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2022-06-11
英文标题:
《Dynamic tail inference with log-Laplace volatility》
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作者:
Gordon V. Chavez
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最新提交年份:
2019
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英文摘要:
  We propose a family of models that enable predictive estimation of time-varying extreme event probabilities in heavy-tailed and nonlinearly dependent time series. The models are a white noise process with conditionally log-Laplace stochastic volatility. In contrast to other, similar stochastic volatility formalisms, this process has analytic expressions for its conditional probabilistic structure that enable straightforward estimation of dynamically changing extreme event probabilities. The process and volatility are conditionally Pareto-tailed, with tail exponent given by the reciprocal of the log-volatility\'s mean absolute innovation. This formalism can accommodate a wide variety of nonlinear dependence, as well as conditional power law-tail behavior ranging from weakly non-Gaussian to Cauchy-like tails. We provide a computationally straightforward estimation procedure that uses an asymptotic approximation of the process\' dynamic large deviation probabilities. We demonstrate the estimator\'s utility with a simulation study. We then show the method\'s predictive capabilities on a simulated nonlinear time series where the volatility is driven by the chaotic Lorenz system. Lastly we provide an empirical application, which shows that this simple modeling method can be effectively used for dynamic and predictive tail inference in financial time series.
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中文摘要:
我们提出了一系列模型,可以对重尾和非线性相关时间序列中的时变极端事件概率进行预测估计。该模型是一个具有条件对数拉普拉斯随机波动率的白噪声过程。与其他类似的随机波动率形式相比,该过程具有条件概率结构的解析表达式,可以直接估计动态变化的极端事件概率。过程和波动率具有条件帕累托尾部,尾部指数由对数波动率的平均绝对创新的倒数给出。这种形式主义可以适应各种非线性依赖,以及从弱非高斯到类柯西尾的条件幂律尾行为。我们提供了一个计算简单的估计过程,使用过程动态大偏差概率的渐近近似。我们通过仿真研究证明了估计器的效用。然后,我们展示了该方法对由混沌Lorenz系统驱动的波动率的模拟非线性时间序列的预测能力。最后,我们提供了一个实证应用,表明这种简单的建模方法可以有效地用于金融时间序列的动态和预测尾部推理。
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分类信息:

一级分类:Statistics        统计学
二级分类:Methodology        方法论
分类描述:Design, Surveys, Model Selection, Multiple Testing, Multivariate Methods, Signal and Image Processing, Time Series, Smoothing, Spatial Statistics, Survival Analysis, Nonparametric and Semiparametric Methods
设计,调查,模型选择,多重检验,多元方法,信号和图像处理,时间序列,平滑,空间统计,生存分析,非参数和半参数方法
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一级分类:Economics        经济学
二级分类:Econometrics        计量经济学
分类描述:Econometric Theory, Micro-Econometrics, Macro-Econometrics, Empirical Content of Economic Relations discovered via New Methods, Methodological Aspects of the Application of Statistical Inference to Economic Data.
计量经济学理论,微观计量经济学,宏观计量经济学,通过新方法发现的经济关系的实证内容,统计推论应用于经济数据的方法论方面。
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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: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: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: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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2022-6-11 09:19:07
