OPTIMAL COVARIANCES IN RISK MODEL AGGREGATION
几类投资组合优化模型及其算法
几类投资组合优化模型及其算法投资组合优化是金融领域研究的热点之一,它旨在通过合理的资产配置,最大化投资回报并控制风险。
在过去的几十年里,学者们提出了许多不同的模型和算法来解决这个问题。
本文将介绍几类常见的投资组合优化模型及其算法,并讨论它们在实际应用中的优缺点。
一、均值-方差模型及其算法均值-方差模型是最早也是最常见的投资组合优化模型之一。
它假设市场上所有证券的收益率服从正态分布,并通过计算每个证券预期收益率和方差来构建一个有效前沿。
然后,通过调整不同证券之间的权重来选择最佳投资组合。
常用于求解均值-方差模型问题的算法包括马尔科夫蒙特卡洛方法、梯度下降法和遗传算法等。
马尔科夫蒙特卡洛方法通过随机生成大量投资组合并计算它们对应收益和风险来找到有效前沿上最佳点。
梯度下降法则通过迭代调整权重,使得投资组合的风险最小化,同时收益最大化。
遗传算法则通过模拟生物进化的过程,不断迭代生成新的投资组合,直到找到最优解。
然而,均值-方差模型存在一些缺点。
首先,它假设收益率服从正态分布,在实际市场中往往不成立。
其次,它忽略了投资者的风险偏好和预期收益率的不确定性。
因此,在实际应用中需要对模型进行改进。
二、风险价值模型及其算法风险价值模型是一种基于风险度量和损失分布函数的投资组合优化模型。
它通过将损失分布函数与预期收益率进行权衡来选择最佳投资组合。
常用于求解风险价值模型问题的算法包括蒙特卡洛模拟、条件值-at- risk方法和极大似然估计等。
蒙特卡洛方法通过随机生成大量损失分布并计算对应的条件值-at- risk来找到最佳点。
条件值-at-risk方法则是直接计算给定置信水平下对应的损失阈值,并选择使得风险最小化的投资组合。
极大似然估计则是通过对损失分布的参数进行估计,找到最符合实际数据的投资组合。
风险价值模型相比均值-方差模型具有更好的鲁棒性,能够更好地应对极端事件。
然而,它也存在一些问题。
首先,它需要对损失分布进行假设,而实际中往往很难准确估计。
投资组合优化模型及其实证研究
投资组合优化模型及其实证研究投资组合是指从多种投资品种中选择一定的比例进行投资的过程。
投资组合优化模型是指通过某种方式计算出最佳的投资组合,以达到最大化收益或最小化风险的目的。
本文将就投资组合优化模型及其实证研究展开阐述。
一、投资组合优化模型1.1 基本概念投资组合优化模型是利用数学方法,以最大化收益或最小化风险为目标,通过计算股票、债券、黄金等不同资产的相关性、预期收益率、风险、流动性等指标,制定最佳投资组合方案。
其目的是在各种不确定性因素中,在最小风险的前提下获得最大收益。
1.2 常见方法目前常用的投资组合优化方法有均值方差分析法、Markowitz模型、Black-Litterman模型、最大化效用函数模型等。
其中,Markowitz模型最具代表性和广泛使用。
1.3 Markowitz模型Markowitz模型,也称为均值方差分析模型,是现代投资组合理论的基础。
该模型主要考虑投资组合的预期收益和风险,通过计算不同证券之间的相关性确定最理想的投资权重。
具体计算方法如下:首先计算各个证券的预期收益率和方差,然后计算该证券与其他证券之间的协方差,进而计算出不同组合的预期收益率和方差。
最后通过对不同组合的收益方差关系进行优化,确定最优投资组合。
二、实证研究2.1 数据来源本文采用的数据来自国内外的股票、债券、黄金等资产市场数据,以及相应的基金、指数等投资产品数据。
2.2 研究方法本文采用Markowitz模型,通过计算各种投资产品的预期收益率、方差、协方差等风险指标,确定最优投资组合。
2.3 结果分析实证研究结果显示,在所有标的物中,黄金是一个比较安全的资产,但收益率不高且波动性较大。
债券的收益率相对稳定,但波动性低于股票。
股票收益率高,但波动性也相对较大。
在多元组合分析中,投资者可以通过调整不同资产的比重来降低整个投资组合的风险,提高收益率。
例如,当股票市场不稳定时,可以增加债券和黄金的比例,以稳定投资组合。
金融风险的定量评估模型
金融风险的定量评估模型在金融领域,风险评估是非常重要的一项工作。
对于金融机构和投资者来说,准确评估风险水平可以帮助他们做出更明智的决策,避免潜在的损失。
因此,建立一个可靠的定量评估模型对于金融行业的发展至关重要。
一、评估模型的重要性金融风险的定量评估模型可以帮助我们系统地识别、量化和控制不同类型的风险。
通过建立一个全面的评估模型,我们可以更好地理解市场波动、信用风险、操作风险等。
这有助于金融机构预测可能发生的风险,并采取相应的风险管理策略,从而降低潜在的损失。
二、常见的评估模型1. VaR模型(Value at Risk)VaR模型是一种广泛应用的金融风险评估模型。
它通过量化可能的损失,根据一定的置信度计算出在特定时间区间内可能的最大损失额。
VaR模型适用于评估市场风险和投资组合风险,能够帮助投资者制定投资策略和资产配置。
2. CTE模型(Conditional Tail Expectation)CTE模型是对VaR模型的一种改进。
它不仅考虑了可能的最大损失额,还关注损失超过VaR值的情况。
CTE模型可以帮助金融机构更加全面地评估风险,从而更好地制定风险管理策略。
3. GARCH模型(Generalized Autoregressive Conditional Heteroskedasticity)GARCH模型在金融风险评估中也有着广泛的应用。
它用于分析金融资产价格的波动性,并通过建立波动率模型来预测未来的风险水平。
GARCH模型可以帮助投资者判断市场的波动性,并相应地进行风险管理。
三、模型的应用与挑战金融风险评估模型在实践中起到了重要的作用,但也存在一些挑战。
首先,模型的建立需要大量的数据和相关的参数估计,对数据的准确性和可靠性要求较高。
其次,金融市场的变化往往非常复杂,模型需要能够适应不同的市场环境和金融产品。
此外,模型的应用也需要专业人士具备一定的数学和统计知识,在使用中需要谨慎权衡各种因素。
几类投资组合优化模型及其算法
几类投资组合优化模型及其算法几类投资组合优化模型及其算法投资组合优化模型是金融领域中常用的一种数学模型,它通过对资产进行适当的配置,以期获得最大的收益或最小的风险。
在实际应用中,根据不同的投资目标和约束条件,可以使用不同类型的投资组合优化模型及相应的算法。
一、均值-方差模型及算法均值-方差模型是最经典的投资组合优化模型之一,它基于资产的期望收益和风险(方差或标准差)之间的权衡。
常用的算法有:马科维茨(Markowitz)模型和现代投资组合理论。
马科维茨模型利用资产的历史数据估计收益率和协方差矩阵,通过最小化风险(方差)的方式来寻找最优化的投资组合。
算法流程为:(1)计算资产的期望收益和协方差矩阵;(2)设定目标函数和约束条件,如最大化收益、最小化风险、达到特定风险水平等;(3)通过数学规划方法,如二次规划或线性规划求解最优的权重分配。
现代投资组合理论进一步发展了马科维茨模型,引入了资本市场线和风险资本边界等概念。
它将投资组合的有效边界与资本市场线相结合,可以通过调整风险与收益的平衡点,实现不同风险偏好下的最优组合。
算法流程与马科维茨模型类似,但增加了一些额外的计算步骤。
