布。
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2022-6-10 08:35:01
右图:将从排序值获得的经验LCDF与拉普拉斯分布和高斯分布的CDF与估计参数进行比较-我们将使用拉普拉斯,因为它具有更好的一致性。预测值具有近似拉普拉斯分布:g(y)=2bexp-|y- u| b(1) 其中,参数的最大似然估计为:u=y的中值,b=y的平均值- u|.为了简单起见,我们在这里使用拉普拉斯分布来规范化变量,使其在[0,1]中几乎一致,并为不同的变量使用分离参数:xi(t):=Gi(βi(t+1)- βi(t))(2),其中G(y)=Ry-∞g(y)Dy是所用分布的CDF(此处为拉普拉斯)。我们将搜索ρX(X)密度。为了去除转换(1)以检索(β,β,β)的最终密度,观察P(y=G-1(x)≤ y) =P(x≤ G(y))。对y进行微分,得到ρy(y)=ρX(G(y))·G(y)。三、 层次相关重构归一化后,我们有{x(t),x(t),x(t)}时间序列,独立变量的密度几乎一致。取其d值:作为不同的坐标或时间邻域,如果不相关,它们将来自[0,1]d中的近似均匀分布-与均匀分布的差异描述了我们时间序列中的统计依赖性。我们将使用多项式来描述这种差异:估计x的d个相邻值的联合密度。假设{xt}t=1,。。。,n [0,1]d相邻值的向量序列(我们将在后面讨论各种可能性),我们想对图3的密度进行建模。顶部:使用的一维正交多项式基(hf,gi=Rfg dx)的前6个:j=0系数保护归一化,其余函数积分为0,其系数描述均匀分布的扰动。这些系数与累积量具有相似的解释,但更便于重建密度。底部:2D产品基准fj(x)=fj(x)fj(x),对于m=2:j∈ {0, 1, 2}.
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