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2022-06-24
英文标题:
《Against the Norm: Modeling Daily Stock Returns with the Laplace
  Distribution》
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作者:
David Toth, Bruce Jones
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最新提交年份:
2019
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英文摘要:
  Modeling stock returns is not a new task for mathematicians, investors, and portfolio managers, but it remains a difficult objective due to the ebb and flow of stock markets. One common solution is to approximate the distribution of stock returns with a normal distribution. However, normal distributions place infinitesimal probabilities on extreme outliers, but these outliers are of particular importance in the practice of investing. In this paper, we investigate the normality of the distribution of daily returns of major stock market indices. We find that the normal distribution is not a good model for stock returns, even over several years\' worth of data. Moreover, we propose using the Laplace distribution as a model for daily stock returns.
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中文摘要:
对数学家、投资者和投资组合经理来说,建立股票回报模型并不是一项新任务,但由于股市的起伏,它仍然是一个困难的目标。一种常见的解决方案是用正态分布近似股票收益的分布。然而,正态分布给极端异常值带来了无穷小的概率,但这些异常值在投资实践中尤为重要。本文研究了主要股票市场指数日收益率分布的正态性。我们发现,正态分布并不是一个很好的股票回报模型,即使是几年的数据。此外,我们建议使用拉普拉斯分布作为每日股票收益的模型。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Mathematical Finance        数学金融学
分类描述:Mathematical and analytical methods of finance, including stochastic, probabilistic and functional analysis, algebraic, geometric and other methods
金融的数学和分析方法,包括随机、概率和泛函分析、代数、几何和其他方法
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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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2022-6-24 05:52:02
与常规相反:用拉普拉斯分布建模每日股票收益David W.Toth+,Bruce Jones+圣母大学,圣母大学,46556年,印第安纳州塔格财富管理公司,南本德,46615年,对数学家、投资者和投资组合经理来说,建模股票收益并不是一项新任务,但由于股市的起伏,它仍然是一个困难的目标。一种常见的解决方案是用正态分布近似股票收益的分布。然而,正态分布给极端异常值带来了无穷小的概率,但这些异常值在投资实践中尤为重要。本文研究了主要股票市场指数日收益率分布的正态性。我们发现,正态分布并不是一个很好的股票回报模型,即使是几年的数据。此外,我们建议使用拉普拉斯分布作为每日股票收益的模型。引言对许多投资者、投资组合经理和其他人来说,建立他们投资的回报模型,尤其是股票的回报模型是非常有意义的。然而,与任何财务建模问题一样,将模型与股票回报(即每日回报)相匹配是困难的,因为回报模式可能会由于对股票价格或更普遍的市场的许多内部和外部影响而发生巨大变化。因此,我们面临的任务是建立一个灵活但准确的模型,该模型将长期、更稳定的趋势和短期、难以预测的趋势都考虑在内。一个简单的解决方案是忽略异常值,关注更可能发生的事件。使用普通或高斯模型计算每日股票回报率就是这样一种解决方案。
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2022-6-24 05:52:05
