Optymalne portfele inwestycyjne

Podobne dokumenty
3. Optymalizacja portfela inwestycyjnego Model Markowitza Model jednowskaźnikowy Sharpe a Model wyceny aktywów kapitałowych CAPM

Metoda momentów i kwantyli próbkowych. Wrocław, 7 listopada 2014

dr hab. Renata Karkowska 1

PROGRAMOWANIE NIELINIOWE

Spis treści 3 SPIS TREŚCI

Teoria preferencji i jej alternatywy

Prawdopodobieństwo i statystyka

Teoria portfelowa H. Markowitza

Statystyka i eksploracja danych

Inne kryteria tworzenia portfela. Inne kryteria tworzenia portfela. Poziom bezpieczeństwa. Analiza i Zarządzanie Portfelem cz. 3. Dr Katarzyna Kuziak

Portfel inwestycyjny. Aktywa. Bilans WPROWADZENIE. Tomasz Chmielewski 1. Kapitał. Zobowiązania. Portfel inwestycyjny 2. Portfel inwestycyjny 3

Inwestycje finansowe. Wycena obligacji. Stopa zwrotu z akcji. Ryzyko.

Porównanie metod szacowania Value at Risk

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

O PEWNEJ STRATEGII ZARZĄDZANIA PORTFELEM. TEORIA I PRZYKŁAD PORTFELA SPÓŁEK Z SEKTORA SPOŻYWCZEGO

dr hab. Renata Karkowska 1

β i oznaczmy współczynnik Beta i-tego waloru, natomiast przez β w - Betę całego portfela. Wykaż, że prawdziwa jest następująca równość

Rozdziaª 10: Portfel inwestycyjny

Modele wyceny ryzykownych aktywów CAPM

Definicja 1 Statystyką nazywamy (mierzalną) funkcję obserwowalnego wektora losowego

zadania z rachunku prawdopodobieństwa zapożyczone z egzaminów aktuarialnych

Postawy wobec ryzyka

Metody systemowe i decyzyjne w informatyce

Wykład 6 Estymatory efektywne. Własności asymptotyczne estym. estymatorów

Metody systemowe i decyzyjne w informatyce

... i statystyka testowa przyjmuje wartość..., zatem ODRZUCAMY /NIE MA POD- STAW DO ODRZUCENIA HIPOTEZY H 0 (właściwe podkreślić).

Estymacja przedziałowa - przedziały ufności dla średnich. Wrocław, 5 grudnia 2014

Spis treści Rozdział 1. Rynek finansowy Rozdział 2. Papiery wartościowe o stałym dochodzie Rozdział 3. Struktura terminowa stóp procentowych

Wykład 1 Próba i populacja. Estymacja parametrów z wykorzystaniem metody bootstrap

Metody systemowe i decyzyjne w informatyce

Zarządzanie portfelem inwestycyjnym

Rynek, opcje i równania SDE

Stopę zbieżności ciagu zmiennych losowych a n, takiego, że E (a n ) < oznaczamy jako a n = o p (1) prawdopodobieństwa szybciej niż n α.

Estymacja parametrów rozkładu cechy

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

Rozpoznawanie obrazów

Powtórzenie wiadomości z rachunku prawdopodobieństwa i statystyki.

WYKŁADY ZE STATYSTYKI MATEMATYCZNEJ wykład 7 i 8 - Efektywność estymatorów, przedziały ufności

Wykład 10 Estymacja przedziałowa - przedziały ufności dla średn

ZASTOSOWANIE MODELU BLACKA-LITTERMANA DO WYBORU PORTFELA INWESTYCYJNEGO

4 Szczegóły dotyczące konstrukcji portfela aktywów przedstawiono w punkcie 4. 5 Por. Statman M., How Many Stocks Make a Diversified

Ważne rozkłady i twierdzenia c.d.

