Ogólnopolska Konferencja Aktuarialna Zagadnienia aktuarialne teoria i praktyka Warszawa, IE SGH 2009

Podobne dokumenty
Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

N ma rozkład Poissona z wartością oczekiwaną równą 100 M, M M mają ten sam rozkład dwupunktowy o prawdopodobieństwach:

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Zadanie 1. O rozkładzie pewnego ryzyka X posiadamy następujące informacje: znamy oczekiwaną wartość nadwyżki ponad 20:

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Zadanie 1. Liczba szkód N w ciągu roku z pewnego ryzyka ma rozkład geometryczny: k =

01. dla x 0; 1 2 wynosi:

z przedziału 0,1 liczb dodatnich. Rozważmy dwie zmienne losowe:... ma złożony rozkład dwumianowy o parametrach 1,q i, gdzie X, wszystkie składniki X

dla t ściślejsze ograniczenie na prawdopodobieństwo otrzymujemy przyjmując k = 1, zaś dla t > t ściślejsze ograniczenie otrzymujemy przyjmując k = 2.

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Agata Boratyńska Statystyka aktuarialna... 1

Parametr Λ w populacji ubezpieczonych ma rozkład dany na półosi dodatniej gęstością: 3 f

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Zadanie 1. Ilość szkód N ma rozkład o prawdopodobieństwach spełniających zależność rekurencyjną:

Zadanie 1. są niezależne i mają rozkład z atomami: ( ),

Proces Poissona. Proces {N(t), t 0} nazywamy procesem zliczającym jeśli N(t) oznacza całkowitą liczbę badanych zdarzeń zaobserwowanych do chwili t.

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Zadanie 1. Zmienne losowe X 1, X 2 są niezależne i mają taki sam rozkład z atomami:

Kwantyle. Kwantyl rzędu p rozkładu prawdopodobieństwa to taka liczba x p. , że. Możemy go obliczyć z dystrybuanty: P(X x p.

Pojęcie szeregu nieskończonego:zastosowania do rachunku prawdopodobieństwa wykład 1

Proces rezerwy w czasie dyskretnym z losową stopą procentową i losową składką

Rachunek Prawdopodobieństwa Anna Janicka

Biostatystyka, # 3 /Weterynaria I/

Statystyka aktuarialna i teoria ryzyka, model indywidualny i zespołowy, rozkłady złożone

System bonus-malus z mechanizmem korekty składki

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Wstęp do rachunku prawdopodobieństwa. Cz. 2 / William Feller. wyd. 4, dodr. 3. Warszawa, Spis treści

Rozkład wykładniczy. Proces Poissona.

LIV Egzamin dla Aktuariuszy z 4 października 2010 r. Część III

Zmienne losowe. dr Mariusz Grządziel Wykład 12; 20 maja 2014

Podstawy Informatyki Elementy teorii masowej obsługi

Prawdopodobieństwo i statystyka

MODELE STOCHASTYCZNE Plan wykładu

2. Wykaż, że moment pierwszego skoku w procesie Poissona. S 1 := inf{t : N t > 0} jest zmienną losową o rozkładzie wykładniczym z parametrem λ.

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka

Funkcje charakterystyczne zmiennych losowych, linie regresji 1-go i 2-go rodzaju

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa III - 1

WYKŁAD 6. Witold Bednorz, Paweł Wolff. Rachunek Prawdopodobieństwa, WNE, Uniwersytet Warszawski. 1 Instytut Matematyki

Sieci Mobilne i Bezprzewodowe laboratorium 2 Modelowanie zdarzeń dyskretnych

Metody oceny ryzyka operacyjnego

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 4 Przekształcenia zmiennej losowej, momenty

2. Wykaż, że moment pierwszego skoku w procesie Poissona. S 1 := inf{t : N t > 0} jest zmienną losową o rozkładzie wykładniczym z parametrem λ.