许多入门级课程教学生在长期建模时使用每日股票收益的正态近似值,但即使是数学金融领域一些最有影响力的名字也同意每日收益不在正态分布范围内。1虽然在许多情况下,每日股票收益的分布往往是对称的,但分布也有厚尾,这意味着观察极端情况的可能性更大(图1)。图1-主要股票指数的日收益柱状图。数据取自雅虎财经,可追溯至2012年1月。注意,分布尾部附近有多个观测值。在本文中,我们考察了三大股市指数——标准普尔500指数、道琼斯工业平均指数和纳斯达克综合指数的日收益率分布。利用众所周知的正态性测度,我们发现每日收益率的分布不是正态的。此外,我们认为拉普拉斯分布或双指数分布更适合于日收益率模型,因为它与厚尾对称。方法每日收益和拉普拉斯分布的计算虽然对数收益法在财务建模中很常见,但本文计算并使用了简单的每日收益。允许 是当时股票的简单回报,  是当时股票/指数的价格或价值, 和 是当时股票/指数的价格或价值  . 然后  我们还澄清了拉普拉斯分布的定义和参数,我们使用拉普拉斯分布来模拟每日股票收益。随机变量 如果其概率密度函数为: 哪里 是分布的中心,并且 是分布的规模。
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2022-6-24 05:52:08
根据文献,我们用样本中位数估计中心,用中位数的平均绝对偏差估计量表:倾斜、峰度和Shapiro-Wilk为了数值评估每日股票回报的正态性,我们转向概率分布的三阶和四阶矩-倾斜和峰度-以及可靠的统计测试,如Shapiro-Wilk正态性测试。如果是随机变量 具有概率密度函数, 然后通过积分2:(歪斜)计算歪斜和峰度  (峰度)  我们预计正态分布的偏斜和峰度(Fisher定义)非常接近于零。除了偏斜和峰度之外,通过Shapiro-Wilk3检验进行的假设检验可以提供支持或反对正态性的证据。Shapiro-Wilk统计,, 计算公式:   哪里 是从样本顺序统计的平均值、方差和协方差生成的常数 来自正态分布, 是 订单统计,以及 是样本平均值。根据这一统计数据,我们计算了p值并进行了假设检验,其中无效假设是样本的分布是正态的。为了高效计算,我们使用Python中的SciPy4统计数据包和NumPy5随机数据包进行采样。SciPy的统计软件包包括各种各样的统计分布、测试等,它们很容易用于统计建模和分析。同样,NumPy提供了伪随机数生成和从各种分布中采样。
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2022-6-24 05:52:11
SciPy用于计算偏斜、峰度、Shapiro-Wilk检验统计量和p值,而NumPy用于从正态分布和拉普拉斯分布生成随机样本。结果我们发现了强有力的证据,反对日收益率在数字和图形上均服从正态分布的假设。对偏斜、峰度和Shapiro-Wilk检验统计量以及相关p值的计算表明,主要股指的日收益率偏离了正态分布的预期特性(表1)。以标准正态分布为基准,偏斜、峰度、检验统计量(W)和p值的差异非常明显。表1-历史回报数据中的偏斜、峰度和正态性度量。标准正态分布被用作每日股票收益率分布特性的基准比较。从上到下,计算的样本量为N=5000、1879、1879和1879。所有股票收益数据均取自雅虎财经,并可追溯至2012年1月。表1展示了每日股票收益率分布的非正态性,但正如我们在图1中看到的那样,分布是相当对称的。将数据拟合为正态分布和拉普拉斯分布,我们比较了数据的经验累积分布函数(ECDF)与拟合模型的累积分布函数(CDF)(图2)。我们看到,正态近似不包括异常值,它也不适合其他数据以及拉普拉斯近似。拉普拉斯既能捕捉到异常值,又能更好地与数据进行整体拟合。图2–(从左到右)标准普尔500指数、道琼斯工业平均指数和纳斯达克综合指数的经验累积分布函数,采用正态和拉普拉斯近似。
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2022-6-24 05:52:14
正态模型和拉普拉斯模型分别与三个股指及其CDF的数据进行拟合,, 根据原始数据的ECDF绘制。结论我们对主要股票指数的每日收益率的调查表明,使用正态近似模型收益率会遗漏大量有关数据的有价值信息,SampleSkewKurtosisWp–价值标准正态分布0.0273-0.14460.99950.2256标准普尔500指数-0.34313.24650.95571.9151E-23道琼斯工业平均指数-0.34803.49690.95642.8225E-23纳斯达克综合指数-0.35272.72560.96261.2728E-21特别是在一天内观察到非常积极或非常消极回报的机会。这一事实的数字和图形表示迫使我们超越正常模型。我们提供拉普拉斯分布作为模型日收益率的一个很好的替代品,因为它是对称的,并且具有厚尾。这种分布更适合股票市场的回报,它让业内的专业人士能够获得更现实的每日回报预期。然而,正如我们之前所说,没有一个模型是完美的。我们建议未来的工作探索极值分布或厚尾分布,这些分布提供了与正态分布(对称)和拉普拉斯分布(对称和厚尾)相似的框架。此外,拉普拉斯分布的概率密度函数是连续的,但在其中心不可微,这允许进一步研究数学上表现良好的函数,以模拟股票回报的行为。也就是说,拉普拉斯模型是建立更精确的每日股票回报模型的第一步,它或其他一些极值分布提供了对股票市场数据更可靠的描述。参考文献[1]Fama,E.,和French,K.(2012)。
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