METODY ESTYMACJI PUNKTOWEJ. nieznanym parametrem (lub wektorem parametrów). Przez X będziemy też oznaczać zmienną losową o rozkładzie

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

Streszczenia referatów

Agata Boratyńska Statystyka aktuarialna... 1

1. Klasyfikacja stóp zwrotu 2. Zmienność stóp zwrotu 3. Mierniki ryzyka 4. Mierniki wrażliwości wyceny na ryzyko rynkowe

ZESZYTY NAUKOWE UNIWERSYTETU SZCZECIŃSKIEGO NR NNN FINANSE, RYNKI FINANSOWE, UBEZPIECZENIA NR FF 2013

O ŚREDNIEJ STATYSTYCZNEJ

Statystyka matematyczna

Jądrowe klasyfikatory liniowe

Metoda najmniejszych kwadratów

Zarządzanie ryzykiem. Opracował: Dr inŝ. Tomasz Zieliński

O PEWNEJ WŁASNOŚCI ZBIORU MINIMALNEGO RYZYKA

ANALIZA I ZARZADZANIE PORTFELEM. Specjalista ds. Analiz Giełdowych Łukasz Porębski

Excel i VBA w analizach i modelowaniu finansowym Pomiar ryzyka. Pomiar ryzyka

Stacjonarne procesy gaussowskie, czyli o zwiazkach pomiędzy zwykła

Modelowanie rynków finansowych

Daniel Papla Akademia Ekonomiczna we Wrocławiu

Zarządzanie ryzykiem finansowym

Statystyka matematyczna. Wykład III. Estymacja przedziałowa

CU Gwarancja Nowe Horyzonty

Czasowy wymiar danych

1 Gaussowskie zmienne losowe

WYKŁAD: Szeregi czasowe I. Zaawansowane Metody Uczenia Maszynowego

Prawdopodobieństwo i statystyka

Prawdopodobieństwo i statystyka

Ubezpieczenia majątkowe

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

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

SIGMA KWADRAT CZWARTY LUBELSKI KONKURS STATYSTYCZNO-DEMOGRAFICZNY

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

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

Podstawowe definicje dotyczące zarządzania portfelowego

Spis treści. Przedmowa... XI. Rozdział 1. Pomiar: jednostki miar Rozdział 2. Pomiar: liczby i obliczenia liczbowe... 16

Matematyka z el. statystyki, # 6 /Geodezja i kartografia II/

SIMR 2017/18, Statystyka, Przykładowe zadania do kolokwium - Rozwiązania

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

Metody probabilistyczne

Rynek akcji. Jeden z filarów rynku kapitałowego (ok 24% wartości i ok 90% PKB globalnie) Źródło: (dn.

Matematyka ubezpieczeń majątkowych r.

WYKŁAD 1 Inwestycje, środowisko inwestycyjne, proces inwestycyjny

Analiza inwestycji i zarządzanie portfelem SPIS TREŚCI

Prawdopodobieństwo i statystyka r.

II ETAP EGZAMINU EGZAMIN PISEMNY

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

1.1 Wstęp Literatura... 1

A C T A U N I V E R S I T A T I S L O D Z I E N S I S ROZKŁAD STÓ P ZW ROTU PORTFELI AKCJI ZBUDOWANYCH W OPARCIU O SEM IW ARIANCJĘ

Podstawowe modele probabilistyczne

12DRAP - parametry rozkładów wielowymiarowych

Hipotezy proste. (1 + a)x a, dla 0 < x < 1, 0, poza tym.