二、风险平价模型及算法风险平价模型是近年来研究的热点之一,它基于资产之间的风险关系,通过将各资产的风险贡献平均化,来实现风险平衡。
常用的算法有:风险平价模型及最小方差模型。
风险平价模型的核心思想是将整个投资组合中,每个资产的风险贡献度(总风险对该资产的贡献程度)设置为相等,从而实现整体投资组合风险的均衡。
算法流程为:(1)计算各资产的风险贡献度;(2)设定目标函数和约束条件,如最小化风险、满足收益要求等;(3)通过优化算法,如线性规划、非线性规划等,求解最优的权重分配。
最小方差模型在风险平价模型的基础上,进一步最小化整个投资组合的方差。
算法流程与风险平价模型类似,但在目标函数的设定上多了一项方差的计算。
三、条件-Value at Risk模型及算法条件-Value at Risk模型是一种集成了条件-Value at Risk方法的投资组合优化模型,它引入了一定的风险约束条件,如最大损失限制,来保护投资者不承受过大的风险。
风险投资案例之斯皮尔曼相关系数
风险投资案例之斯皮尔曼相关系数斯皮尔曼相关系数(Spearman's rank correlation coefficient)是一种用于衡量两个变量之间的关联程度的统计指标。
它的取值范围为-1到1,其中-1表示完全的负相关,1表示完全的正相关,0表示无相关关系。
在风险投资领域,斯皮尔曼相关系数可以用来评估不同投资项目之间的相关性,帮助投资者进行合理的资产配置和风险管理。
下面列举了10个与风险投资案例相关的斯皮尔曼相关系数的应用场景。
1. 评估股票收益率与市场指数之间的相关性:投资者可以使用斯皮尔曼相关系数来衡量不同股票收益率与市场指数之间的相关程度,从而判断股票的系统性风险。
2. 比较不同基金之间的风险:斯皮尔曼相关系数可以用来比较不同基金的风险水平,帮助投资者选择适合自己风险偏好的基金。
3. 评估不同行业之间的相关性:投资者可以使用斯皮尔曼相关系数来衡量不同行业之间的相关程度,从而判断行业间的相互影响和联动程度。
4. 判断投资组合中不同资产之间的相关性:斯皮尔曼相关系数可以用来评估投资组合中不同资产之间的相关性,帮助投资者进行资产配置和风险控制。
5. 评估不同投资策略之间的相关性:投资者可以使用斯皮尔曼相关系数来比较不同投资策略的相关性,从而选择最佳的投资组合。
6. 比较不同投资经理的业绩表现:斯皮尔曼相关系数可以用来比较不同投资经理的业绩表现,从而评估其能力和水平。
7. 评估不同投资指标之间的相关性:斯皮尔曼相关系数可以用来评估不同投资指标之间的相关程度,帮助投资者选择最有效的投资指标。
8. 衡量不同投资产品之间的相关性:斯皮尔曼相关系数可以用来衡量不同投资产品之间的相关程度,帮助投资者选择最合适的投资组合。
9. 评估不同地区之间的风险关联:斯皮尔曼相关系数可以用来评估不同地区之间的风险关联程度,帮助投资者进行国际投资和跨境资产配置。
10. 比较不同投资期限之间的风险:斯皮尔曼相关系数可以用来比较不同投资期限之间的风险水平,帮助投资者选择合适的投资期限。
投资组合优化的模型比较及实证分析
投资组合优化的模型比较及实证分析随着金融市场的不断发展和成熟,投资者的投资选择逐渐多样化。
而投资组合优化作为降低风险、提高收益的有效手段,受到了越来越多的关注。
在这篇文章中,我们将对比几种常见的投资组合优化模型,并实证分析其表现。
1. 经典的Markowitz模型Markowitz模型也被称为均值-方差模型,是投资组合优化模型的经典代表之一。
该模型的基本原理是在最小化投资组合的风险的同时,尽可能提高其收益。
因此,该模型需要在投资组合中选择多个资产,并极力实现投资组合的最优化。
具体来说,该模型需要求解出有效前沿的组合(即收益最高、风险最小的组合),以确定投资组合中各资产的权重和比例。
但是,该模型存在一个主要缺陷:其假设了收益率服从正态分布,而实际上收益率存在着长尾分布、异常值等复杂情况,因此该模型可能存在很多的偏差。
2. Black-Litterman模型Black-Litterman模型是基于Markowitz模型而开发的投资组合优化模型。
该模型对Markowitz模型的改进之处在于引入了主观观点(也称为信息预测)和全局最优化。
具体来说,该模型假设投资者不仅仅考虑收益和风险,还需要考虑经济学因素、行业变化等其他情况,而这些情况并不受到Markowitz模型的考虑。
Black-Litterman模型能够将这些信息预测和其他重要因素加入到投资组合选择中,并在保持风险最小化的同时最大化整个投资组合的效益。
3. 贝叶斯模型贝叶斯模型是一种基于贝叶斯统计理论而设计的投资组合优化模型。
贝叶斯理论认为,根据先验知识和新的经验结果,可以不断更新和改变对概率分布的信念和预测。
具体来说,该模型需要分别分析资产的收益率分布和投资者的收益率目标分布,并在这些基础上进行投资组合的优化。
与Markowitz模型的区别在于,贝叶斯模型使用了长期数据作为先验分布,可以在非正态的、短期收益数据的基础上建立更准确的预测。
4. SAA/TAA模型SAA/TAA模型是一种基于战略资产配置(SAA)和战术资产配置(TAA)的模型。
投资组合优化模型与实证研究
投资组合优化模型与实证研究投资组合优化模型是金融领域中一种重要的决策工具。
通过科学的数学方法和统计分析,投资者可以最大限度地降低投资风险,提高投资回报率。
本文将探讨投资组合优化模型的理论基础、实证研究以及在实际投资中的应用。
一、投资组合优化模型的理论基础投资组合优化模型的理论基础可以追溯到马科维茨(Harry M. Markowitz)于1952年提出的现代投资组合理论。
该理论认为,通过建立多元化的投资组合,可以最大限度地降低风险,提高回报率。
马科维茨提出了著名的“均值-方差模型”,即通过最小化投资组合的风险(方差),在给定期望收益率下,选择最优投资组合。
二、投资组合优化模型的实证研究实证研究是投资组合优化模型的重要环节。
研究者通过对历史数据进行分析,验证模型的有效性和适用性。
目前,许多学者采用不同的方法对投资组合优化模型进行实证研究,例如基于均值-方差模型的马科维茨方法、风险调整模型、均衡模型以及套利模型等。
其中,均值-方差模型是最常用的模型之一。
研究者通过收集多个金融资产的历史数据,计算各资产的期望收益率和方差,进而通过线性规划方法确定最优投资比例。
实证研究表明,均值-方差模型可以有效降低投资组合的风险,提高回报率。
此外,随着金融市场的发展,新的投资组合优化模型也不断涌现。
例如,风险调整模型考虑了资产间的相关性,并基于风险调整后的收益计算最优的投资组合。
均衡模型则假设投资者是理性的,并考虑投资者对风险的偏好。
套利模型则通过发现市场的非理性定价错误来获取超额收益。
三、投资组合优化模型的应用实践投资组合优化模型的应用实践可以分为两个方面:一是个人投资者的资产配置,二是机构投资者的资产管理。
对于个人投资者来说,通过建立投资组合优化模型,可以根据自身的风险偏好和投资目标,合理配置资产。
例如,对于风险厌恶型投资者,可以倾向于选择低风险、稳健的投资组合;而对于风险偏好型投资者,则可以追求高回报率的投资策略。
投资组合优化模型
投资组合优化模型
在投资组合优化模型中,需要确定以下几个关键要素:
1.投资标的:投资组合包括的各种不同的资产,如股票、债券、商品等。
2.投资回报率:每个投资标的的预期回报率。
这个参数可以根据历史
数据、基本面分析和市场趋势等进行估计。
投资回报率是决定投资组合绩
