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数据分析|正态分布与对数正态分布

数据分析|正态分布与对数正态分布

作者: 雷克斯 | 来源:发表于2021-07-22 23:57 被阅读0次

    我们前文指出过,正态分布的一个重要特性是它的稳定性,即服从正态分布的收益加和后的结果依然服从正态分布。

    但是这一特性不适用于正态分布收益的乘积,这样我们依然寻找较长时段收益的分布。

    例如,两个时段的实际收益率r_1r_2均为正态分布,这两个时段总收益率(1+r_1)(1+r_2)-1不是正态分布。

    正态分布不能用来做我们想象的简化分布,但是对数正态分布可以。

    什么是对数正态分布?一个随机变量X,如果其对数形式ln(X)服从正态分布,则X服从对数正态分布。

    这样如果瞬间股票价格服从正态分布(即在一个极短时段收益呈正态分布)那么一个较长时段的复利收的股对数正态分布。

    反过来,如果股票价格服从对数正态分布,其连续复利收益(CC)服从正态分布。

    既然不管时段多长,连续复利收益服从正态分布,如果采用连续复利收益率而非实际收益率,我们依然可以利用正态分布带来的种种简化。

    回顾一下连续复利收益公式r_{cc} = ln(1+r),如果有实际收益率,我们即可计算连续复利收益率。

    如果r_{cc}服从正态分布,则可以用它进行各种分析和计算。

    如果有需要,也可以从r_{cc}反推实际收益率,即r = e^{r_{cc}}-1我们看看当股票价格服从对数正态分布时能得出些什么样的规律。

    假设对数股票价格服从预期年化增长率为g、标准差为a的正态分布。

    收益受到随机冲击时,这些波动对价格的影响并非对称。

    一个正向的向上冲击提高了股价,则下一个冲击较上一个大。

    反过来也一样,一个负向冲击降低了股价,下一个冲击则较小。

    这样,一连串的正向冲击将有一个较大的上行影响,一连串的负向冲击将产生较大的下行影响。

    因此,即便g为0波动性推动股价上行。

    这种额外移动有多大?这取决于最小价格变动的大小事实上,它恰好等于其方差的一半。

    这样连续复利收益率m将大于g预期的年化连续复利收益率(CC)等于
    E(r_{cc}) = m = g + \frac{1}{2} \sigma^2

    有了正态分布的CC,我们预期期初财富W_0复利到年末为W_0e^{g+\frac{1}{2}\sigma^2}=We^m

    因此预期实际利率等于
    E(r) = e^{g+\frac{1}{2}\sigma^2} - 1 = e^m - 1

    如果将年化CC用到期限为T的一项投资,不管T是大于或小于1年该投资将按照r(T) = e^{r_{CC}T} - 1速度增长。

    预期累计收益率r_{cc}TT成比例即E(r_{CC}T) = mT = gT + \frac{1}{2}\sigma^2T
    预期的期末财富为
    E(W_r) = W_0e^{mT} = W_0e^{(g+\frac{1}{2}\sigma^2)^T}
    累计收益率的方差也与时段长度成比例,即Var(r_{cc}T) = TVar(r_{cc}),但是其标准差与时段长度呈平方根的关系,即

    \sigma(r_{CC}T) = \sqrt{TVar(r_{cc})} = \sigma\sqrt{T}

    上式提供了降低长期投资风险的途径。

    因为预期收益与时段长度成比例增长,而标准差增长的速度较慢,这样一项长期风险投资的预期收益相对于其标准差增长更快。

    也许预期损失也随着投资期限增加而下降。

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