Ważne rozkłady i twierdzenia

Prawdopodobieństwo i statystyka

W rachunku prawdopodobieństwa wyróżniamy dwie zasadnicze grupy rozkładów zmiennych losowych:

Modelowanie zależności. Matematyczne podstawy teorii ryzyka i ich zastosowanie R. Łochowski

Wykład 11: Martyngały: Twierdzenie o zbieżności i Hoeffdinga

WYKŁADY Z RACHUNKU PRAWDOPODOBIEŃSTWA I wykład 2 i 3 Zmienna losowa

Wpływ macierzy przejścia systemu bonus-malus ubezpieczeń komunikacyjnych OC na jego efektywność taryfikacyjną

Lista zadania nr 7 Metody probabilistyczne i statystyka studia I stopnia informatyka (rok 2) Wydziału Ekonomiczno-Informatycznego Filia UwB w Wilnie

PRAWDOPODOBIEŃSTWO. ZMIENNA LOSOWA. TYPY ROZKŁADÓW

Przykład 1 W przypadku jednokrotnego rzutu kostką przestrzeń zdarzeń elementarnych

Testy dla dwóch prób w rodzinie rozkładów normalnych

Wykład 12 ( ): Testy dla dwóch prób w rodzinie rozkładów normalnych

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 2 - statystyka opisowa cd

MUMIO Lab 6 (składki, kontrakt stop-loss)

Wstęp do rachunku prawdopodobieństwa. Cz. 1 / William Feller. wyd. 6, dodr. 4. Warszawa, Spis treści

Ważne rozkłady i twierdzenia c.d.

zadania z rachunku prawdopodobieństwa zapożyczone z egzaminów aktuarialnych

21 maja, Mocna własność Markowa procesu Wienera. Procesy Stochastyczne, wykład 13, T. Byczkowski, Procesy Stochastyczne, PPT, Matematyka MAP1126

1 Warunkowe wartości oczekiwane

Lista 1. Procesy o przyrostach niezależnych.

Ćwiczenia 7 - Zmienna losowa i jej rozkład. Parametry rozkładu.

PODSTAWOWE ROZKŁADY PRAWDOPODOBIEŃSTWA. Piotr Wiącek

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

Monte Carlo, bootstrap, jacknife

Spacery losowe generowanie realizacji procesu losowego

Modele i wnioskowanie statystyczne (MWS), sprawozdanie z laboratorium 1

PROCESY STOCHASTYCZNE. PEWNE KLASY PROCESÓW STOCHASTYCZNYCH Definicja. Procesem stochastycznym nazywamy rodzinę zmiennych losowych X(t) = X(t, ω)

Algorytmy MCMC (Markowowskie Monte Carlo) dla skokowych procesów Markowa

Metody Rozmyte i Algorytmy Ewolucyjne

Wynik pomiaru jako zmienna losowa

Modele długości trwania

Prawdopodobieństwo i statystyka

Na podstawie dokonanych obserwacji:

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r. ma złożony rozkład Poissona. W tabeli poniżej podano rozkład prawdopodobieństwa ( )

Wykład 4. Plan: 1. Aproksymacja rozkładu dwumianowego rozkładem normalnym. 2. Rozkłady próbkowe. 3. Centralne twierdzenie graniczne

STOCHASTYCZNY MODEL BEZPIECZEŃSTWA OBIEKTU W PROCESIE EKSPLOATACJI

O ŚREDNIEJ ARYTMETYCZNEJ I MEDIANIE

4,5. Dyskretne zmienne losowe (17.03; 31.03)

Prognozowanie i Symulacje. Wykład I. Matematyczne metody prognozowania

STATYSTYKA MATEMATYCZNA. rachunek prawdopodobieństwa

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 4 - zagadnienie estymacji, metody wyznaczania estymatorów

Szacowanie optymalnego systemu Bonus-Malus przy pomocy Pseudo-MLE. Joanna Sawicka

f(x)dx gdy a, b (0, 100), f(x) = exp( 1

Dyskretne zmienne losowe

P (A B) = P (A), P (B) = P (A), skąd P (A B) = P (A) P (B). P (A)

Wykład z analizy danych: powtórzenie zagadnień z rachunku prawdopodobieństwa

Rozdział 2: Metoda największej wiarygodności i nieliniowa metoda najmniejszych kwadratów

Literatura. Leitner R., Zacharski J., Zarys matematyki wyŝszej dla studentów, cz. III.

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 3 - model statystyczny, podstawowe zadania statystyki matematycznej

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 9 i 10 - Weryfikacja hipotez statystycznych

Niech X i Y będą niezależnymi zmiennymi losowymi o rozkładach wykładniczych, przy czym Y EX = 4 i EY = 6. Rozważamy zmienną losową Z =.