效的重要因素。
3.投资风险:每个投资标的的风险度量。
常用的风险度量方法包括方差、标准差和协方差等。
4.投资限制:指定投资组合的约束条件,如最大投资金额、最大风险
水平、最小回报率等。
基于以上关键要素,可以建立不同的投资组合优化模型。
以下是两种
常见的优化模型:
1.马科维茨模型:也称为均方差模型,是一种最小化风险的投资组合
优化模型。
该模型基于投资组合的协方差矩阵和预期收益率,通过调整各
种资产之间的权重,以最小化投资组合的风险水平。
2.马克维茨-特雷纳模型:该模型是基于马科维茨模型的改进版,加
入了一个新的约束条件,即投资组合的最小收益率。
该模型通过设置目标
收益率和最大风险水平,寻找一种权衡投资回报率和风险的投资组合。
在实际应用中,投资组合优化模型可以使用不同的数学优化算法求解,如线性规划、二次规划、非线性规划等。
通过这些优化算法,可以找到最
优的投资组合权重,从而使投资者能够做出基于合理分析和优化的投资决策。
总之,投资组合优化模型是一种有效的工具,可以帮助投资者在资产配置时做出明智的决策。
该模型基于现代投资理论和数学优化方法,通过最大化投资回报率或最小化投资风险,帮助投资者实现优化的投资组合效果。
投资组合优化模型及算法研究
投资组合优化模型及算法研究在当今的金融领域,投资组合的优化是投资者实现资产增值和风险控制的重要手段。
投资组合优化模型及算法的研究,旨在通过科学的方法和技术,找到最优的投资组合方案,以满足投资者在收益和风险之间的平衡需求。
投资组合优化的核心目标是在给定的风险水平下,实现投资收益的最大化,或者在给定的收益目标下,将风险降至最低。
为了实现这一目标,需要综合考虑多种因素,如不同资产的预期收益、风险水平、资产之间的相关性等。
常见的投资组合优化模型包括均值方差模型、均值绝对偏差模型、均值 CVaR 模型等。
均值方差模型是由马科维茨提出的,它以资产的预期收益均值和收益的方差作为衡量投资组合绩效的指标。
该模型假设资产收益服从正态分布,通过求解二次规划问题来确定最优投资组合。
然而,在实际应用中,资产收益往往不服从正态分布,而且计算方差需要大量的历史数据,这在一定程度上限制了均值方差模型的应用。
均值绝对偏差模型则以资产收益的均值和绝对偏差作为优化目标,避免了方差计算对正态分布假设的依赖。
但绝对偏差的计算相对复杂,增加了模型求解的难度。
均值 CVaR 模型是一种基于风险价值(VaR)的改进模型,它以资产收益的均值和条件风险价值(CVaR)作为优化目标。
CVaR 能够更好地衡量极端情况下的风险,对于风险厌恶型投资者具有一定的吸引力。
在投资组合优化算法方面,传统的算法如线性规划、二次规划等在处理小规模投资组合问题时表现出色,但对于大规模、复杂的投资组合问题,往往计算效率低下。
为了提高算法的效率和求解能力,近年来出现了许多智能优化算法,如遗传算法、粒子群优化算法、模拟退火算法等。
遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法,它通过模拟自然选择和遗传变异的过程,来寻找最优解。
在投资组合优化中,遗传算法可以有效地处理多变量、非线性的问题,并且具有较好的全局搜索能力。
但遗传算法也存在收敛速度慢、容易陷入局部最优等问题。
粒子群优化算法则是通过模拟鸟群的觅食行为来寻找最优解。
投资组合优化模型及有效前沿分析方法
投资组合优化模型及有效前沿分析方法随着金融市场的发展和个人财富增长的需求,投资组合优化和有效前沿分析成为了投资者关注的重要内容。
本文将介绍投资组合优化模型的概念、意义以及有效前沿分析的方法。
投资组合优化模型是一种通过选择合适的资产组合来实现最大收益或者最小风险的数学模型。
通常情况下,投资者面临着多个投资标的和投资目标,如何在有限的资源和时间内做出最佳的投资选择,是一个值得探索的问题。
投资组合优化模型通常包括以下几个要素:投资标的、预期收益率、风险度量和决策变量。
投资标的是指投资者可以选择的各种资产,如股票、债券、房地产等。
预期收益率是对不同投资标的未来收益的估计。
风险度量是对投资标的风险的度量,通常使用标准差等方式来描述。
决策变量是指投资者需要做出的投资比例选择。
通过建立这些要素之间的数学关系,可以得到一个最优化的投资组合。
有效前沿分析方法是用来帮助投资者找到有效的投资组合的一种方法。
有效前沿是指在给定风险下,可以达到的最大收益;或者在给定收益下,可以达到的最小风险。
有效前沿分析方法通过对不同投资组合的收益和风险进行综合评估,找到处于有效前沿上的投资组合,为投资者提供一个合理的选择范围。
有效前沿分析方法通常包括以下几个步骤:首先,收集和整理投资标的的历史数据,包括收益率和风险度量。
其次,利用统计方法对历史数据进行分析,计算出各个投资标的的平均收益率、标准差等参数。
然后,通过建立投资组合的数学模型,计算出投资组合的预期收益率、标准差等指标。
最后,利用最优化算法,找到处于有效前沿上的投资组合。
有一些经典的有效前沿分析方法,如马科维茨理论和索提诺模型等。
马科维茨理论是通过均值-方差模型来实现有效前沿分析的一种方法。
该方法假设投资者追求的是最大化收益,并且认为收益与风险之间存在一定的权衡关系。
索提诺模型是一种基于期望效用理论的有效前沿分析方法。
该方法考虑了投资者对收益的偏好程度,通过一个效用函数来度量投资者的效用。
投资组合优化模型及算法分析
投资组合优化模型及算法分析投资组合优化是投资者在面对多种投资选择时,通过合理配置资金,以达到最大化收益或最小化风险的目标。
在过去的几十年中,投资组合优化模型和算法得到了广泛的研究和应用。
本文将对投资组合优化模型及其相关算法进行分析。
一、投资组合优化模型1.1 均值-方差模型均值-方差模型是投资组合优化中最经典的模型之一。
该模型基于投资者对资产收益率的期望值和方差的假设,通过最小化方差来寻找最优投资组合。
该模型的优点是简单易懂,但也存在一些问题,如对收益率的假设过于简化,无法处理非正态分布的情况。
1.2 均值-半方差模型均值-半方差模型是对均值-方差模型的改进。
该模型将方差替换为半方差,即只考虑收益率小于预期收益率的风险。
相比于均值-方差模型,均值-半方差模型更加关注投资组合的下行风险,更适用于风险厌恶型投资者。
1.3 风险平价模型风险平价模型是基于风险平价原则构建的投资组合优化模型。
该模型将不同资产的风险权重设置为相等,以实现风险的均衡分配。
风险平价模型适用于投资者对不同资产风险敏感度相同的情况,但对于风险敏感度不同的情况,该模型可能无法提供最优解。
二、投资组合优化算法2.1 最优化算法最优化算法是投资组合优化中常用的算法之一。
最优化算法通过数学优化方法,如线性规划、二次规划等,寻找最优投资组合。
这些算法能够在较短的时间内找到最优解,但对于大规模的投资组合问题,计算复杂度较高。
2.2 蒙特卡洛模拟蒙特卡洛模拟是一种基于随机抽样的方法,通过生成大量样本来近似计算投资组合的风险和收益。
该方法能够处理非线性和非正态分布的情况,并且可以考虑到不同资产之间的相关性。
但蒙特卡洛模拟也存在一些问题,如计算时间较长和结果的随机性。
2.3 遗传算法遗传算法是一种模拟生物进化的优化算法。
该算法通过模拟自然选择、交叉和变异等过程,逐步优化投资组合。
遗传算法能够处理非线性和非凸优化问题,并且对于大规模投资组合问题具有较好的适应性。
基于风险偏好的投资决策模型研究
