Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Эконометрика. Тихомиров

.pdf
Скачиваний:
498
Добавлен:
27.03.2016
Размер:
6 Мб
Скачать
☆

терминологии, по-прежнему, t будем называть ошибкой. Обычно при всех версиях ГСБ предполагается, что t N(0, 2), либо она распределена по стабильному закону с нулевым средним.

Для ГСБ-1 2=const, для ГСБ-2 2= t2, что означает изменчивость дисперсии во времени, но в то же время ряды t2, t–12, t–22,... являются статистически независимыми. При ГСБ-3 в отношении 2 могут быть выдвинуты различные предположения.

Рассмотрим некоторые общие закономерности динамики цены,

вытекающие из выражения (7.18).

Подставляя в (7.18) последовательно значения t=1,2,... получим

следующую последовательность значений цен:

Y1 m Y 0 0 ;

 

Y 2 m 2 Y 0 0 1;

 

 

(7.19)

Y T m T Y 0 0 1 ... T 1.

 

В силу независимости ошибок 0, 1, 2,... и равенства нулю их математического ожидания из последовательности (7.19) непосредственно вытекает, что при m условное математическое ожидание цены в момент Т на ее значение Y0, зафиксированное в момент t=0, является линейной функцией от времени

M[YТ/Y0]=Y0+m Т. (7.20)

Аналогично, в силу независимости ошибок t, t=1, 2,...; несложно показать,

что условная дисперсия цены YT на ее значение Y0 определяется как сумма квадратов ошибки .

D(YТ/Y0)=M[Yt –M(Yt /Y0)]2=M[ 0+ 1+... Т–1 ]2=

 

T 1

2

*

.

 

 

t

 

 

t 0

 

 

 

 

Для ГСБ-1, в частности, из выражения (7.21) вытекает, что равенства M[ 02]=M[ 12]=...= 2, условная дисперсия D(YТ/Y0) с

также растет во времени согласно линейному закону

D(YТ/Y0)= 2 Т.

В случае ГСБ-2 правая часть выражения (7.22) примет вид

t .

 

2

 

t 0

(7.21)

в силу ростом t

(7.22)

Из выражений (7.20)–(7.22), в частности, вытекает, что при =0 условное математическое ожидание M[Yt/Y0] =const, а условная дисперсия, как и в общем случае, увеличивается согласно линейной зависимости.

Неограниченность роста условной дисперсии (7.21) в общем случае противоречит очевидному условию неотрицательности цены в любой момент времени, т. е. Yt , t=1, 2,... С целью избежания этого противоречия, там, где оно может иметь место, модели финансовой эконометрики “работают” или с

логарифмами цены yt=lnYt, или с логарифмами доходов

q ln

Y t

.

 

t

Y t 1

 

 

 

В этих случаях аналогами модели (7.18) являются следующие выражения соответственно:

yt yt 1 t ;

(7.23)

q

q

 

t

,

(7.24)

t

t 1

 

 

 

где показатели и t имеют то же статистическое содержание, что и показатели m и t в модели (7.18), т. е. являются математическим ожиданием и ошибкой соответственно.

*Напомним, что в силу независимости t–i и t–j, i j, i, j=1,2, M[ t–i, t–j]=0.

Знание специфических свойств процесса изменения финансового показателя позволяет подобрать (построить) адекватную его закономерностям математическую модель, которая более точно описывает исходный ряд Yt, а, следовательно, и обладает лучшими предсказательными способностями в отношении его будущих значений Yt+1, Yt+2,... по сравнению с другими вариантами моделей.

Выявление этих свойств прежде всего предполагает умение соотносить свойства рассматриваемого процесса с какой-либо из версий ГСБ. Решение этой непростой проблемы обычно осуществляется с помощью специальных тестов, которым подвергается исходный ряд цен Yt, t=0, 1, ... или какие-либо его производные характеристики (доходы, логарифмы цен, их приросты и т.

п.).

7.3. Тестирование финансовых процессов

Для выявления соответствия свойств реального финансового процесса какой-либо из версий гипотезы случайного блуждания, каждая из которых в свою очередь характеризуется специфической формой ортогонального условия (7.15), обычно применяются специальные тесты. Поскольку финансовые процессы являются временными рядами, то в целом,

группировка таких тестов аналогична группировке, рассмотренной в главе

VI. Иными словами, все множество тестов разделяется на три группы:

параметрические, полупараметрические и непараметрические. Более того,

многие из рассмотренных в главе VI тестов могут быть использованы и в анализе финансовых процессов, разумеется с учетом их особенностей.

Основными из них являются большая продолжительность временного ряда,

что позволяет использовать асимптотические оценки; не обязательно нормальное распределение приростов (ошибки), что сужает возможности

применения параметрических тестов.

