基于风险基金的CAPM模型介绍23781.docx
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1、基于风险基基金的CCAPMM模型 本文是中国人民大学“十五”“211工程”中国经济学的建设和发展子项目“行为和实验经济学学科规划”子报告研究成果,同时是国家教育部博士点基金资助项目(01JB630009)研究成果。陈彦斌中国人民大大学经济济学院 10008722徐绪松武汉大学商商学院 43000722内容提要:本文提提出并证证明了基基于风险险基金的的CAPPM模型型。基于于风险基基金的CCAPMM模型描描述了资资产的收收益与风风险之间间的线性性关系,其其中资产产的风险险定义为为资产收收益率与与风险基基金收益益率的协协方差除除以风险险基金收收益率的的方差。作作为应用用例子,本文使使用基于于风险基
2、基金的CCAPMM模型证证明了著著名的CCCAPPM模型型。关键词:两两基金分分离 风风险基金金 资本本资产定价价模型 基于消消费的资资产定价价模型一、引言上个世纪660年代代,Shharppe,LLintter和和Mosssinn建立了了资本资资产定价价模型 (Caapittal Assset Priicinng MModeel,简简称CAAPM模模型),将将每一种种风险资资产的期期望超额额收益率率表示为为,该风风险资产产的Beeta系系数与市市场组合合的期望望超额收收益率的的乘积。CCAPMM模型描描述了资资产的收收益与风风险之间间的线性性关系,是是测量风风险和估估价资产产的基准准和衡量量
3、投资绩绩效的标标准。但但是,RRolll (119777) 指指出,因为不不存在真真实的市市场组合合,所以以资本资资产定价价模型永永远不能能被证实实或证伪伪。因此此资本资资产定价价模型不不应被视视为用于于资产定价价的完美美模型。由于可以公公开得到到总消费费数据,所所以Brreedden (19979) 提出出了基于于消费的的资产定定价模型型 (Coonsuumpttionn -bbaseed CCapiitall Asssett Prriciing Moddel,简简称CCCAPMM模型)。CCCAPMM模型的的提出是是金融学学的一次次重大飞飞跃,将将金融学学和经济济学有机机地结合合起来,具具
4、有巨大大的理论论价值。但但是,CCCAPPM模型型不能解解释著名名的股票票溢价之之谜,无无风险利利率之谜谜和消费费平滑之之谜等实实证难题题。为了了解释这这些实证证难题,最最近十几几年来资资产定价价理论获获得了巨巨大的新新发展,在CCCAPPM模型型的基础础之上提提出了许许多新的的模型,比比如引入入了财富富偏好、习习惯形成成、递归归效用等等更加接接近现实实的效用用函数,和和引入了了生产、投投资和通通货膨胀胀等更为为一般的的经济模模型等,其其中行为为金融尤尤为突出出。但是,CCCAPMM模型等等现代资资产定价价理论与与CAPPM模型型有一定定的脱节节,缺乏乏理论上上的平稳稳过渡。现现代资产产定价理
5、理论不是是在CAAPM模模型基础础之上发发展起来来的,与与CAPPM模型型是两套套不同的的研究体体系。CCAPMM模型和和CCAAPM模模型以及及在此基基础之上上发展起起来的现现代资产产定价理理论的研研究对象象不同。CCAPMM模型的的研究对对象是狭狭义的资资产市场场;而CCCAPPM模型型等现代代资产定定价理论论,引入入了消费费等宏观观经济变变量,将将宏观经经济和资资产市场场联系起起来,研研究对象象是广义义的资产产市场。并并且,虽虽然现代代资产定定价理论论是建立立在CCCAPMM模型基基础之上上的,但但是一般般都偏离离了CCCAPMM模型的的原始假假定。因因此,所所得到的的结论值值得商榷榷。