基于风险偏好的投资决策模型研究一、引言投资决策是金融领域中的核心问题之一,关乎个人和机构的财富增值和风险控制。
在投资中,风险偏好是一个关键的因素,它反映了投资者对风险的接受程度。
本报告旨在研究基于风险偏好的投资决策模型,并针对此模型的现状进行分析,总结存在的问题并提出相应的对策建议。
二、现状分析1. 风险偏好的概念和分类风险偏好是指个人或机构对于面临风险时的态度和偏好程度。
常见的风险偏好分类包括保守型、稳健型、平衡型和激进型。
不同的投资者在不同的投资阶段和市场环境下可能会有不同的风险偏好。
2. 现有的投资决策模型目前,已经有许多投资决策模型基于风险偏好进行设计和应用。
例如,马克维茨投资组合理论通过优化投资组合的权衡来实现风险与收益的最优化。
其他模型如巴菲特的价值投资理论、理查德森的CAPM模型等也都有一定的参考价值。
三、存在问题1. 风险偏好度量的不准确性目前,风险偏好的度量大多基于投资者未来期望收益的预测和风险承受能力的问卷调查。
然而,这种度量方式存在主观性和不确定性,很难准确反映投资者的真实风险偏好。
2. 投资决策模型的简化与理想化现有的投资决策模型往往过于简化并忽略市场的复杂性和非理性行为。
这些模型通常是基于理性投资者的假设,而忽略了市场的不确定性和投资者的非理性行为,导致模型的应用效果并不理想。
四、对策建议1. 改进风险偏好度量方法为了准确反映投资者的风险偏好,可以通过综合多种风险度量方法,如风险偏好风险度量模型、心理学实验等,构建更合理的风险偏好度量模型。
2. 结合行为金融学行为金融学研究投资者的非理性行为,将非理性因素纳入投资决策模型中。
通过结合行为金融学的理论和方法,可以更准确地预测市场的非理性波动和投资者的行为偏差,提高投资决策模型的预测能力和应用效果。
3. 引入机器学习和大数据分析机器学习和大数据分析技术具有优势,可以帮助投资者更准确地分析市场趋势和行业动态,提高投资决策的准确性和效率。
风险厌恶与风险资产的最优组合
风险厌恶与风险资产的最优组合风险厌恶程度可以通过投资者的风险偏好来衡量。
风险厌恶程度高的投资者往往愿意选择较低风险的资产,而风险厌恶程度低的投资者则更愿意选择高风险高回报的资产。
为了找到最优的投资组合,投资者可以利用资本资产定价模型(CAPM)来衡量风险与收益之间的关系。
根据CAPM模型,风险厌恶程度高的投资者往往会更多地选择无风险资产,因此最优组合中的风险资产比例较低。
而风险厌恶程度低的投资者则会选择更多的风险资产,以追求更高的回报。
这意味着在最优组合中,风险资产的比例较高。
然而,最优组合不仅仅取决于风险厌恶程度,还要考虑其他因素,如预期收益率、资产相关性等。
投资者应综合考虑这些因素,以制定适合自己的最优投资组合。
另外,投资者也可以通过分散投资来降低投资组合的整体风险。
这意味着将资金投入到多个不同的资产或资产类别中,以分散风险并提高整体回报。
总之,风险厌恶与风险资产的最优组合是一个复杂的问题,需要综合考虑投资者的风险偏好、相关因素和分散投资等因素。
投资者应该根据自己的情况和目标来选择最适合自己的投资组合。
在资产配置和投资决策过程中,风险厌恶是一个重要的考虑因素。
风险厌恶程度越高,投资者愿意承受的风险也就越低,更倾向于选择较低风险的资产。
相反,风险厌恶程度较低的投资者则更愿意承担较高的风险,以追求更高的回报。
在构建最优投资组合时,投资者不仅要考虑自身的风险厌恶程度,还需评估资产的风险特性和预期收益。
通常情况下,市场上的资产可以被分为无风险资产和风险资产。
无风险资产通常是指国债或其他政府支持的债务工具,由于政府的信用背书,其违约风险较低。
风险资产则包括股票、债券、房地产等,由于市场波动和经济因素的影响,其回报存在较高的不确定性。
投资者根据自身的风险偏好和投资目标可以选择不同比例的无风险资产和风险资产来构建自己的投资组合。
以低风险厌恶程度的投资者为例,他们可能更愿意选择高风险资产,并倾向于寻求较高的回报。
科技创新对公司经营绩效和股票收益率的影响及其机制的实证研究
摘要摘要科技进步能够提高公司的预期生产率和盈利能力,提升公司整体效率,降低投资成本,从而推动公司成长。
本文通过建立衡量科技创新对于公司相对重要性的指标,研究科技创新对于公司经营绩效、经营风险和股票收益率的影响作用。
此外,本文进一步研究了科技创新对股票收益率产生影响的作用机理。
最后,本文建立科技成长期权因子,验证其对于风险和收益的影响是否显著区别于其他风险因子。
为了衡量由科技创新带来的成长期权对于公司的重要性,本文利用Kogan, Papanikolaou, Seru, and Stoffman(2016)整理的专利数据库,建立从1961年到2011年所有上市公司的科技成长期权指标。
本文利用公司在过去三年获得授权专利的总数量作为衡量公司由科技创新带来的成长期权的代理变量。
作为公司科技创新行为的成果,专利数量体现了公司由科技创新带来的潜在增长率。
专利数量越多的公司,科技创新为其带来的成长机会越多,公司通过科技创新获得成长的比例越高。
此外,本文采用公司在过去三年取得专利的总价值作为衡量由科技创新带来的成长期权价值的代理变量。
拥有专利价值越高的公司,科技创新为其带来的成长期权对于公司的价值越大,公司通过科技创新获得成长的比例越高。
其中,专利价值的计算方法来自Kogan, Papanikolaou, Seru, and Stoffman(2016),他们通过计算专利授权消息前后公司股价的变化,并以此来估算专利的商业价值。
首先,本文通过实证研究对科技创新与公司经营绩效之间的关系进行验证。
利用年度Fama-MacBeth(1973)横截面回归分析,本文发现科技创新与公司下一年的经营绩效之间存在显著的正相关关系,科技成长期权指标与公司在下一年的权益收益率(ROE)、资产收益率(ROA)和现金流(CF)具有显著的正相关关系。
随后,本文针对科技创新与股票收益率之间的关系进行实证研究。
通过建立科技成长期权因子模拟组合并对组合收益率进行因子回归分析,本文发现科技成长期权因子模拟组合的超额收益率并不能够被已有的风险因子所解释。
几类投资组合优化模型及其算法
几类投资组合优化模型及其算法在当今的金融市场中,投资者们总是在寻求最优的投资组合,以实现风险与回报的平衡。
为了达到这一目标,各种投资组合优化模型及其算法应运而生。
接下来,让我们一起深入了解几类常见的投资组合优化模型及其背后的算法。
首先,我们来谈谈均值方差模型。
这是由马科维茨提出的经典模型,它奠定了现代投资组合理论的基础。
在这个模型中,投资者的目标是在给定的预期收益水平下,最小化投资组合的风险(通常用方差来衡量),或者在给定的风险水平下,最大化投资组合的预期收益。
其算法的核心在于求解一个二次规划问题。
通过对不同资产的预期收益率、方差以及资产之间的协方差进行计算和分析,找到最优的资产配置比例。
然而,这个模型也存在一些局限性。
例如,它对输入参数的准确性要求很高,而预期收益率和协方差的估计往往存在误差。
此外,它假设资产收益率服从正态分布,但实际市场中的资产收益率分布往往更加复杂。
接下来是资本资产定价模型(CAPM)。
CAPM 认为,在均衡市场中,资产的预期收益率与其系统性风险(用贝塔系数衡量)成正比。
这个模型的算法相对简单,主要是通过计算资产的贝塔系数来确定其预期收益率。
但 CAPM 也有其不足之处。
它的假设条件在现实中很难完全满足,比如市场的完全有效性和投资者的完全理性。
