套利定价理论.ppt
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1、套利定价理论套利定价理论8.1 概述概述在上一章,为了得到投资者的最优投资组在上一章,为了得到投资者的最优投资组合,要求知道:合,要求知道:回报率均值向量回报率均值向量回报率方差回报率方差-协方差矩阵协方差矩阵无风险利率无风险利率估计量和计算量随着证券种类的增加以指估计量和计算量随着证券种类的增加以指数级增加数级增加引入因子模型可以大大简化计算量引入因子模型可以大大简化计算量由于因子模型的引入,使得估计由于因子模型的引入,使得估计Markowitz有有效集的艰巨而烦琐的任务得到大大的简化。效集的艰巨而烦琐的任务得到大大的简化。因子模型还给我们提供关于证券回报率生因子模型还给我们提供关于证券回报
2、率生成过程的一种新视点成过程的一种新视点一元或者多元统计分析,以一个或者多个变量一元或者多元统计分析,以一个或者多个变量来解释证券的收益,从而比仅仅以市场来解释来解释证券的收益,从而比仅仅以市场来解释证券的收益更准确。证券的收益更准确。CAPM与与APT建立在均值建立在均值-方差分析基础上的方差分析基础上的CAPM是一种理是一种理论上相当完美的模型,但实际上只有理论意义,论上相当完美的模型,但实际上只有理论意义,因为假设条件太多、太严格!因为假设条件太多、太严格!除除CAPM理论外,另一种重要的定价理论是由理论外,另一种重要的定价理论是由Stephen Ross在在1976年建立的套利定价理论
3、年建立的套利定价理论(Arbitrage pricing theory,APT),从另一),从另一个角度探讨了资产的定价问题。个角度探讨了资产的定价问题。市场均衡条件下的最优投资组合理论市场均衡条件下的最优投资组合理论=CAPM无套利假定下因子模型无套利假定下因子模型=APTCAPM是建立在一系列假设之上的非常理是建立在一系列假设之上的非常理想化的模型,这些假设包括想化的模型,这些假设包括Harry Markowitz建立均值建立均值-方差模型时所作的假方差模型时所作的假设。这其中最关键的假设是设。这其中最关键的假设是同质性假设同质性假设。相反,相反,APT所作的假设少得多。所作的假设少得多。
4、APT的基的基本假设之一是:本假设之一是:个体是非满足个体是非满足,而不需要,而不需要风险规避的假设!风险规避的假设!每个人都会利用套利机会:在不增加风险的前每个人都会利用套利机会:在不增加风险的前提下提高回报率。提下提高回报率。只要一个人套利,市场就会出现均衡!只要一个人套利,市场就会出现均衡!8.2 因子模型因子模型(Factor model)定义定义:因子模型是一种假设证券的回报率因子模型是一种假设证券的回报率只与不同的因子波动(只与不同的因子波动(相对数相对数)或者指标)或者指标的运动有关的经济模型。的运动有关的经济模型。因子模型是因子模型是APT的基础,其目的是找出这的基础,其目的是
5、找出这些因素并确认证券收益率对这些因素变动些因素并确认证券收益率对这些因素变动的敏感度。的敏感度。依据因子的数量,可以分为单因子模型和依据因子的数量,可以分为单因子模型和多因子模型。多因子模型。8.2.1 单因子模型单因子模型引子引子若把经济系统中的所有相关因素作为一个总的若把经济系统中的所有相关因素作为一个总的宏观经济指数。宏观经济指数。假设假设:(:(1)证券的证券的回报率回报率仅仅取决于该仅仅取决于该指数指数的变化的变化;(;(2)除此以外的因素是公司特有风)除此以外的因素是公司特有风险险残余风险残余风险则可以建立以宏观经济指数变化为自变量,以证则可以建立以宏观经济指数变化为自变量,以证
6、券回报率为因变量的单因子模型。券回报率为因变量的单因子模型。例如,例如,GDP的预期增长率是影响证券回报率的的预期增长率是影响证券回报率的主要因素主要因素。例例1:设证券回报仅仅与市场因子回报有关:设证券回报仅仅与市场因子回报有关其中其中 =在给定的时间在给定的时间t,证券,证券i 的回报率的回报率 =在同一时间区间,市场因子在同一时间区间,市场因子m的相对数的相对数 =截距项截距项 =证券证券i对因素对因素m的敏感度的敏感度 =随机误差项,随机误差项,因子模型回归因子模型回归年份年份IGDPt(%)股票股票A收益率(收益率(%)15.7 14.326.4 19.23 8.923.44 8.0