对数拉普拉斯波动率的动态尾部推断*Gordon V.Chavez+Abstracts我们提出了一系列模型,可以对重尾和非线性相关时间序列中的时变极值概率进行预测估计。该模型是具有条件对数拉普拉斯随机波动率的白噪声过程。与其他类似的随机波动率形式不同,该过程具有条件概率结构的解析表达式,可以直接估计动态变化的极端事件概率。过程和波动率具有条件帕累托尾部,尾部指数由对数波动率的平均绝对创新的倒数给出。这种形式主义可以适应各种各样的非线性依赖,以及从弱非高斯到类柯西尾的条件幂律尾行为。我们提供了一种使用过程动态大偏差概率的渐近近似的计算直前估计方法。我们通过模拟研究证明了估计器的效用。然后,我们展示了该方法在模拟非线性时间序列上的预测能力,其中波动率由混沌Lorenz系统驱动。最后,我们提供了一个经验应用,表明这种简单的建模方法可以有效地用于金融时间序列的动态和预测尾部推断。关键词:随机波动性、重尾、极端事件、非线性时间序列、尾部风险AMS 2010主题分类:60G70、62G32、62M10、62P05、62P12、91G70*预印本+gchavez@novocure.comGordonV.查韦斯对数拉普拉斯波动率动态尾部推断1引言众所周知,金融时间序列数据表现出非线性依赖性和“厚尾”。
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2022-6-11 09:19:10
此类时间序列通常显示波动性增加或减少的趋势,以及极端波动的倾向,远远大于高斯分布或其他有限多项式矩分布的预测。后一个观察结果最著名的可能是由Mandelbrot(1963)和Fama(1968)提出的金融时间序列的早期帕累托尾稳定模型,Engle(1982)和Bollerslev(1986)使用原始和广义自回归条件异方差(ARCH,GARCH)模型对非线性依赖问题进行了最著名的早期研究。此后,大量研究致力于极端事件概率估计和金融应用的非线性时间序列建模(例如,Embrechts et al.2011和Terasvirta et al.2010)。极端事件概率的估计是风险和投资组合管理中一个非常重要的问题。Hill(1975)、Pickands(1975)、deHaan和Resnick(1980)等提出了许多边际分布尾部指数的估计量,然而,这些估计量对数据的依赖性非常敏感(Kearns和Pagan 1997,Diebold et al.2000)。这使得它们通常不适合应用于金融建模的许多强依赖性时间序列,即金融对数回报的平方和模(Embrechts et al.2011 p.270,406)。与此相关的是,这些估值器以及许多极值理论(EVT)都是为了推断平稳而非时变的尾部行为而设计的。
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2022-6-11 09:19:13
Gardes和Girard(2008)以及Gardes和Stupfler(2014)给出了时变尾部指数的非参数估计,而Kelly(2014)给出了金融时间序列中动态幂律估计的参数方法。然而,我们在这里提出的参数化建模方法并没有假定随时间变化的尾指数。因此,我们的方法更接近McNeil和Frey(2000)的静态EVTwith-GARCH模型组合。然而,我们使用一种新颖的随机波动率方法来实现动态目标推断。Taylor(1982,1986)首次提出的随机波动率模型的标准形式由εt=σtzt(1.1)给出,其中zt是一个平均值为0且方差为1的i.i.d.过程,σ是一个非负过程,由σt=exp(Ht),(1.2)定义,其中Ht是一个平均u手方差σH<∞. 一个重要的例子是AR(1)模型Ht=uH+β(Ht-1.- uH)+ht,其中β∈ R和ht~ N(0,σh)是i.i.d.(1.1)和(1.2)中的模型类型,其中Ht是各种高斯过程,已被广泛应用和研究,如Harvey et al.(1994)的汇率建模,Breidt et al.(1998)的长记忆高斯模型。然而,随机波动率σtin(1.2)遵循对数正态分布,具有有限的多项式矩(见Johnson et al.1994)。因此,(1.1)在高斯zt的通常情况下也具有有界矩。对于具有幂律尾和发散高阶多项式矩的时间序列建模,这可能会有问题。实际上,这种模型会低估极端事件的概率。为了纠正这一问题,人们经常选择ZT来跟踪厚尾学生的t分布,例如,Harvey等人(1994)、Liesenfeld和Jung(2000)以及Chib等人(2002)。
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2022-6-11 09:19:16
然而,对于ZT和GaussianHt,使用高斯或学生t选择,模型(1.1)没有方便的条件概率结构解析表达式。这使得模型参数和结果概率的估计变得困难,通常需要使用贝叶斯和蒙特卡罗方法,如Jacquieret al.(1994)、Kim et al.(1998)、Sandmann和Koopman(1998)或Chib et al.(2002)中描述的方法。ReliableGordon V.Chavez动态尾部推断与对数拉普拉斯挥发度相似,条件学生t分布,ARCH相关模型的估计需要类似的数值程序(参见,例如,Mousazadeh和Karimi 2007,Ardia 2008,Ardia和Hoogerheide2010)。在本文中,我们提出了一种随机波动率形式主义,它可以对具有幂律尾行为的时间序列中的时变极端事件概率进行简单有效的估计。我们提供的模型的形式为(1.1)-(1.2),带有zt~ N(0,1)。然而,我们没有定义(1.2)的Htas高斯分布,而是将HtasHt定义为条件拉普拉斯分布,定义HtasHt=E{Ht | Ft-1} +ht,(1.3),其中Ft-1是时间t之前的过滤- 1和htis i.i.d.拉普拉斯分布密度(ht)=2经验值-|ht公司|, (1.4)其中 = E{ht}。这一简单但重要的调整赋予(1.1)-(1.2)的σ和εtwi幂律尾条件概率分布,其有自然且方便的解析表达式。这些条件分布给出了结果p{|εt |≥ ∧英尺-1} ~ f级() 经验值E{Ht | Ft-1}Λ-1/(1.5)as∧→ ∞. 因此Ht的平均绝对创新 规定了尾部指数,该指数允许(1.1)(1.4)灵活定义从轻度非高斯到 ≈ 0处理具有Cauchy-like-tails的 = 1、过程εt的尾部概率也强烈且明确地依赖于过程Ht,这使其能够进行动态估计。
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2022-6-11 09:19:19
我们给出了一种简单的尾部指数矩估计方法,该方法利用了εt尾部概率的结果(1.5)。我们提出了一项模拟研究,以证明该估计量的有效性。接下来,我们将通过一个模拟的非线性时间序列来展示这种方法的预测能力,其中波动率由混沌Lorenz系统驱动。然后,我们对标准普尔500指数数据进行了实证应用,结果表明,该建模方法可用于重尾金融时间序列中波动率和极端事件概率的动态和预测估计。我们给出了一些结论,一个附录给出了主要结果的证明,另一个附录表明,对于ztis-Laplace分布的情况,也可以得到非常相似的结果,包括(1.5)。2模型我们将Ht的条件期望表示为“Ht=E{Ht | Ft-1}. 我们首先给出σt的条件概率密度和εt的条件多项式矩的表达式。引理2.1。给定(1.3)-(1.4),σtin(1.2)根据对数拉普拉斯概率密度函数pσ(σt | Ft)有条件分布-1) =2.经验值-\'\'Htσ1/-1吨;0<σt<exp\'\'Ht2.经验值\'\'Htσ-1/-1吨;σt≥ 经验值\'\'Ht(2.1)Gordon V.Chavez对数Laplace波动率动态尾部推断图1:随机波动率σtde的典型实现,参见(1.2)-(1.4)和(1.1)的相应过程εtwith zt~ N(0,1),Ht=。5Ht-1+ .4吨-2+ht,以及 = 1/4.图2:(2.3)的条件超额峰度κexc的图() = κ() - 3对于拉普拉斯Ht(实心),以及高斯Ht(虚线)的相应结果。Gordon V.Chavez动态尾部推断与对数Laplace volatilityCorollary 2.1。用zt给出(1.1)和(2.1)~ N(0,1),对于所有偶数N≥ 2,如果 ≥ 1/n,则为{εnt | Ft-1} = ∞, 而如果 < 1/n,E{εnt | Ft-1} =经验值不适用(n)- 1)!!1.- n.
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