Как и для временных рядов в целом при тестировании финансовых

процессов достаточно широкое распространение получили

непараметрические тесты, основанные на анализе закономерностей формирования серий последовательных значений финансовых показателей с одинаковым знаком и частот смены знаков у этих серий. Вместе с тем, в

отличие тестов временных рядов, рассмотренных в главе VI, которые были ориентированы на выявление свойств случайности, стационарности,

непараметрические тесты финансовых процессов нацелены на проверку более жесткого ортогонального условия (7.15), предполагающего отсутствие во временном ряду финансового показателя или в ряду его функциональных преобразований автокорреляционных связей.

Один из базовых непараметрических тестов, разработанный еще в 1937 г.

Коулсом и Джонсом* для проверки ГСБ-1, анализирует закономерности формирования возрастающих и убывающих по величине последовательных значений временного ряда и смены направления этих изменений. Данный тест не достаточно сильный. Более того, он в основном ориентирован на выявление автокорреляционных связей во временном ряду самого финансового показателя и, вследствие этого, даже в большей степени подходит для проверки других версий ГСБ – ГСБ-2 и ГСБ-3. Вместе с тем,

его идеи оказались достаточно плодотворными и на их основе было развито целое направление тестирования ГСБ-1.

Дадим описание этого теста на примере модификации модели (7.23),

оперирующей с логарифмами цен

yt

yt 1 t ;

(7.25)

где yt=lnYt; Yt – уровень цены актива в момент t, и математическое ожидание его прироста равно нулю, =0. Тогда ошибку модели (7.25) можно представить как разность последовательных значений показателя y

* Cowles , A., Jones, H. “Some A Posteriori Probabilities in Stok Market Action”. Econometrica, 5, 1937.pp.280294.

 

 

t yt

yt 1 yt .

(7.26)

Значения

t

являются случайными

величинами

с нулевым

математическим ожиданием. Они могут быть как положительными, так и отрицательными (включим в последнее множество и нулевые значения ошибки). Обозначим через It случайную переменную, принимающую только значения 0 или 1 при следующих условиях:

1, t 0;

 

It = 0, t 0.

(7.27)

Тест Коулса-Джонса основан на сопоставлении числа пар значений t, t+1

содинаковыми (положительными или отрицательными) знаками с

количеством смен знаков во временном ряду

t . С

этой целью

с

использованием соседних значений It и It+1

сформируем величину

Аt

согласно следующему выражению:

 

 

 

Аt=It It+1+(1– It)(1– It+1).

(7.28)

Несложно убедиться, что на каждой паре It и It+1 Аt принимает значение либо 0 (если It и It+1 имеют разные значения), либо 1 (если значения It и It+1

совпадают). Тогда для любой последовательности t, t=0,1,2,..., Т, число NS,

рассчитанное как

T 1

 

N s At

(7.29)

t 0

 

представляет собой количество пар значений ошибки t и t+1, имеющих одинаковый знак, а число Nr , определяемое как

Nr = T – NS –

(7.30)

количество смен знаков у ошибки.

Если ГСБ справедлива, то при =0 и дополнительном предположении о симметричности распределения ошибки, числа NS и Nr должны быть приблизительно равными, а, следовательно, и их отношение

SR

N s

 

N s

(7.31)

N r

T N s

 

 

 

будет достаточно близким к единице. При достаточно больших значениях Т этот вывод является следствием теоремы Чебышева, вытекающим из представления (7.31) в виде отношения частот S=NS/Т и r=Nr/Т, S=1– r,

которые при Т определяют вероятности последовательностей t и t+1 с

одинаковым знаком и смены знаков у этих значений ошибки соответственно

 

N s

 

N s / Т

pr

s

 

1 / 2

 

 

SR

 

 

 

= 1,

(7.32)

N r

N r / Т

1 s

1 / 2

 

 

 

 

 

 

pr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где символ “ ” означает сходимость в вероятностном смысле случайной

величины SR к ее математическому ожиданию, в данном случае равному единице.

Заметим, что NS является случайной переменной, сформированной как сумма Т случайных величин Аt, распределенных по закону Бернулли на множестве 1 и 0. Закон распределения Аt с ростом Т приближается к нормальному. Причем, поскольку для ошибки, определенной по формуле

(7.26), имеем

р( t )=р( t )=1/2, то из выражения (7.28) непосредственно

вытекает, что

 

 

p(At 1) (1/2)2 (1 1/2)2 1 / 2; p(At 0) 1 / 2. (7.33)

Из этого факта следует, что математическое ожидание величин NS

и Nr

равно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M [

N s

] M [

N r

]

s

T

r

T

1

T ,

(7.34)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а их дисперсия –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D(

) D(

N r

)

s

 

r

T

1

T .

(7.35)

 

 

 

 

 

N s

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Можно показать, (см. приложение 3 к главе VII), что в этом случае с

увеличением Т закон распределения отношения

 

 

 

 

 

 

 

SR=NS/Nr

также

является нормальным с математическим ожиданием, стремящимся к

единице,

и

дисперсией

отношения

D(NS/Nr),

асимптотически

приближающейся к следующей величине:

 

 

 

 

 

 

 

 

D( N s / N r ) D( s / r )

4

.