Natalia Neherbecka. 11 czerwca 2010

Wartość oczekiwana Mediana i dominanta Wariancja Nierówności związane z momentami. Momenty zmiennych losowych Momenty wektorów losowych

Metoda mnożników Lagrange a i jej zastosowania w ekonomii

Statystyczna analiza danych

Wyznaczanie symulacyjne granicy minimalnej w portfelu Markowitza

RYZYKO INWESTYCJI W SPÓŁKI GIEŁDOWE SEKTORA ENERGETYCZNEGO

STATYSTYKA MATEMATYCZNA WYKŁAD października 2009

Komputerowa analiza danych doświadczalnych

O ŚREDNIEJ ARYTMETYCZNEJ I MEDIANIE

Transkrypt:

Dariusz Zawisza Instytut Matematyki UJ 10 maj 2012

Problem Rozwiązanie problemu Aktywa wolne od ryzyka Estymacja parametrów Pomiar ryzyka

Oznaczenia (Ω, F, P) - przestrzeń probablistyczna, r i := S1 i S0 i Si 0 losowa), - stopa zwrotu z i - tej akcji w danym okresie (zmienna r := (r 1, r 2,..., r n ), µ i := Er i - oczekiwana stopa zwrotu z i-tej akcji, σ i,j := Cov(r i, r j ) 1 i n, 1 j n, σ - sciśle dodatnio określona macierz kowariancji.

Portfel inwestycyjny w i - procent kapitału zainwestowany w i - tą akcję, w := (w 1, w 2,..., w n ) - portfel inwestycyjny, r w = w 1 r 1 + w 2 r 2 +... + w n r n - stopa zwrotu z portfela, µ w := Er w = w 1 µ 1 + w 2 µ 2 +... + w n µ n = µw T - oczekiwana stopa zwrotu z portfela, σ w,w := Var(r w ) = n i,j=1 w iw j σ i,j = wσw T - wariancja portfela.

Dlaczego wariancja? Jedna z możliwych definicji ryzyka brzmi: Ryzyko to możliwość uzyskania efektu różnego od oczekiwanego. Jako miarę tak rozumianego ryzyka przyjmuje się często wariancję: Var(X ) = E(X EX ) 2, względnie odchylenie standardowe Var(X ).

Dywersyfikacja r 1 - stopa zwrotu pierwszej akcji, r 2 - stopa zwrotu drugiej akcji, σ 2,2 = σ 1,1, σ 1,2 = 0, w (0, 1) - procent kapitału zainwestowany w pierwszą akcję, r w - stopa zwrotu z portfela, Var(r w ) = w 2 σ 1,1 +(1 w) 2 σ 2,2 +2w(1 w)σ 1,2 = (w 2 +(1 w) 2 )σ 1,1.

Problem Markowitza θ > 0 - parametr awersji do ryzyka. Zmaksymalizować: Er w 1 2θ Var(r w ) przy warunku ograniczającym w 1 + w 2 +... w n = 1. Autor problemu: Harry Markowitz: ( publikacja w roku 1952), Nagroda Nobla - 1990.

Rozwiązanie problemu θ > 0 - ustalony parametr awersji do ryzyka. Rozwiązanie wykorzystuje mnożniki Lagrange a: Dla każdego λ znaleźć w (λ), które maksymalizuje funkcję G(w, λ) = µw T 1 2θ wσw T λ(w 1 + w 2 +... + w n ),

Rozwiązanie problemu θ > 0 - ustalony parametr awersji do ryzyka. Rozwiązanie wykorzystuje mnożniki Lagrange a: Dla każdego λ znaleźć w (λ), które maksymalizuje funkcję G(w, λ) = µw T 1 2θ wσw T λ(w 1 + w 2 +... + w n ), Wyznaczyć taki parametr λ, dla którego w 1 (λ) + w 2 (λ) +... + w n (λ) = 1.

Rozwiązanie problemu c. d. Należy zatem rozwiązać układ równań w 1 σ 1,1 + w 2 σ 1,2 +... + w n σ 1,n = θ(µ 1 λ), w 1 σ 2,1 + w 2 σ 2,2 +... + w n σ 2,n = θ(µ 2 λ),. w 1 σ n,1 + w 2 σ n,2 +... + w n σ n,n = θ(µ n λ), w 1 + w 2 +... + w n = 1.

