第四讲 均值-方差组合边界
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均值-方差理论马克维茨开创性的提出了证券组合的均值方差模型,将证券及其组合用收益率均值和方差来描述,并在此基础上给出了组合的可行域空间及其有效组合,但是它的缺点就是没有描述在拥有无风险证券的情况下组合的状态,也没有给出期望收益与系统风险之间的关系(只有系统风险才会受到补偿,非系统风险不会得到补偿),只是给出了一定的期望收益和一定风险会画出怎么样的图形,得到什么样的有效组合,再次就是该模型计算太复杂。
传统的证券投资基金的绩效评价方法孕育于“金融大爆炸”的1952年,即投资组合理论的开端。
自美国经济学家马科维茨(Harry Markowtitz)在其《资产选择:有效的多样化》一文中,第一次使用边际分析的原理,用期望收益率(均值)和方差(或标准差)代表的风险来研究投资组合的报酬。
这在当时引起了极大反响,属于金融界上里程碑式的伟大发现。
它在很大程度上帮助了基金管理公司的基金管理者、经理人们和投资者们合理组合其持有的金融资产,确保在具有一定的风险时还能取得最大的收益。
马科维茨的投资组合理论需要两个重要的假设前提:第一,投资者们都使用预期收益率的均值来衡量未来的实际收益率水平,使用预期收益率的方差或标准差来衡量未来的实际收益率的所需要承担的风险;第二,每个投资者都是风险厌恶者,投资者在追求收益率最大化的同时也在追求风险的最小化,即希望收益率均值越大越好,其方差获标准差越小越好。
在满足上述假设条件后,马科维茨发现了收益和风险的度量方法,并建立了均值—方差模型。
每一项投资结果都可以用收益率来衡量,投资组合的投资收益率计算公式如下:(2—1)其中表示投资组合P的预期收益率,表示证券i在投资组合中所占比例,表示证券的收益率。
投资组合方差的计算公式如下:(2—2)其中表示投资组合的方差,表示与的相关系数。
当投资者们只关心收益和风险时,马科维茨的均值—方差模型可以比较精确地计算出收益与风险的大小。
当时在20世纪50年代的早期,计算机技术尚未普及,该模型的计算量是相当之大的,故当时仅用于小单位之间,并未广泛运用于大规模市场。
该理论包含两个重要内容:均值-方差分析方法和投资组合有效边界模型。
在发达的证券市场中,马科维茨投资组合理论早已在实践中被证明是行之有效的,并且被广泛应用于组合选择和资产配置。
但是,我国的证券理论界和实务界对于该理论是否适合于我国股票市场一直存有较大争议。
从狭义的角度来说,投资组合是规定了投资比例的一揽子有价证券,当然,单只证券也可以当作特殊的投资组合。
本文讨论的投资组合限于由股票和无风险资产构成的投资组合。
人们进行投资,本质上是在不确定性的收益和风险中进行选择。
投资组合理论用均值—方差来刻画这两个关键因素。
所谓均值,是指投资组合的期望收益率,它是单只证券的期望收益率的加权平均,权重为相应的投资比例。
当然,股票的收益包括分红派息和资本增值两部分。
所谓方差,是指投资组合的收益率的方差。
我们把收益率的标准差称为波动率,它刻画了投资组合的风险。
人们在证券投资决策中应该怎样选择收益和风险的组合呢?这正是投资组合理论研究的中心问题。
投资组合理论研究“理性投资者”如何选择优化投资组合。
所谓理性投资者,是指这样的投资者:他们在给定期望风险水平下对期望收益进行最大化,或者在给定期望收益水平下对期望风险进行最小化。
因此把上述优化投资组合在以波动率为横坐标,收益率为纵坐标的二维平面中描绘出来,形成一条曲线。
这条曲线上有一个点,其波动率最低,称之为最小方差点(英文缩写是MVP)。
这条曲线在最小方差点以上的部分就是著名的(马考维茨)投资组合有效边界,对应的投资组合称为有效投资组合。
投资组合有效边界一条单调递增的凹曲线。
如果投资范围中不包含无风险资产(无风险资产的波动率为零),曲线AMB是一条典型的有效边界。
A点对应于投资范围中收益率最高的证券。
如果在投资范围中加入无风险资产,那么投资组合有效边界是曲线AMC。
C点表示无风险资产,线段CM是曲线AMB的切线,M是切点。
M点对应的投资组合被称为“市场组合”。
如果市场允许卖空,那么AMB是二次曲线;如果限制卖空,那么AMB是分段二次曲线。
均值-方差模型理论及其在我国股票市场的应用均值-方差模型理论及其在我国股票市场的应用一、引言均值-方差模型是现代投资组合理论的重要组成部分,它通过衡量资产的预期收益率和风险水平,帮助投资者做出合理的资产配置决策。
本文将对均值-方差模型的理论基础及其在我国股票市场的应用进行探讨。
二、均值-方差模型的理论基础1.1 均值-方差模型的基本原理均值-方差模型是由美国经济学家马科维茨于1952年提出的一种金融投资组合选择方法。
其基本原理是通过计算资产的预期收益率和风险,以追求投资组合风险最小的预期收益率。
1.2 组合的风险与收益关系均值-方差模型假设资产的收益率服从正态分布,并通过方差衡量风险。
通过构建不同权重的资产组合,可以寻找到预期收益率最高,且方差最小的组合。
1.3 投资组合的有效边界均值-方差模型还引入了有效边界的概念。
有效边界是指在给定预期收益率水平下,最小化投资组合方差的全部可能投资组合的集合。