7、15.65 5.1 9.26 2.913.04%图中,横轴表示图中,横轴表示GDP的增长率,纵轴表示的增长率,纵轴表示股票股票A的回报率。图上的每一点表示:在给的回报率。图上的每一点表示:在给定的年份,股票定的年份,股票A的回报率与的回报率与GDP增长率。增长率。通过线性回归,我们得到一条符合这些点通过线性回归,我们得到一条符合这些点的直线为(极大似然估计)的直线为(极大似然估计)从从这这个个例例子子可可以以看看出出,A在在任任何何一一期期的的回报率包含了三种成份:回报率包含了三种成份:1.在任何一期都相同的部分在任何一期都相同的部分a2.依依赖赖于于GDP的的预预期期增增长长率率,每每一一期
8、期都都不不相相同的部分同的部分bIGDPt3.属于特定一期的特殊部分属于特定一期的特殊部分et。通过分析上面这个例子,可归纳出单因子模型的通过分析上面这个例子,可归纳出单因子模型的一般形式:对时间一般形式:对时间t 的任何证券的任何证券i 有时间序列有时间序列其中:其中:ft是是t时期公共因子的预测值;时期公共因子的预测值;rit在时期在时期t证券证券i的回报;的回报;eit在时期在时期t证券证券i的特有回报的特有回报ai零因子零因子bi证证券券i对对公公共共因因子子f的的敏敏感感度度(sensitivity),或或因因子载荷(子载荷(factor loading)(8.1)为简单计,只考虑在
9、某个特定的时间的因为简单计,只考虑在某个特定的时间的因子模型,从而省掉角标子模型,从而省掉角标t,从而(,从而(8.1)式变)式变为为并且假设并且假设(8.2)假设假设(1):因子:因子f具体取什么值对随机项没有具体取什么值对随机项没有影响,即因子影响,即因子f与随机项是独立的,与随机项是独立的,这样保这样保证了因子证了因子f是回报率的唯一因素。是回报率的唯一因素。若不独立,结果是什么?若不独立,结果是什么?假设假设(2):一种证券的随机项对其余任何证:一种证券的随机项对其余任何证券的随机项没有影响,换言之,两种证券券的随机项没有影响,换言之,两种证券之所以相关,是由于它们具有共同因子之所以相
10、关,是由于它们具有共同因子f所所致。致。如果上述假设不成立,则单因子模型不准如果上述假设不成立,则单因子模型不准确,应该考虑增加因子或者其他措施。确,应该考虑增加因子或者其他措施。对于证券对于证券i,由(由(8.2)其回报率的均值(期望值)为)其回报率的均值(期望值)为 其回报率的方差其回报率的方差因子风险因子风险非因子风险非因子风险对于证券对于证券i和和j而言,它们之间的协方差为而言,它们之间的协方差为(8.3)单因子模型的优点单因子模型的优点1.单因子模型能够大大简化我们在均值单因子模型能够大大简化我们在均值-方差方差分析中的估计量和计算量。假定分析人员需分析中的估计量和计算量。假定分析人
11、员需要分析要分析n种股票,则种股票,则均值方差模型:均值方差模型:n个期望收益,个期望收益,n个方差,个方差,(n2-n)/2个协方差个协方差单因子模型:单因子模型:n个期望收益,个期望收益,n个个bi,n个残差个残差 ,一个因子,一个因子f方差方差 ,共,共3n1个估计值。个估计值。若若n50,前者为前者为1325,后者为,后者为151。单因子模型具有两个重要的性质单因子模型具有两个重要的性质2.风险的分散化风险的分散化分散化导致因子风险的平均化分散化导致因子风险的平均化分散化缩小非因子风险分散化缩小非因子风险假设残差有界,即假设残差有界,即 且组合且组合p高度分散化,即高度分散化,即wi充