6、比如如说,BBaksshi和和Cheen (19996) 将财富富偏好引引入了CCCAPPM模型型,Coonsttanttiniidess (19990) 将习惯惯形成引引入了CCCAPPM模型型,但他他们所使使用的经经济都是是代表性性投资者者经济,即即假定经经济中只只有一个个投资者者,或者者经济中中有许多多偏好相相同的投投资者。而而Breeedeen (19779) 的CCCAPMM模型以以及CAAPM模模型所使使用的经经济中的的投资者者的偏好好是各不不相同的的。本文的目标标是建立立一个与与传统的的CAPPM模型型类似的的资产定定价模型型,具有有CAPPM模型型的特征征,但克克服CAAPM模
7、模型的缺缺陷,并并且可以以将之推推导出CCCAPPM模型型以及新新型资产产定价模模型。众众所周知知,CAAPM模模型成立立的充分分条件是是两基金金分离定定理 有两种典型的方法使用两基金分离定理求取CAPM模型,一种方法是在Markowitz均值方差投资组合模型中,假定风险资产的收益率服从正态分布,从而得到两基金分离,进而使用两基金分离定理得到CAPM模型,具体过程可以参考Huang和Litzenberger (1988) 的 “Foundations for Financial Economics” 第4章。另一种方法是,在连续时间动态模型中,Merton (1973) 证明了如果风险资产的价
8、格服从几何布朗运动,那么两基金分离定理成立,从而使用两基金分离定理得到CAPM模型。而而在连续续时间模模型中,只只要资产产市场中中的风险险资产的的价格均均服从几几何布朗朗运动,并并且资产产市场中中存在无无风险资资产,那那么两基基金分离离定理成成立。因因为两基基金指的的是风险险基金和和无风险险基金,因因此,我我们可以以在两基基金分离离定理基基础之上上,提出出基于风风险基金金的CAAPM模模型。本本文的工工作是提提出了基基于风险险基金的的CAPPM模型型,并给给予了证证明。该该模型与与传统的的CAPPM模型型不同的的是,它它抛弃了了市场组组合的概概念,转转而使用用风险基基金。从从而使资资产定价价的
9、基准准不是市市场组合合,而是是风险基基金。本本文还将将使用作作者提出出的基于于风险基基金的CCAPMM模型导导出CCCAPMM模型。这这就在CCAPMM模型和和CCAAPM模模型等现现代资产产定价理理论之间间建立了了有机的的联系,从从而解决决了现代代资产定定价理论论与CAAPM模模型的脱脱节现象象。本文的结构构如下。第第2节给给出了全全文的假假定。第第3节证证明了两两基金分分离定理理。第44节给出出了风险险基金的的价格所所服从的的随机微微分方程程。第55节证明明了本文文的主要要定理: 基于于风险基基金的CCAPMM模型。第第6节使使用基于于风险基基金的CCAPMM模型证证明CCCAPMM模型。
10、第第7节比比较了CCAPMM模型,基基于风险险基金的的CAPPM模型型,以及及CCAAPM模模型之间间的异同同之处。第第8节是是结论和和展望。二、假定本文考虑一一个连续续时间的的资产市市场经济济,经济济中只有有一种商商品,它它要么用用来消费费,要么么用来投投资于风风险资产产,投资资的回报报也是该该商品。该该经济类类似于MMertton (19969,119711) 所所研究的的经济,进进一步定定义如下下。1 偏好经济中存在在个偏好好不同的的无限存存活的投投资者。投投资者在在时有财富富,希望望使用该该财富最最大化期期望终身身总效用用, , (11)此处记号表表示条件件期望算算子,表表示投资资者的