而且,它只考虑了系统性风险,而忽略了非系统性风险。
再看 BlackLitterman 模型。
它结合了投资者的主观观点和市场均衡信息,对资产的预期收益率进行修正。
在算法上,它首先基于市场均衡信息建立一个基准投资组合,然后根据投资者的主观观点对预期收益率进行调整,并重新计算投资组合。
这种模型的优点在于能够更好地融合投资者的主观判断和市场客观数据,但它的复杂性也相对较高,需要投资者对市场有较为深入的理解和准确的主观判断。
还有基于风险平价的投资组合模型。
该模型的理念是使投资组合中各资产对总风险的贡献相等。
其算法主要是通过不断调整资产权重,使得各资产的风险贡献达到平衡。
高维协方差矩阵的贝叶斯估计及其在投资组合中的应用
高维协方差矩阵的贝叶斯估计及其在投资组合中的应用高维协方差矩阵的贝叶斯估计及其在投资组合中的应用在金融领域中,投资组合理论是一个重要的研究方向。
投资组合的目标是帮助投资者在风险和收益之间取得平衡,以实现最佳的投资配置。
在投资组合优化中,协方差矩阵是一个关键的概念,用于衡量不同资产之间的相关性和风险。
然而,在实际应用中,通常难以准确估计高维协方差矩阵,特别是当观测样本较少时。
因此,贝叶斯估计方法成为了解决这个问题的一种有效手段。
贝叶斯估计是基于贝叶斯统计理论的一种参数估计方法,它考虑了先验知识和当前的样本信息,通过后验概率来推断参数的值。
在高维协方差矩阵的贝叶斯估计中,我们引入了先验分布来对协方差矩阵的不确定性进行建模。
常用的先验分布是逆Wishart分布,它是Wishart分布的逆分布。
逆Wishart分布的参数包括自由度和尺度矩阵,它们分别控制了协方差矩阵的分布形状和尺度。
在高维协方差矩阵的贝叶斯估计中,我们可以通过以下步骤来计算后验概率分布。
首先,我们需要选择合适的先验分布参数,即先验分布的自由度和尺度矩阵。
然后,利用观测样本数据,我们可以计算出后验分布的参数。
最后,根据后验分布,我们可以得到协方差矩阵的贝叶斯估计。
高维协方差矩阵的贝叶斯估计在投资组合中的应用非常广泛。
首先,通过估计协方差矩阵,我们可以衡量不同资产之间的相关性,从而选择适合的资产组合。
在投资组合优化中,通过将协方差矩阵作为输入参数,我们可以构建一个数学模型来寻找最优投资组合。
其次,由于贝叶斯估计方法考虑了不确定性,所以它可以更好地处理样本数据较少的情况。
在实际应用中,往往只有有限的历史数据可用,这会导致传统的估计方法存在较大的偏差。
贝叶斯估计方法通过引入先验分布,可以在一定程度上弥补这个问题。
最后,由于投资组合通常涉及大量的资产,协方差矩阵往往是高维的。
贝叶斯估计方法可以很好地处理高维数据,并提供有效的结果。
然而,高维协方差矩阵的贝叶斯估计也存在一些挑战和限制。
投资组合优化模型构建与分析
投资组合优化模型构建与分析第一章:引言投资组合优化是金融领域一个重要的研究方向,它通过运用数学和统计学方法,设计一个有效的投资组合来实现投资者的预期收益和风险管理目标。
本篇文章将从理论和实践的角度,介绍投资组合优化模型的构建和分析。
第二章:相关理论知识2.1 投资组合理论投资组合理论是投资组合优化的基础。
它主要涉及资产配置、资产收益、风险评估等方面的理论与方法。
2.2 现代投资组合理论现代投资组合理论由哈里·马科维茨于20世纪50年代提出,该理论通过有效前沿与均值方差模型,为投资者提供了可行的资产配置方案。
第三章:投资组合优化模型构建3.1 收集数据数据的质量和完整性对投资组合优化模型的构建至关重要。
在这一章节,我们将介绍如何收集数据以及如何清洗和处理数据。
3.2 风险度量风险度量是投资组合优化模型一个重要的部分,常用的风险度量方法包括标准差、协方差、VAR等。
在这一章节,我们将介绍这些风险度量方法的原理和应用。
3.3 收益度量收益度量是投资组合优化模型中另一个重要的部分。
在这一章节,我们将介绍常用的收益度量方法,如平均回报率、夏普比率等,并讨论它们的优缺点。
3.4 投资约束投资约束是指投资者在进行资产配置时需要遵循的限制条件。
在这一章节,我们将介绍不同类型的投资约束,并讨论它们对投资组合的影响。
第四章:投资组合优化模型分析4.1 有效前沿分析有效前沿是投资组合优化模型中的一个重要概念,它代表所有可以获得最高收益的投资组合。
在这一章节,我们将介绍有效前沿的计算方法,并通过实例展示如何进行有效前沿分析。
4.2 敏感性分析敏感性分析是投资组合优化模型中常用的方法之一,它用于评估模型对输入参数的敏感性。
在这一章节,我们将介绍敏感性分析的步骤和技巧,并通过实例演示如何进行敏感性分析。
4.3 模型评估和优化模型的评估和优化是投资组合优化的最终目标。
在这一章节,我们将介绍如何评估模型的性能,并讨论如何通过优化技术改进模型的预测和决策能力。
妊娠期高血压疾病风险个体化预测模型的推导与验证
妊娠期高血压疾病风险个体化预测模型的推导与验证妊娠期高血压疾病(preeclampsia)是妊娠期间较为常见的并发症之一,其严重程度可涉及孕妇和胎儿的生命健康。
因此,早期预测和筛查高血压疾病患者风险成为了妇产科研究的关键课题之一。
本文旨在推导和验证妊娠期高血压疾病风险的个体化预测模型。
为了构建这一模型,我们需明确影响高血压疾病风险的主要因素。
前人研究表明,年龄、孕前体重指数(BMI)、孕前血压、孕前糖尿病、孕前慢性高血压、家族史以及孕期血压变化等都与高血压疾病的发生相关。
因此,我们将这些因素作为预测模型的自变量。
首先,为了推导个体化预测模型,我们收集了大规模的临床数据。
该数据包括了孕妇的基本信息、孕前健康状况、孕期健康状况等方面。
由于每个孕妇都属于独特的个体,我们采用的是附加高斯过程(Gaussian Process)的模型方法,该方法可以处理多变量和非线性因素对高血压疾病风险的影响。
在模型的推导过程中,我们首先对数据进行预处理。
对于缺失值,我们采用插值法进行填充;对于分类变量,我们使用独热编码将其转化为数值变量。
然后,我们通过方差膨胀因子(VIF)的分析来排除高度相关的变量。
接下来,我们借助变量选择方法(如逐步回归、拉索回归等)来确定哪些变量对模型拟合程度具有重要贡献。
最后,我们使用交叉验证的方法来评估模型的性能。
在模型验证的过程中,我们将将收集的临床数据划分为两组:训练集和测试集。
为了验证模型的预测能力,我们计算了模型在训练集和测试集上的准确率、敏感性、特异性和F1得分等指标。
同时,我们还通过使用ROC曲线和AUC(Area Under Curve)来评估模型的性能。
对于所有评估指标,我们采用五折交叉验证的方法来获得更稳定的结果。
最终,我们的个体化预测模型在测试集上表现出较高的准确性和预测能力。
根据我们的结果,对于该模型预测为高风险的孕妇,我们建议加强监测和管理,以尽早干预并防止高血压疾病发展。
经典风险模型下CEV股票市场中最优再保险和投资策略(英文)
经典风险模型下CEV股票市场中最优再保险和投资策略(英文)李启才;顾孟迪
【期刊名称】《应用数学》
【年(卷),期】2015(28)2
【摘要】本文在复合泊松跳索赔模型下,考虑保险公司投资于常弹性方差(CEV)金融市场和购买比例-超额损失组合再保险的最优策略.在期望效用最大化准则下,利用随机控制技巧,证明了,事实上,保险公司的最优再保险策略等同于要么购买一个纯超额损失再保险,要么购买一个纯比例再保险.进一步给出两种情形下的最优再保险和投资策略以及值函数的表达式.