通过有效边界,投资者可以在风险和收益之间找到合适的平衡点。
三、均值-方差模型在我国股票市场的应用2.1 资产预期收益率的计算在我国股票市场,资产预期收益率可以通过对历史数据进行分析和对市场发展趋势的预测来确定。
常用的方法包括股票收益率的历史平均值、市盈率、市净率等指标计算。
2.2 风险的度量均值-方差模型中,风险通过资产的方差来度量。
在我国股票市场,常用的风险度量方法有股票收益率的历史标准差、波动率等。
2.3 投资组合优化利用均值-方差模型,投资者可以计算不同权重下投资组合的预期收益和风险水平,并找到有效边界上的最优投资组合。
通过优化投资组合,投资者可以实现风险最小化与收益最大化的目标。
2.4 风险偏好和投资组合选择投资者的风险偏好对投资组合的选择有着重要影响。
根据投资者的风险承受能力和投资目标,可以选择不同风险水平下的投资组合,以达到最佳配置效果。
2.5 动态调整与重平衡在实际投资过程中,市场波动和投资者风险偏好的变化可能导致投资组合的变动。
第4讲 均值-方差组合边界4.1 组合边界(前沿) ● 经济描述可卖空;n 种风险资产(2)n ³收益率是非共线性的(non-collinear ),所以()Cov(,)i jn nR R ´W=%%非退化,而且正定(因为2Cov(,)0ii iR R s =>%%);T W=W 暂设经济中不存在无风险资产 ● 记号 投资组合w期望收益率向量:T 1(,,)n m m =e K 组合的期望收益率:T 1np i i i w m m ===åw e 组合的方差:2T 11Cov(,)NNp i j i jj i w w R R s ====W 邋w w %% ● 组合边界若投资者具有二次效用函数,或者所有资产收益率都呈正态分布,投资者的期望效用函数可写为2(,)V m s ,满足20,0VVm s抖><抖 均衡中这种投资者的投资组合特征?定义 4.1:给定收益率水平m ,所有期望收益率为m 的组合中方差最小者称为一个边界组合(frontier portfolio );所有边界组合构成的集合称为组合边界,记为PF ;换言之,边界组合为下面最小值问题的解:TT T 1min 2..1s t m W ==w w w w e w 1求解w拉格朗日函数T T T1()(1)2L l m g =W +-+-w w w e w 1FOC 解得边界组合:11()()l g --=W +W w e 1(4.3)只要求出系数l 和g 即得解——分别在上式两端左乘T e 和T 1,联立得(4.5) (4.6) 其中T 1T 1T 1T 12A B C D BC A----=W =W =W =W =-1e e 1e e11其中,0,B C >(因W 正定),进一步: T 120()()()A B A B B BC A BD -<-W -=-=e 1e 1故0D > 边界方程 根据解(4.3),2T T 11T T 22()21()C A B C A D D C Cs l g l g l m gm m m --=W =W W +W =+=+-+==-+w w w e 1w e w 1——2(,)s m 平面的抛物线or :222()11A C CD Cm s--=——(,)s m 平面的双曲线4.2 两基金分解定理 ● 最小方差组合mvp易知mvp 在2(,)s m 坐标系中的坐标为(/,1/)A C C ,求出相应的0,1/mvp mvp C l g ==,故11T 1mvpC ---W W ==W 11w 11● 有效边界T{|(4.3)&}m v p m ³w w e● 边界组合的分解将11()()l g --=W+W w e 1标准化: 11T 1T 1()()A C l g ----W W =+W W e 1w 1e 11(4.11)2σμC A 图4.1 ),(2μσ平面上的组合边界−−抛物线PF图4.2 ),(μσ平面上的记11T 1d A---W W ==W e ew 1e (4.12)则(4.11)变为()()d mvp A C l g =+w w w(4.13)在(4.3)两端左乘T 1:T T 1T 11()()A C l g l g --==W +W =+1w 1e 11这说明由d w 和mvp w 可生成组合边界上的任意组合。
两基金分解定理定理 4.1(两基金分解):任何两个不同的边界组合a w 和b w 均可生成整个组合边界。
即是说,对任何一个组合边界*w ,都存在某个a ,使得*(1)a b a a =+-w w w(4.14)【证明】对边界组合a w 和b w ,根据(4.13),存在,[0,1]a b Î,a b ¹,使得(1)a d mvp a a =+-w w w (1)b d mvp b b =+-w w w对任何一个边界组合mvp *(*)(*)d A C l g =+w w w 容易验证它还可以写为下面的形式:***a b A b a A a b a b l l --=+--w w w4.3 组合边界的其他性质 组合边界的凸性推论 4.1:(1)组合边界是凸集:如果1,,k w w K 是边界组合,那么它们的凸组合:11,[0,1],1k kiii ii i a a a ===?邋w w也是一个边界组合;(2)有效边界是凸集:如果1,,k w w K 是有效边界组合,那么它们的凸组合:11,[0,1],1k kiii ii i c c c ===?邋w w也是一个有效边界组合。