Zadania z Rachunku Prawdopodobieństwa II Podaj przykład rozkładów prawdopodobieństwa µ n, µ, takich, że µ n µ,

7. Estymacja parametrów w modelu normalnym( ) Pojęcie losowej próby prostej

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

Transkrypt:

Rafał M. Łochowski Szkoła Główna Handlowa w Warszawie O pewnym modelu pojawiania się szkód Ogólnopolska Konferencja Aktuarialna Zagadnienia aktuarialne teoria i praktyka Warszawa, IE SGH 2009

Modele pojawiania się szkód Model Poissona Zalety: brak pamięci, możliwość modelowania intensywności pojawiania się szkód w czasie za pomocą funkcji intensywności Wady: brak możliwości modelowania intensywności w zależności od liczby zaistniałych szkód Model Sparre-Andersena (proces odnowy) Zalety uogólnienie jednorodnego procesu Poissona, inne niż niejednorodny proces Poissona czy nawet proces Coxa Wady brak możliwości modelowania intensywności w zależności od liczby zaistniałych szkód (jak w przypadku procesu Poissona), co więcej - brak możliwości modelowania liczby szkód w czasie

Założenia prowadzące do pewnego innego modelu 1. W portfelu firmy ubezpieczeniowej znajduje się n niezależnych ryzyk 2. Każde ryzyko może wygenerować dokładnie jedną szkodę, po czym wygasa 3. Prawdopodobieństwo zajścia szkody w przedziale [t, t+ ] (po warunkiem, że nie zaszła wcześniej) zależy tylko od i jest takie samo dla każdego z ryzyk

Wnioski płynące z założeń Z założenia 3. wynika, że czas oczekiwania na szkodę wygenerowaną przez pojedyncze, i-te ryzyko, T i, jest wykładniczy z takim samym parametrem λ dla każdego z ryzyk Z niezależności ryzyk wynika, że czasy oczekiwania są niezależne

Wnioski, c.d. Niech T (1) T (2) T (n) będą statystykami pozycyjnymi ciągu T 1, T 2,..., T n T (i) moment napłynięcia i-tej szkody Łatwo można udowodnić (Feller, T. II), że czasy między kolejnymi szkodami T (1) ~ Exp(nλ), T (2) -T (1) ~ Exp((n-1)λ),., T (n) -T (n-1) ~ Exp(λ) są niezależnymi zmiennymi losowymi

Proces liczby szkód Niech L t = max{k: T (k) t} oznacza liczbę szkód, które napłynęły do momentu t Bardzo łatwo udowodnić, że L t ~ Bin(n, 1-exp(-λt)) Wniosek nie jest to ani proces Poissona ani proces Sparre-Andersena! (warunkowany, że liczba szkód nie przekracza n)

Parę rysunków

Własności procesu liczby szkód Proces nie ma przyrostów niezależnych Jest to proces Markowa (co wynika z braku pamięci rozkładu wykładniczego) o następujących prawdopodobieństwach przejścia (L t_k L t_k-1 L t_1,l t_2,,l t_k-1 )~ Bin(n- L t_k-1, 1-exp(-λ(t k -t k-1 )) Obserwacja: gdy n, λ n λ 0, wówczas nasz proces zbiega (w jakim sensie?) do procesu Poissona o intensywności λ 0

Uogólnienie modelu Niech 1 ~ Exp(λ 1 ), 2 ~ Exp(λ 2 ),, n ~ Exp(λ n ) będą niezależnymi zmiennymi losowymi Niech T (1) = 1, T (2) = 1 + 2,.., T (n) = 1 + 2 + + n Uwaga: T (i) nie jest statystyką pozycyjną! Uwaga: dopuszczamy n= i są czasami między kolejnymi szkodami T (i) są momentami pojawiania się kolejnych szkód

Uogólnienie modelu, c.d. Ponownie, niech M t = max{k: T (k) t} oznacza liczbę szkód, które napłynęły do momentu t (M t czysty proces urodzin) Rozkład zmiennej M t? λ 1 = λ 2 = = λ, (M t ) - proces Poissona λ 1 = λn,λ 2 = λ(n-1),,λ n = λ, (M t ) nasz model λ 1 = λ,λ 2 = 2λ,, - (M t ) proces Yule a (M t ma rozkład geometryczny, Feller, T. I)