11、时消费费率,表表示投资资者的时即时时效用函函数。假假定效用用函数是是二次连连续可微微的。并并假定效效用函数数满足如如下约束束: (效用用函数关关于消费费是严格格增加函函数); (效用函函数关于于消费是是严格凹凹函数)。2 投资机机会假定存在一一个连续续交易的的资产市市场,有有种风险险资产和和一种无无风险资资产。无无风险资资产的利利率记为为。假定定每份风风险资产产的时价格格为,服服从几何何布朗运运动,即即,其中中常数和和分别是是风险资资产的收收益率的的均值和和波动率率; 是标标准布朗朗运动。将将所有风风险资产产的价格格所服从从的几何何布朗运运动用矩矩阵表示示为,其中表示nn种风险险资产的的价格向
12、向量,记记号表示示矩阵的的转置,表示n种风险资产的期望收益率向量,表示风险资产的布朗运动微分向量,矩阵是对角矩阵,对角线上的元对应为每种风险资产的价格,矩阵是对角矩阵,对角线上的元对应为每种风险资产的波动率。定义矩阵为为种风险险资产的的收益率率的协方方差矩阵阵,此处处记号表表示风险险资产的的收益率率和风险险资产的的收益率率的协方方差,。假假定协方方差阵是是非奇异异的,并并使用记记号表示示协方差差阵的逆逆矩阵。将将风险资资产的价价格所服服从的几几何布朗朗运动代代入协方方差,得得到协方方差与波波动率之之间的关关系为。那那么写成成矩阵形形式,有有如下关关系.3 预算方方程下面给出投投资者所所面临的的
13、预算动动态方程程,即财财富所服服从的随随机过程程。假定定投资者者没有禀禀赋和劳劳动收入入,所有有收入都都来源于于所持有有的风险险资产的的资本增增值。因为瞬间内内财富的的增加部部分等于于该段时时间内所所持有资资产的增增值,再再减去瞬瞬间消费费,所以以投资者者的财富富动态方方程为如如下随机机微分方方程 , (22)此处表示投投资者投投资在风风险资产产之上的的投资组组合权重重,并且且投资组组合是无无约束的的,这是是因为是是投资在在无风险险资产上上的投资资组合权权重。其其中是维全11列向量量。三、两基金金分离本节证明,如如果风险险资产的的价格服服从几何何布朗运运动,那那么资产产市场就就会有两两基金分分
14、离现象象。从而而,复杂杂的资产产市场可可以简化化为两种种资产: 一种种无风险险资产和和一种风风险资产产。投资者的控控制变量量是其消消费和投投资组合合,而投投资者在在时的状状态变量量 在投资者的消费投资组合规划问题中,投资者的效用函数不含有风险资产的价格。当风险资产的价格服从几何布朗运动时,投资者的预算约束动态方程也不包含有风险资产的价格变量。由于规划问题中的目标函数和约束条件都不包含风险资产的价格,所以投资者的消费投资组合规划问题就与风险资产的价格无关。因此,投资者的状态变量是其财富和时间。,为其其财富和和时间。定定义记号号为投资者者的值函函数 (vallue funnctiion),表示示该
15、投资资者在时时,给定定财富,通通过最优优分配消消费和投投资组合合,所能能达到的的终生最最大期望望效用,即即.下面采用随随机动态态规划方方法求解解投资者者的消费费投资组组合问题题。由TTayllor展开公公式和积积分中值值定理,将将投资者者的消费费投资组组合问题题表达为为: , (3)此处记号表表示值函函数对财财富的偏偏微分,即即,表示值值函数对对时间的的偏微分分,即。上上述推导导中,第第一个等等号使用用了定积积分的定定义,第第二个等等号使用用了积分分中值定定理和值值函数的的定义,第第三个等等号使用用了Taayloor展开公公式。在在方程 (3) 左右右两边消消去值函函数,并并利用,和的时可测测
16、性,得得到 . (44)将投资者的的财富动动态方程程 (22) 代代入 (4),利利用布朗朗运动的的定义,并并消去时时间微分分符号,得得到如下下Hammilttionn- JJacoobi-Belllmaan方程程 (简简称HJJB方程程),HJB方程程关于投投资组合合的一阶阶条件为为0,此处0是维维全0列列向量。在在上面方方程的左左右两边边,左乘乘以,得得到投资资者投资资于风险险资产的的投资组组合向量量为。从从而投资资者投资于于风险资资产的投投资组合合权重等等于.由于方程右右边含有有投资者者的值函函数和财财富,所所以投资资者投资资于风险险资产的的投资组组合权重重与其偏偏好和财财富有关关。但是