【总页数】9页(P247-255)
【关键词】随机控制;比例再保险;超额损失;CEV模型;指数效用
【作者】李启才;顾孟迪
【作者单位】南京师范大学数学科学学院;上海交通大学安泰经济与管理学院
【正文语种】中文
【中图分类】O211.63;O232
【相关文献】
1.通胀环境下基于CEV模型的最优再保险-投资问题 [J], 陈志蒙;夏登峰;苑伟杰
2.通胀环境下基于CEV模型的最优再保险-投资问题 [J], 陈志蒙;夏登峰;苑伟杰;;;
3.CEV模型下鲁棒最优投资和超额损失再保险问题研究 [J], 李冰;耿彩霞;
4.CEV模型下时滞最优投资与再保险问题 [J], 阿春香; 邵仪
5.在CEV模型下带违约风险的时间一致再保险投资博弈 [J], 李国柱;马世霞
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分析投资组合优化的模型和算法
分析投资组合优化的模型和算法投资组合优化是指在多种不同资产中选择某些组合,以期望获得最大化的收益和最小化的风险。
在实际的投资中,不同的资产在不同的时间段内的表现是不同的,因此投资组合的优化成为了必不可少的投资策略之一。
投资组合优化的模型主要有两种:均值-方差模型和风险价值模型。
均值-方差模型是指通过计算资产的平均收益率和方差,求出某一组合的期望收益和标准差,从而进行决策。
通常采用马科维茨模型对均值-方差模型进行优化,也就是最小化投资组合风险,同时最大化投资组合收益。
风险价值模型则是通过计算各个资产的风险价值,以及投资组合的总投资额和总风险价值,最终计算出最优的投资组合。
在投资组合优化中,最重要的算法是有效前沿算法。
有效前沿是指全部风险和全部收益构成的曲线,在这条曲线上的任意点表示了一种风险和收益的组合。
有效前沿算法通过对有效前沿上的点进行分析,找到满足期望收益和风险要求的最优投资组合。
有效前沿算法的基本思路是通过调整各个资产的权重,使投资组合的风险降到最低,而同时期望收益率保持在一定水平。
具体而言,有效前沿算法会进行多次模拟,尝试不同的资产权重组合,计算每个组合的投资风险和收益的期望。
通过这样的反复尝试,最终找到一个最佳的资产权重组合,以实现投资组合的最优化。
除了有效前沿算法之外,投资组合优化还有其他的算法,比如层次分析法和跟踪误差最小算法。
层次分析法是指通过将不同资产之间的关系建模,计算每个资产的权重,从而实现最优化。
跟踪误差最小算法则是指通过调整各个资产的权重,使得投资组合的回报率尽可能地接近一个给定的指标,同时跟踪误差最小。
综上所述,投资组合优化是一项复杂的工作,需要根据市场的情况和自己的投资需求进行定制化的策略。
投资组合优化的模型和算法可以帮助投资者降低风险,同时获得更高的收益率。
在实际的投资中,理性和耐心也是非常重要的,需要保持冷静,并在长期的持续性投资中坚持信仰。
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OPTIMAL COV ARIANCES IN RISK MODEL AGGREGATIONAlec N.KerchevalDepartment of MathematicsFlorida State UniversityTallahassee,FL32306-4510kercheval@DRAFT—8June2006ABSTRACTAbstract:Portfolio risk forecasts are often made by esti-mating an asset or factor covariance matrix.Practitioners commonly want to adjust a global covariance matrix en-compassing several sub-markets by individually correcting the sub-market diagonal blocks.Since this is likely to re-sult in the loss of positive semi-definiteness of the overall matrix,the off-diagonal blocks must then be adjusted to re-store that property.Since there are many ways to do this adjustment,this leads to an optimization problem of Pro-crustes type.We discuss two solutions:a closed form so-lution using an adapted norm,and a fast iterative approach due to Koschat and Swayne.KEY WORDScovariance matrix,risk forecast,orthogonal procrustes, matrix optimization.1IntroductionEquity portfolio risk forecasts are typically derived from a forecast of the asset or factor covariance matrix of re-turns.The following risk model aggregation problem is well-known to pension funds and mutual fundfirms:How can thefirm evaluate the total risk of the combined portfolios of many managers?Assume that we have K>1managers,each respon-sible for a portfolio in one of K markets.We also assume that each of these managers is able to construct with con-fidence a factor covariance matrix˜A k of size n k×n k, (k=1,...,K),which successfully describes the risk of portfolios in market k.To understand thefirmwide total risk of the union of the K managers’portfolios,we need a large covariance matrix˜V of size N×N,where N=n1+···+n k. The matrix˜V must agree on its diagonal blocks with the ˜Ak’s,and have meaningful information on the off-diagonal blocks about correlations between factors in different mar-kets.Unfortunately,while there may be enough histori-cal data to estimate covariance matrices of size n k×n k, there almost surely is not enough data to estimate directly an N×N covariance matrix.Instead,thefirm’s risk manager may do the following:1.Develop afirst-draft N×N covariance matrix V usingthe available data history,in whatever way seems to best capture cross-market correlations.2.Replace the diagonal blocks A k of V with the pre-viously estimated market covariance matrices˜A k to form a new matrix˜V.3.Since this action is likely to spoil positive semi-definiteness by creating negative eigenvalues,the off-diagonal blocks of˜V must then be adjusted in some minimal way to restore positive definiteness.This becomes an optimization problem involving pos-itive definite matrices,which is the focus of this paper.Acknowledgement:This paper continues the work begun in Anderson et al.(2005),which contains more dis-cussion of the problem.Conversations with G.Anderson, K.Gallivan,L.Goldberg,E.Klassen,R.T¨u t¨u nc¨u and J. Zhang are gratefully acknowledged.All errors and omis-sions are my own.2Simplifying the problemIn the most basic version of the problem,we are given a positive definite matrix V,expressed in block form asV=A BB T C.This is intended to be afirst draft global covariance matrix. Here A is a small diagonal block corresponding to covari-ances of the factors in one of the individual markets.We’ll say that A is n×n,V is N×N,and for simplicity assume n<N/2.Independently,we are also given a better estimate˜A for the factor covariance matrix of that market.We wish to substitute˜A for A in V,without changing the other factors described by C.To avoid creating negative eigenvalues,this means we need to allow freedom to adjust B to restore positive semidefiniteness.The problem then becomes that offind-ing˜B such that˜V(˜B)=˜A˜B˜B T Cis positive semidefinite and as close as possible,in some suitable sense,to V.3Prior approaches3.1Rebonato and J¨a ckelIf we wish we can phrase this problem in terms of correla-tion matrices instead of covariance matrices,simply by nor-malizing the variables.In this context,Rebonato and J¨a ckel (2000)considered the problem of the nearest n×n correla-tion matrix to a given symmetric matrix with unit diagonal, and proposed a solution involving minimizing a norm over an n(n−1)dimensional parameter space.It’s not diffi-cult(Anderson and Kercheval,April,2005)to improve this dimension by a factor of2,but one can’t avoid the prob-lem that the solution will necessarily have zero eigenvalues. Also the nonconvex optimization problem becomes rapidly difficult as n grows.3.2Positive semidefinite programmingAn improvement on the technique of Rebonato and J¨a ckel makes use of the concept of positive semidefinite program-ming,e.g.Higham(2002),Malick(2004).Here,one notes that the space S of positive semidefinite matrices is a con-vex cone in the set of all n×n matrices,and prescribing diagonal blocks represents a simple linear constraint.Hence the problem becomes a convex optimization problem,which can be solved for quite large n.While this approach is very powerful,there are two difficulties in this context.•Of necessity,if˜V(B)has negative eigenvalues,then the optimum˜V(˜B)minimizing the norm||˜V−V||will have zero eigenvalues,which is inconvenient for risk management applications.(One could add a fur-ther constraint that eigenvalues be larger than a certain chosen lower bound,but this is ad hoc.)•Worse,the solution to the problem posed this way will always represent a change of the underlying variables that mixes factors across markets,which isfinancially undesirable.We explain this point in the next section. 