Rozkład M t dla dowolnych λ 1, λ 2 W ogólnym przypadku rozkład M t można najprościej otrzymać za pomocą metody Monte Carlo Przykład: t=1, (λ 1,λ 2,,λ 10 ) = (3,1,4,1.5,9,2,6,5.3,8,9.7) Histogram of sample of M_1 vs. its distribution 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n

Dynamika procesu (M t ) Oznaczmy P(M t =k)=:p(k;t;λ 1,λ 2, ) Proces (M t ) jest procesem Markowa t Proces (M t ) nie ma niezależnych przyrostów, lecz P(M t_k -M t_k-1 =k M t_k-1 =m,,m t_1 ) =P(k; t k -t k-1 ; λ m,λ m+1, )

Proces (M t ) - uwagi Dla n= nie jest jasne czy zdefiniowany proces nie eksploduje (z niezerowym prawdopodobieństwem napłynie nieskończona liczba szkód) Można podać analityczne formuły na P(k;t;λ 1,λ 2, ), formuły te są jednak skomplikowane i numerycznie niestabilne Zachodzi pytanie o przydatność uogólnionego modelu do modelowania pojawiania się szkód

Problem eksplozji i istnienia momentów procesu (M t ) Warunek konieczny i wystarczający na brak eksplozji (Feller, T. I) 1 λ =+ Warunek wystarczający na istnienie momentu rzędu p 1 dla pewnego k= 1 k k p 1 ( )( ) ( ) k= 1 1 + α/ λ 1 + α/ λ...1 + α/ λ 1 2 2 α>0 =+

Formuły analityczne Jeżeli λ,..., λ są parami różne, wówczas 1 n P k k 1 exp = = x ( M k) ( ) ( tx) i i t j k j= 1 i= 1 x x x i j i j = 1, j i ( ) k+ 1 k+ 1 1 exp tx i i i j i j= 1, j i ( ) x, dlak 1,2,..., n 1 j = k+ 1 j= 1 i= 1 x x x Formuły te można uzyskać za pomocą metod odwrotnej transformaty Fouriera i rachunku residuów

Zastosowanie formuł obliczanie rozkładów (λ 1,λ 2,,λ 10 ) = (3,1,4,1.5,9,2,6,5.3,8,9.7), t=0.2, t=0.6 Distribution of M_t, t=0.2 Distribution of M_t, t=0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n

Zastosowanie formuł obliczenie rozkładów, c. d. (λ 1,λ 2,,λ 10 ) = (3,1,4,1.5,9,2,6,5.3,8,9.7), t =1, t=1.8 Distribution of M_t, t=1 0.25 Distribution of M_t, t=1.8 0.4 0.3 0.2 0.2 0.15 0.1 0.1 0.05 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n

Zastosowanie formuł obliczenie rozkładów, c. d. (λ 1,λ 2,,λ 10 ) = (3,1,4,1.5,9,2,6,5.3,8,9.7), t =2.6, t=3.4 0.3 0.25 0.2 Distribution of M_t, t=2.6 0.5 0.4 Distribution of M_t, t=3.4 0.15 0.3 0.1 0.2 0.05 0.1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 n

Ewolucja wartości oczekiwanej 10 Evolution of EHM_t L 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 t

Ewolucja wariancji 10 Evolution of VarHM_tL 8 6 4 2 2 4 6 8 t

Uwagi nt. przydatności Rodzina możliwych rozkładów zmiennych M t jest bardzo bogata i obejmuje rozkłady o skończonej jak i o nieskończonej liczbie wartości Czyste procesy urodzin pozwalają na modelowanie intensywności napływania szkód w zależności od dotychczasowej ich liczby Wydaje się jednak, że sama rodzina czystych procesów urodzin może być niewystarczająca. Propozycja bardziej adekwatnym modelem może być uogólnienie czystego procesu urodzin, w którym λ 1, λ 2 jest łańcuchem Markowa.

Bibliografia Cox, D. R., Renewal Theory, Methuen & Co. 1962 Łochowski, R. On certain model of claim arrival, http://akson.sgh.waw.pl/~rlo cho/lochowskiwiem09.pdf

Pytania, komentarze? DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!