Rozwiązanie problemu c. d. Należy zatem rozwiązać układ równań w 1 σ 1,1 + w 2 σ 1,2 +... + w n σ 1,n = θ(µ 1 λ), w 1 σ 2,1 + w 2 σ 2,2 +... + w n σ 2,n = θ(µ 2 λ),. w 1 σ n,1 + w 2 σ n,2 +... + w n σ n,n = θ(µ n λ), w 1 + w 2 +... + w n = 1. Z pierwszych n równań otrzymujemy rozwiązanie w postaci macierzowej w T = θσ 1( µ λ1 ) T, 1 := (1, 1,..., 1). Ostatnie równanie oznacza, że θ1σ 1( µ λ1 ) T = 1, czyli λ = 1σ 1 µ T 1 θ 1σ 1 1 T.

Granica efektywna Rozwiązujemy problem Markowitza, dla każdego parametru awersji do ryzyka θ. Dla każdego rozwiązania obliczamy E θ - wartość oczekiwaną portfela optymalnego i Var θ - odchylenie standardowe. Granica efektywna (ang. efficient frontier) to krzywa o parametryzacji θ ( Varθ, E θ ).

Twierdzenie o dwóch portfelach w - portfel optymalny dla parametru awersji do ryzyka θ, ŵ - portfel optymalny dla parametru awersji do ryzyka ˆθ.

Twierdzenie o dwóch portfelach w - portfel optymalny dla parametru awersji do ryzyka θ, ŵ - portfel optymalny dla parametru awersji do ryzyka ˆθ. Tworzymy nowy portfel: w α := αw + (1 α)ŵ, α < 1.

Twierdzenie o dwóch portfelach w - portfel optymalny dla parametru awersji do ryzyka θ, ŵ - portfel optymalny dla parametru awersji do ryzyka ˆθ. Tworzymy nowy portfel: w α := αw + (1 α)ŵ, α < 1. Tak stworzony portfel jest rozwiązaniem układu w 1 σ 1,1 + w 2 σ 1,2 +... w n σ 1,n = (αθ + (1 α)ˆθ)(µ 1 λ(α)), w 1 σ 2,1 + w 2 σ 2,2 +... w n σ 2,n = (αθ + (1 α)ˆθ)(µ 2 λ(α)),. w 1 σ n,1 + w 2 σ n,2 +... w n σ n,n = (αθ + (1 α)ˆθ)(µ n λ(α)), w 1 + w 2 +... + w n = 1.

Twierdzenie o dwóch portfelach c. d. Wniosek I: w α jest rozwiązaniem optymalnym dla parametru awersji do ryzyka równego αθ + (1 α)ˆθ. Wniosek II: Dla dowolnego parametru θ istnieje takie α, że θ = αθ + (1 α)ˆθ. Twierdzenie Istnieją dwa portele efektywne takie, że wykorzystując różne ich kombinacje można znaleźć dowolny inny portfel efektywny.

Problem równoważny I L(w, θ) = Er w 1 2θ Var(r w ) jest funkcją Lagrange a dla problemu: zmaksymalizować przy warunku ograniczającym Er w Var(r w ) h.

Problem równoważny II L(w, θ) = Er w 1 2θ Var(r w ) = 1 [ ] Var(rw ) 2θEr w 2θ jest funkcją Lagrange a dla problemu: zminimalizować Var(r w ) przy warunku ograniczającym Er w = R.

Gdy krótka sprzedaż jest zabroniona Możliwy do rozwiazania jest nastepujący problem: Zmaksymalizować: Er w 1 2θ Var(r w ) przy warunku ograniczającym w 1 + w 2 +... w n = 1, w i 0, 1 i n.

Optymalizacja z aktywami wolnymi od ryzyka r 0 - stopa wolna od ryzyka ( Var(r 0 ) = 0), w = (w 0, w) = (w 0, w 1,..., w n ) - portfel inwestycyjny. Problem: zmaksymalizować H(w, θ) := r 0 w 0 + µ w T 1 T wσ w 2θ przy warunkach ograniczających w 0 + w 1 + w 2 +... + w n = 1.