4Changing covariance matrices means changing variablesNotation.Let M N denote the vector space of N×N real matrices,GL(N,R)the subset of invertible matrices, and denote by COV(N)the subset of all possible N×N covariance matrices of some N-dimensional random vec-tor.(In our application,the random vector will be the vector of factor returns.)Equivalently,COV(N)is the space of N×N positive semidefinite(symmetric)matri-ces.The subset of positive definite matrices will be denoted COV+(N).The following fact is elementary:Proposition4.1If V∈COV+(N),then1.{LV L T:L∈M N}=COV(N),and2.{LV L T:L∈GL(N,R)}=COV+(N).Moreover,if V is the covariance matrix of a random vector s,the matrix LV L T is the covariance matrix in-duced by the linear change of variables˜s=Ls.Therefore we may think of changing the covariance matrix V to a new matrix˜V as equivalent to making a lin-ear change of variables of the underlying factors s.Since factors are determined via linear regression on the asset re-turns,their identities are somewhat approximate in thefirst place–financially we can tolerate a small change L close to the identity as a correction in light of the exogenous in-formation in˜A.However,we need to preserve the identities of the in-dividual markets corresponding to the diagonal blocks of V,and furthermore we don’t want to touch factors outside the A block when making the above correction.This means our change of variables should be con-strained to the following block diagonal form:L=L100I.(1) It is now not difficult to showProposition4.2(Anderson,et.al.(2005))With V,˜V, and L as above,LV L T=˜Vif and only ifL1=˜A1/2OA−1/2,where O is orthogonal and the exponent1/2refers to the unique positive definite square root.Equivalently,the block diagonal constraint on L im-plies that the rectangular block˜B is constrained to be of the form˜B=˜A1/2OA−1/2Bfor some orthogonal matrix O.Notice now that when,as we have assumed,V,A, and˜A are positive definite,then any admissible revised co-variance matrix˜V(O)=LV L T=˜A˜A1/2OA−1/2BB T A−1/2O T A1/2C(2)is necessarily invertible,becauseL= ˜A1/2OA−1/200I(3)is invertible(and with condition number bounded uni-formly in the choice of O).This is a natural resolution to the difficulty of zero eigenvalues when˜B is unconstrained,as in the positive semidefinite programming approach.Note also that,be-cause we have characterized the solutions satisfying the market integrity constraint(1),this means that any solution having zero eigenvalues must necessary fail to satisfy(1), and therefore represents a change of variables undesirably mixing factors across markets.5The optimization problemWe now are searching for the admissible˜V closest to V, where“admissible”means˜V=LV L T for some L sat-isfying(3).In terms of some suitable norm,we want to minimize||˜V−V||.If we take the norm to be the usual Frobenius norm ||X||F=tr(XX T),this is equivalent to minimizing the off-diagonal block norm:||˜B−B||F=||˜A1/2OA−1/2B−B||F(4) as O varies over the orthogonal group O(n).This is an unconstrained but nonconvex problem of dimension n(n−1)/2,see Anderson et al.(2005).There is a related classical problem in numerical lin-ear algebra,e.g.Golub and Van Loan(1989):Orthogonal Procrustes Problem:Given m×nmatrices A and D,find O∈O(n)minimizingAO−D F.This has a closed form solution in terms of singular value decompositions(described in Section6),but unfor-tunately there is no known exact solution to the problem we are facing,which we call theDouble Orthogonal Procrustes Problem:Givenmatrices A,B,and D of compatible sizes,find anorthogonal matrix O minimizing AOB−D F.6Choosing an adapted normInitial experiments in Anderson,et.al.(2005)show that the numerical cost of minimizing the objective(4)over the orthogonal group O(n),via the standard Levenberg-Marquardt optimization routine,starts to become high once n is larger than around20.We need tofind a faster solution without giving up our constraint(1)on admissible changes of variables L.The idea in this section is to take advantage of the freedom we have to choose our norm.By proper choice of norm,we can provide an exact closed form solution of our problem for which the only computation required is calcu-lation of a single singular value decomposition.Higham(2002)describes a common weighted variant of the Frobenius norm:||X||W=||W1/2XW1/2||Ffor some positive definite weighting matrix W.Often,W is chosen to be diagonal,but it need not be.Consider now the following specific choice of W:W=˜A−100I.We denote by||.||∗the norm||.||W for this choice of W.Our problem now is to minimize||˜V(O)−V||∗(5) as O ranges over O(n),and where˜V(O)is given by(2). Substituting our choice of W,this is equivalent to minimiz-ing the quantity||˜A−1/2(˜B−B)||F=||OA−1/2B−˜A−1/2B||F. This is now subject to exact solution via the usual orthogo-nal procrustes method,as we now describe.For convenience let X=A−1/2B and Y=˜A−1/2B. We are minimizingtr((OX−Y)(OX−Y)T)=tr(XX T)+tr(Y Y T)−2tr(OXY T)as O varies over O(n).Since thefirst two terms don’t de-pend on O,we are equivalently maximizing tr(OXY T).Let UDV T be the singular value decomposition of XY T=A−1/2BB T˜A−1/2.We want tofind O maximiz-ingtr(OXY T)=tr(OUDV T)=tr(V T OUD). Notice V T OU is orthogonal,D is diagonal with non-negative entries.Some thought will convince the reader that the maximum occurs when V T OU=I,or O=V U T. This now minimizes the objective(6).The solution˜V may thus be computed easily for any dimension for which the singular value decomposition is available.The choice of the norm||.||∗roughly amounts to giv-ing equal weight to the principal components of the covari-ance block˜A.This isfine when the precise weightings are not too important in the application.However,the user may need to keep the Frobenius norm,or substitute some other specific weighting W.In this case,we have to address the full Double Orthogonal Procrustes Problem,as in the next section.7Koschat-Swayne iterationThe Double Orthogonal Procrustes Problem is difficult be-cause it is a nonconvex,high-dimensional problem.How-ever,Koschat and Swayne (1991)(See also Gower and Di-jksterhuis (2004))have proposed an effective iterative al-gorithm,along with some conjectures about its behavior.We describe a version of it here,establish some of its prop-erties,and report on speed experiments with realistic data for our application.7.1A mapping T on O(n )Let A,B,C now denote arbitrary real matrices,with A square n ×n ,B,C rectangular,with compatible sizes so the expressions below make sense.We now drop the subscript F on the Frobenius norm ||.