17、是,投资资者投资资在任意意两个风风险资产产和之上的的投资组组合权重重之比为为.方程右边不不含有投投资者的的偏好和和财富,是一个与偏好和财富无关的常数,该常数只与各个风险资产的期望收益率,无风险利率,和各个风险资产收益率之间的协方差有关。因此,虽然然不同的的投资者者具有不不同的偏偏好结构构和财富富水平,从从而投资资于风险险资产的的 (绝绝对) 投资组组合不同同,但是是投资者者投资在在不同风风险资产产之间的的 (相相对) 投资组组合却是是相同的的。这就就是两基基金分离离 研究两基金分离定理成立的角度有两个。第一个角度是从风险资产的价格或收益率所服从的分布函数出发。如Ross (1978),在静态投
18、资模型中,证明存在两基金分离的充分条件是风险资产的收益率服从联合正态分布。另一个角度是从投资者的效用函数出发。Cass和Stiglitz (1970) 证明,如果投资者的效用函数是HARA型的,那么不管风险资产收益率的分布函数是否服从正态分布,都有两基金货币分离。而在连续时间动态模型中,Merton (1971) 证明了如果风险资产的价格服从几何布朗运动,那么两基金分离定理成立。如果存在两两基金分分离现象象,虽然然资产市市场有多多种风险险资产,但但是对每每一个投投资者而而言,就就好像只只存在两两个基金金,其中中一个是是风险基基金,另另一个是是无风险险基金。无无风险基基金投资资于无风风险资产产;
19、 风风险基金金则投资资于全部部风险资资产,而而决不投投资于无无风险资资产。从从而,复复杂的资资产市场场可以简简化为: 存在在一种无无风险资资产和一一种风险险资产。且且该风险险资产由由所有风风险资产产复合而而成,相相互权重重与投资资者的财财富,偏偏好无关关,而只只与风险险资产的的分布性性质有关关。因此此,使用用两基金金分离定定理可以以极大地地简化消消费投资组组合模型型,从而而使得模模型求解变变得更加加容易。风险基金可可以理解解为,所所有投资资者均只只投资于于某个复复合风险险资产,该该复合风风险资产产投资于于各风险险资产的的投资组组合为列列向量,其其中.使用矩阵记记号,风风险基金金投资于于各个风风
20、险资产产之上的的投资组组合等于于。四、风险基基金的动动态本节证明风风险基金金的价格格服从几几何布朗朗运动,并并给出风风险基金金的期望望收益率率和波动动率之间间的关系系。记风险基金金的价格格为,依依据风险险基金的的定义,风风险基金金的价格格服从如如下随机机过程.下面说明风风险基金金的价格格服从几几何布朗朗运动。由由于服从从均值为为0,方方差为的的正态分分布,所所以线性性组合也也服从正正态分布布,且其其均值为为,方差为,其中第三个个等号使使用了协协方差矩矩阵的定定义,第第四个等等号使用用了的定定义,并并利用了了协方差差矩阵的的对称性性。因此此,风险险基金的的价格服服从几何何布朗运运动,记记为,其其
21、中和都是常常数。下下面进一一步给出出和的具体体表达式式。由风险基金金的定义义可知风风险基金金的期望望收益率率等于 , (5)风险基金的的收益率率的方差差等于 . (66)由 (5) 和 (6) 得到到 . (7)至此,已经经得到了了风险基基金的动动态,即即风险基基金的价价格所服服从的几几何布朗朗运动,并并给出了了期望收收益率与与波动率率之间的的关系式式。这对对于证明明基于风风险基金金的CAAPM和和CCAAPM模模型是十十分方便便的。五、基于风风险基金金的CAAPM模模型本节证明全全文的核核心结果果: 基基于风险险基金的的CAPPM模型型,主要要结果反反映在下下面的定定理1和和定理22中。在在
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