Aktywa wolne od ryzyka - rozwiązanie Wyliczając w 0 z ostatniego równania i podstawiając do funkcji H ( eliminacja warunku ograniczającego) H( w, θ) := r 0 (1 w 1 w 2... w n ) + µ w T 1 2θ wσ w T. Różniczkując otrzymujemy układ równań w 1 σ 1,1 + w 2 σ 1,2 +... + w n σ 1,n = θ(µ 1 r 0 ), w 1 σ 2,1 + w 2 σ 2,2 +... + w n σ 2,n = θ(µ 2 r 0 ),. w 1 σ n,1 + w 2 σ n,2 +... + w n σ n,n = θ(µ n r 0 ).

Aktywa wolne od ryzyka - rozwiązanie c. d. Rozwiązanie problemu: w T = θσ 1( µ T r 0 1 T ), w 0 = 1 θ1σ 1( µ T r 0 1 T ). Oczekiwana stopa zwrotu i wariancja portfela efektywnego: (w zależności od parametru awersji do ryzyka θ) µ w (θ) = r 0 w 0 + µ w T = r 0 + θ(µ r 0 1)σ 1( µ T r 0 1 T ), σww (θ) = (µ wσ w T = θ r0 1 ) σ 1( µ T r 0 1 ) T.

Aktywa wolne od ryzyka - granica efektywna Wniosek: Po wprowadzeniu aktywów wolnych od ryzyka granica efektywna ma kształt lini prostej.

Twierdzenie o jednym portfelu ŵ - portfel optymalny dla parametru awersji do ryzyka ˆθ.

Twierdzenie o jednym portfelu ŵ - portfel optymalny dla parametru awersji do ryzyka ˆθ. Tworzymy nowy portfel w α := α(1, 0, 0,..., 0) + (1 α)ŵ, α < 1.

Twierdzenie o jednym portfelu ŵ - portfel optymalny dla parametru awersji do ryzyka ˆθ. Tworzymy nowy portfel w α := α(1, 0, 0,..., 0) + (1 α)ŵ, α < 1. Tak stworzony portfel jest rozwiązaniem układu w 1 σ 1,1 + w 2 σ 1,2 +... + w n σ 1,n = (1 α)ˆθ(µ 1 r 0 ), w 1 σ 2,1 + w 2 σ 2,2 +... + w n σ 2,n = (1 α)ˆθ(µ 2 r 0 ),. w 1 σ n,1 + w 2 σ n,2 +... + w n σ n,n = (1 α)ˆθ(µ n r 0 ).

Twierdzenie o jednym portfelu c. d. Wniosek: w α jest rozwiązaniem optymalnym dla parametru awersji do ryzyka równego (1 α)ˆθ.

Twierdzenie o jednym portfelu c. d. Wniosek: w α jest rozwiązaniem optymalnym dla parametru awersji do ryzyka równego (1 α)ˆθ. Twierdzenie Istnieje portfel efektywny taki, że wykorzystując różne kombinacje jego i aktywa wolnego od ryzyka można znaleźć dowolny inny portfel efektywny.

Estymacja parametrów w modelu Markowitza W praktyce zmuszeni jesteśmy korzystać przy wyznaczaniu parametrów µ i σ z danych historycznych. ri 1, r i 2,... r i k - zrealizowane historyczne stopy zwrotu i-tej akcji (próbka prosta) Estymatory średniej i macierzy kowariancji: ˆµ = 1 k k l=1 ˆσ i,j = 1 k 1 r l i, k l=1 ( r l i r i )( r l j r j ).

Problemy z estymacją parametrów Problemy: dane historyczne nie są dobrym predyktorem przyszłych stóp zwrotu, klasyczne estymatory średniej i wariancji są bardzo wrażliwe na ekstremalne stopy zwrotu.