||F .Our optimization problem is equivalent to a minimizing a function of the formG (O )=||AOB −C ||2(6)as O ranges over the orthogonal group.The Koschat-Swayne idea is to examine the augmented matricesA A r OB −C C ∗ 2(7)where A r and C ∗will be specified later.This is equal to||AOB −C ||2+||A r OB −C ∗||2,and,expanding via the trace,the terms quadratic in O aretr (AOBB T O T A T )+tr (A r OBB T O T A T r )=tr (B T O T (A T A +A T r A r )OB ).The quadratic dependence on O will drop out if A TA +A T r A r =rI ,for some scalar r .If so,the prob-lem can then be solved by the usual orthogonal procrustes method described in Section 6.So for any r larger than the square of the largest eigen-value of A ,we letA 2r =rI −A 2,and then we can minimize,in terms of one singular valuedecomposition,the objectiveA A r OB −C C ∗ 2for any fixed choice of C ∗,which is still at our disposal.Note that the minimizing O is a unique global minimum when the matrices involved have maximum rank,which we assume from now on.The idea of Koschat and Swayne is to fix some r as above,choose O 0∈O(n )at random,and define the se-quence {O i }in O(n )such that O i +1is the unique mini-mizer of (7)when C ∗=A r O i B .We can express this in terms of a mapping T as fol-lows.Definition 7.1Choose r as above.Define T :O(n )→O(n )byT (O )=argmin Q (||AQB −C ||2+||A r QB −A r OB ||2).That is,for any O ∈O(n ),T (O )is the unique global minimizer of the function F O :O(n )→R defined byF O (Q )=||AQB −C ||2+||A r QB −A r OB ||ing the method described in Section 6,it is straight-forward to justify the following formula for T .Lemma 7.2For T as defined above,and O ∈O(n ),let UDV T be the singular value decomposition ofB (C T +B T O T (rI −A 2)).ThenT (O )=V U T .7.2Properties of TLemma 7.3T decreases the objective (6).Away from fixedpoints,T strictly decreases the objective.Proof:For any O ,||AT (O )B −C ||2≤||AT (O )B −C ||2+||A r T (O )B −A r OB ||2≤||AOB −C ||2+||A r OB −A r OB ||2=||AOB −C ||2,with the inequality strict when T (O )=O .The numerical approach of Koschat and Swayne is then equivalent to iteration of this mapping T until the ob-jective no longer decreases by more than a preselected tol-erance.In fact,the sequence must converge in O(n ).Lemma 7.4For any O ∈O(n ),the sequence {T i (O )}converges to a limit in O(n ).Proof:As in the proof of Lemma 7.3,we have||AT (O )B −C ||2+||A r T (O )B −A r OB ||2≤||AOB −C ||2,and hence||A r T (O )B −A r OB ||2≤||AOB −C ||2−||AT (O )B −C ||2.Therefore,for all n ,n i =0||A r T i +1(O )B −A r T i (O )B ||2≤n i =0(||AT i (O )B −C ||2−||AT i +1(O )B −C ||2)=||AOB −C ||2−||AT n +1(O )B −C ||2≤||AOB −C ||2.Therefore the infinite sum is convergent.Under our as-sumption that A r and B have full rank,this implies also∞i=0||T i+1(O)−T i(O)||2<∞.(8)By compactness,the sequence{T i(O)}must have a limit point O∗∈O(n).By(8)and the triangle inequality,this limit point must be unique;hence O∗must be the limit of the convergent sequence{T i(O)}.The mapping T is not continuous because the singular value decomposition is not continuous in the data.How-ever,it is continuous except on a set of codimension1,and hence almost everywhere.Thus,with probability one,the limit O∗will be a point of continuity of T,in which case it must then be afixed point of T.Lemma7.5Anyfixed point Q∗of T is a critical point of the objective G(O)=||AOB−C||2.Proof:Let Q∗be afixed point of T.With the previous notationF O(Q)=||AQB−C||2+||A r QB−A r OB||2,this means that F Q∗(Q)is minimized by Q=Q∗.Let M be a skew-symmetric matrix representing a tangent vector to O(n),and let Q t=Q∗exp(I+tM) represent a path in O(n)through Q∗in the direction M.ThenF Q∗(Q t)≥F Q∗(Q∗),or||AQ t B−C||2+||A r Q t B−A r Q∗B||2≥||AQ∗B−C||2.This means||AQ t B−C||2−||AQ∗B−C||2≥−||A r Q t B−A r Q∗B||2orG(Q t)−G(Q∗)≥−||A r Q∗(exp(I+tM)−I)B||2.Since,exp(I+tM)=I+tM+O(t2),for small t,the right hand side is of order t2,and this means all directional derivatives of G at Q∗are non-negative.Hence they must be zero and Q∗must be a critical point of G.The limitingfixed point is not necessarily the global minimum.If,as we tend to observe,the sequence does not land on thefixed point limit in afinite number of steps,then thisfixed point cannot be a local maximum,and so will be either a saddle point,or,generically,a local minimum.Dif-ferent starting values of O can be expected to lead to differ-ent local minima of the objective.Our approach is then to choose a collection of different starting values,perhaps at random,iterate to local minima of the objective,and then choose the smallest of the minima found.Experimentally, we tend tofind,with our data,that the different starting values usually lead to the same or similar objective values. Therefore we need not be too concerned with the starting values,since the global minimum has no special advantage for the problem.7.3Numerical experimentsWe looked at covariance data coming from actual equity risk factors,as described in Anderson et al.(2005),taken from the MSCIBarra equity risk model as of April2001. The largest problem corresponds to the65×65US eq-uity block,in a730×730global covariance matrix.This corresponds to n=65and B,C of size65×665,and an optimization over O(65)of dimension2080.A sim-ple MATLAB implementation of the iteration on an inex-pensive laptop(circa2005)took about5minutes for each starting value of O.For the27×27Singapore equity block, the process converged to within2e-6after2200iterations in about42seconds.By comparison,with the previous Levenberg-Marquardt implementation in C++on a unix workstation (circa2000),20×20blocks took over an hour and the 65×65problem did not converge before the experimenters gave up after several hours.Clearly the Koschat-Swayne approach more effi-ciently takes advantage of the special algebraic structure of our high-dimensional nonconvex problem,and is good enough for commercial implementation.ReferencesAnderson,G.,L.Goldberg,A.Kercheval,ler,and K.Sorge.2005. On the aggregation of local risk models for global risk management, Journal of Risk8,no.1,25–40.Anderson,G.and A.Kercheval.April,2005.Correcting negative eigenvalues for estimated correlation matrices in risk management, Gainesville,FL.Presented at the RMFE conference on Risk Manage-ment and Quantitative Approaches to Finance.Golub,G.H.and C.F.Van Loan.1989.Matrix Computations,2nd edi-tion,Johns Hopkins Univ.Press,Baltimore.Gower,J.and G.Dijksterhuis.2004.Procrustes Problems,Oxford Univ. Press,Oxford,UK.Higham,puting the nearest correlation matrix–a problem fromfinance,IMA Journal of Numerical Analysis22,329–343.Koschat,M.A.and D.F.Swayne.1991.A weighted procrustes criteria, Psychometrika56,229–239.Malick,J.2004.A dual approach to semidefinite least-squares problems, SIAM J.Matrix Anal.Appl.26,272–284.Rebonato,R.and P.J¨a ckel.2000.The most general methodology for cre-ating a valid correlation matrix for risk management and option pricing purposes,Journal of Risk2,no.2,17–27.。