(7.36)

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, проверка ГСБ с использованием теста Коулса-Джонса при небольших значениях Т состоит в установлении факта принадлежности расчетного значения NS /Nr следующему интервалу:

1

*

( p

,Т 1)

2

 

N s

/

N r

1

*

( p

,Т 1)

2

,(7.37)

 

 

 

*

 

Т

 

 

 

*

 

Т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где * (р*, Т–1)

– табличное значение критерия Стьюдента, соответствующее

уровню доверительной вероятности р*

и числу степеней свободы Т–1.

При Т

для этих же

целей целесообразно использовать

стандартизованное нормальное распределение, согласно которому ГСБ принимается, если выполняется следующее соотношение:

х1

( N s / N r 1)

Т

 

х2 ,

(7.38)

2

 

 

 

 

 

 

где пределы х1 и х2 находятся из равенства

р*=

х2

х1

 

1

x

2

(х )dx; (х )

 

2

e 2

 

 

 

 

(см. выражение (6.32)).

Если соотношение (7.37) выполняется, то временной ряд уt удовлетворяет ГСБ с вероятностью р* .

Рассмотренный тест может быть усовершенствован и на более общий вариант модели (7.23), который, напомним, записывается в следующем виде:

yt yt 1 t ;

где 0; t – значение случайной ошибки, распределенной по нормальному закону, t N(0, 2) .

В этом случае, поскольку 0, то случайная величина It, определенная согласно выражению, аналогичному (7.27), имеет другое соотношение вероятностей:

It =

1, y

t

0, с вероятностью ;

 

 

 

 

0, y

t

0, с вероятностью 1 ,

(7.39)

 

 

 

 

где yt=yt–yt–1= + t.

Очевидно, если 0, то 1/2, а при 0, 1/2 .

В любом из этих случаев из выражения (7.28) вытекает, что вероятность S

оказывается равной

s 2 (1 )2,

(7.40)

а вероятность r определяется следующей величиной:

r 1 s 2

2

(7.41)

(1 ) .

Тогда, очевидно, что соотношение этих двух вероятностей окажется больше единицы

 

s

 

 

2

(1 )

2

 

 

S R

 

 

 

1.

(7.42)

r

2

 

(1 )

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Математическое ожидание случайной переменной NS, как и в предыдущем случае определяется согласно распределению Бернулли, т. е. М[NS ]=S Т.

Однако при определении дисперсии этой случайной величины следует учитывать, что в каждой паре переменные Аt и Аt+1 зависимы между собой. В

этом случае значение определяется следующим выражением

D(

) T

s

(1

) 2Т сov(

At

,

),

(7.43)

 

N s

 

s

 

At 1

 

где ковариация двух последовательных случайных величин Аt и Аt+1

рассчитывается согласно следующей формуле (см. приложение 1 к главе

VII):

сov(

 

,

)

 

3

(1 )

3

 

2

.

(7.44)

At

 

 

 

s

 

 

At 1

 

 

 

 

 

 

Коулс и Джонс показали, что случайная переменная SR из выражения

(7.42) при больших значениях Т распределена приблизительно по нормальному закону с математическим ожиданием и дисперсией,

определяемыми следующими выражениями соответственно (см. приложение

3 к главе VII):

M [S R

N s

]

s

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

N s

1

s

 

 

 

 

 

 

 

 

s

(1

) 2(

 

3

(1 )3

 

2)

 

 

D[S R ]

 

s

 

 

 

 

 

s

.

(7.45)

 

 

T (1 s )

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заметим, что в тех случаях, когда в модели (7.38) постоянная составляющая прироста равна нулю, т. е. =0, параметры распределения случайной величины SR, определенные выражением (7.45), равны 1 и 4/Т

соответственно (см. выражение (7.36)).

Сучетом выражения (7.45) тест Коулса-Джонса для проверки ГСБ состоит

вследующем. Для модели (7.23) на основании временного ряда значений уt,

t=1,2,...,Т, представляющих собой логарифм цены актива Yt, т. е. yt=lnYt,

определяются: а) постоянная составляющая прироста и б) временной ряд ошибки t. Заметим, что является средним приростом значений уt, т. е.

 

T 1

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( y

t 1

)

 

y

 

y

 

 

 

t 1

 

t

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

.

(7.46)

 

T

1

 

T

1

 

 

 

 

 

 

Впредположении, что ряд ошибки t распределен по нормальному закону

снулевым средним и дисперсией 2= 2, т. е. t N(0, 2) можно оценить

вероятность события It =1, т. е. значение , согласно следующему выражению:

=р( t 0)=

/

f (x)dx ( / ),

(7.47)

где f(х) – плотность стандартизованного нормального распределения и

( / )– табличное значение интеграла вероятностей.

Подставив найденное значение в выражение (7.45) непосредственно получим теоретические значения параметров распределения отношения SR.