Optymalizacja odporna P R n - zbiór niepewności oczekiwanej stopy zwrotu µ. Problem odporny I : Zmaksymalizować min (µw T 12θ ) wσw T. µ P

Optymalizacja odporna P R n - zbiór niepewności oczekiwanej stopy zwrotu µ. Problem odporny I : Zmaksymalizować min (µw T 12θ ) wσw T. µ P Problem odporny II : M := {σ σ σ σ} - przedział niepewności macierzy kowariancji. Zmaksymalizować min (µw min T 12θ ) wσw T. µ P σ M

Co to jest ryzyko? Dwie definicje def1 Ryzyko to możliwość uzyskania efektu innego niż oczekiwany. def2 Ryzyko to możliwość uzyskania efektu gorszego niż oczekiwany. Definicja def1 prowadzi do mierzenia ryzyka za pomocą wariancji i łączy się z przekonaniem iż rozkład stóp zwrotu jest symetryczny.

Inne miary ryzyka X - zmienna losowa (domyślnie stopa zwrotu). Semiwariancja, ρ(x ) = E [ (X EX ) ] 2 Value at Risk (wartość zagrożona), koherentne miary ryzyka.

Koherentne miary ryzyka: Monotoniczność Jeśli X Y, to ρ(x ) ρ(y ).

Koherentne miary ryzyka: Monotoniczność Jeśli X Y, to ρ(x ) ρ(y ). Dodatnia jednorodność ρ(λx ) = λρ(x ), dla λ > 0..

Koherentne miary ryzyka: Monotoniczność Jeśli X Y, to ρ(x ) ρ(y ). Dodatnia jednorodność ρ(λx ) = λρ(x ), dla λ > 0.. Niezmienniczość względem przesunięcia ρ(x + c) = ρ(x ) c, dla c R.

Koherentne miary ryzyka: Monotoniczność Jeśli X Y, to ρ(x ) ρ(y ). Dodatnia jednorodność ρ(λx ) = λρ(x ), dla λ > 0.. Niezmienniczość względem przesunięcia ρ(x + c) = ρ(x ) c, dla c R. Subaddytywność ρ(x + Y ) ρ(x ) + ρ(y ).

Modyfikacja metody Markowitza Maksymalizację Er w 1 2θ Var(r w ) zastępujemy maksymalizacją Er w 1 2θ ρ(r w ), gdzie ρ jest jedną sposród podanych w przykładach miar ryzyka.

Modyfikacja metody Markowitza Maksymalizację Er w 1 2θ Var(r w ) zastępujemy maksymalizacją Er w 1 2θ ρ(r w ), gdzie ρ jest jedną sposród podanych w przykładach miar ryzyka. Uwaga: Portfel optymalny będzie zależał od założonego rozkładu dla stóp zwrotu (r 1, r 2,... r n ).

Literatura I Black, F., Litterman, R. Global portfolio optimization, Financial Analysts J., 48 (1992), 28 43. Brandt, Michael W. (2004). Portfolio choice problems. In: Handbook of Finan- cial Econometrics (Y. A ýt-sahalia and L.P. Hansen, Ed.). Elsevier. Goldfarb, D.; Iyengar, G. Robust portfolio selection problems. Math. Oper. Res. 28 (2003), no. 1, 1 38. Jobson, J.D., Korkie, B. Estimation of Markowitz efficient portfolios, J. Amer. Stat. Assoc., 75 (1980), 544 554.

Literatura II Luenberger, D. G. 1998. Investment Science. Oxford Unversity Press, New York. Markowitz H. (1952) Portfolio selection. J Finance 7: 77 91 Tütüncü, R. H.; Koenig, M. Robust asset allocation. Ann. Oper. Res. 132 (2004), 157 187. Palczewski A. Optimal Asset Allocation Practitioner s Perspective dostępny na http://www.impan.pl/emssummerschool/files.php

Dziękuję za uwagę.