利用组合方差的非线性性质解释组合边界曲线为凸集与直觉并不矛盾● mvp 与任意组合间的协方差定理 4.2:任何一个资产组合P (可能是非边界组合)与最小方差组合间的协方差都是一个常数:mvp 1cov(,)P R R C =%% 证明:mvp cov(,)P R R =%%T 1T mvp C-W W W =w 1w w ● 边界组合间的协方差假设a w 和b w 是两个边界组合,由两基金分解定理,存在,a b ,使得:mvp mvp (1)(1)a db da ab b =-+=-+w w w w w w其中1/d A -=Ww e ,故 2T T 11221()ddd BA As --=W =W W W =w w e e因此T 22mvp mvp 22cov(,)(1)(1)[(1)(1)]cov(,)(1)(1)21a b ab d dR R a b ab a b b a R R a b abB a b ab C A C abD C CA s s =W =--++-+---+-=++=+w w %%%%(4.17)还可证明,对于任意一个资产组合P w 和边界组合a w ,T 1cov(,)P P a P a a a R R C A m -=W =+w w %%(作练习) 4.4 存在无风险资产时的组合边界● 引入无风险资产对4.1节推导过程有哪些影响?1. 如果包含了无风险资产,协方差矩阵W 必然是退化的,其逆矩阵不存在!2. T T 0(,)w w :T 1=1w Þ T 01w +=1w ,3. 相应地,组合的期望收益率变为T T T T 0(1)()w R R R Rm =+=-+=-+e w 1w e w e 1w4. 无风险资产投资机会不影响组合的收益方差T W w w ! ● 边界组合问题0T(,)T 0T 1min 2..1()w s t w R Rm W +=-=-w w w 1w e 1wTT T 01(1)[()()]2L w R R l g m =W -+-----w w 1w e 1w 由FOC 解得1**()R g -=W -w e 1(4.23)*T 01*w =-1w(4.24)将(4.23)代入均值约束求出g :T 12*()()*(2)R R R B RA R C m g g --=-W -=-+e 1e 1 (4.25)从而,最优组合的方差2T 2T 1122(*)**()()()*()2R R R R B R A R Cs g m g m --=W =-W W W --=-=-+w w e 1e 1(4.26)——2(,)s m 坐标平面的抛物线PFF(4.27)——(,)s m 平面上的两条射线向上的一条直线为有效组合边界,亦即投资学上的资本市场线(Capital Market Line, CML )4.5 货币基金分解定理切点组合(tangent portfolio )由(4.23),个体对风险资产的最优投资比例为*w ,将其规范化为一个只含风险资产的投资组合:11T T 1*()()*()t R R R A CR---W -W -===W --w e 1e 1w 1w 1e 1(4.28)其期望收益率和方差:T 1T ()t t R B AR A CR A CRm -W --===--e e 1e w ,22T 22()t t t B A R CR A CR s -+=W =-w w 很显然,0t 骣÷ç÷ç÷ç÷ç桫w 是一个PFF 组合,因为它同时满足(4.23)和(4.24)。
● 货币基金分解定理定理 4.1:在无风险资产存在的条件下,任意一个边界组合都可以分解为无风险资产和切点组合(4.28)的组合。
证明:任意边界组合都可作以下的自然分解:*0**0010(1)*t w w w 骣骣骣÷ç÷ç÷ç÷ç÷÷ç=+-ç÷÷ç÷ç÷ç÷÷ççç÷桫ç桫桫w 0w (4.31)● 切点组合的几何意义在(,)s m 坐标平面上,如果由无风险资产所在的点(0,)R 向PF 引一条切线,那么切点t 恰好就是t w 所在的坐标。
(/R A C =时的特殊情况?)要证明这一断言,我们需要证明两点:(i )t w 处于不包含无风险资产的组合边界PF 上;(ii )曲线PF 过t w 点的切线斜率恰好与t w 连接(0,)R 点的直线斜率相同。
关于(i ),需要验证2(,)t t s m 满足方程(4.8)或(4.9)。
这可以由前面计算的t m 和2ts 进行验证。
现在证明(ii )。
为求曲线PF 过切点组合的斜率,在PF 方程222C A B Dm m s -+=中对s 求导: 222C A d D d m m s s-= 在t w 取值: 1/22(2)t t t d D B A R CR d C Am s s m ===-+-w w (4.32)另一方面,(0,)R 和(,)t t s m 两点间直线斜率为:221/2(2)t t R B A R A R CR B A R CR m s ---+=-+。