12、分小,则对于充分小,则对于资产资产i成立成立则有则有从而从而单因素模型的简化是有成本的,它仅仅将单因素模型的简化是有成本的,它仅仅将资产的不确定性简单地认为与仅仅与一个资产的不确定性简单地认为与仅仅与一个因子相关,这些因子如利率变化,因子相关,这些因子如利率变化,GDP增增长率等。长率等。例子:公用事业公司与航空公司,前者对例子:公用事业公司与航空公司,前者对GDP不敏感,后者对利率不敏感。不敏感,后者对利率不敏感。单因素模型难以把握公司对不同的宏观经单因素模型难以把握公司对不同的宏观经济因素的反应。济因素的反应。8.2.2 多因子模型多因子模型两因子模型两因子模型若若只只考考虑虑一一期期的的
13、模模型型,则则可可以以省省略略表表示示时时间的下标,从而两因子模型方程为间的下标,从而两因子模型方程为在两因子模型下,对于证券在两因子模型下,对于证券i,其回报率的均值,其回报率的均值 其回报率的方差其回报率的方差对于证券对于证券i和和j,其协方差为,其协方差为证券证券i对因子对因子1的敏感度的敏感度两两因因子子模模型型同同样样具具有有单单因因子子模模型型的的重重要优点:要优点:有有关关资资产产组组合合有有效效边边界界的的估估计计和和计计算算量量大大大大减减少少(但但比比单单因因子子增增加加),若若要要计计算算均均方有效边界,需要方有效边界,需要n个个期期望望收收益益,n个个bi1,n个个bi
14、2,n个个残残差差,2个个因因子子f方方差差,1个个因因子子间间的的协协方方差差,共共4n3个估计值。个估计值。分散化导致因子风险的平均化。分散化导致因子风险的平均化。分散化缩小非因子风险。分散化缩小非因子风险。多因子模型多因子模型对于对于n种证券相关的种证券相关的m(mn)个因子,证券个因子,证券i的的收益可以表示为收益可以表示为8.3 套利定价理论(套利定价理论(APT)定定义义:套套利利(Arbitrage)是是同同时时持持有有一一种种或或者者多多种种资资产产的的多多头头或或空空头头,从从而而存存在在不不承承担担风风险险的的情情况况下下锁锁定定一一个个高高于于无无风风险险利利率的收益。率
15、的收益。不花钱就能挣到钱,即免费的午餐!不花钱就能挣到钱,即免费的午餐!两种套利方法:两种套利方法:当当前前时时刻刻净净支支出出为为0,将将来来获获得得正正收收益益(收收益益净净现值为正)现值为正)当当前前时时刻刻一一系系列列能能带带来来正正收收益益的的投投资资,将将来来的的净支出为零(支出的净现值为净支出为零(支出的净现值为0)。)。假设现在假设现在6个月即期年利率为个月即期年利率为10%(连续复(连续复利,下同),利,下同),1年期的即期利率是年期的即期利率是12%。如。如果有人把今后果有人把今后6个月到个月到1年期的远期利率定年期的远期利率定为为11%,则有套利机会。,则有套利机会。套利
16、过程是:套利过程是:1.交易者按交易者按10%的利率借入一笔的利率借入一笔6个月资金(假个月资金(假设设1000万元)万元)2.签订一份协议(远期利率协议),该协议规定签订一份协议(远期利率协议),该协议规定该交易者可以按该交易者可以按11%的价格的价格6个月后从市场借个月后从市场借入资金入资金1051万元(等于万元(等于1000e0.100.5)。)。3.按按12%的利率贷出一笔的利率贷出一笔1年期的款项金年期的款项金额为额为1000万元。万元。4.1年后收回年后收回1年期贷款,得本息年期贷款,得本息1127万元万元(等于(等于1000e0.121),),并用并用1110万元万元(等于(等于
17、1051e0.110.5)偿还偿还1年期的债务年期的债务后,交易者净赚后,交易者净赚17万元(万元(1127万元万元-1110万元)。万元)。这是哪一种套利?这是哪一种套利?套套利利不不仅仅仅仅局局限限于于同同一一种种资资产产(组组合合),对对于于整整个个资资本本市市场场,还还应应该该包包括括那那些些“相相似似”资产(组合)构成的近似套利机会。资产(组合)构成的近似套利机会。无无套套利利原原则则(Non-arbitrage principle):根根据据一一价价定定律律(the law of one price),两两种种具具有有相相同同风风险险的的资资产产(组组合合)不不能能以以不不同的期望
18、收益率出售。同的期望收益率出售。套套利利行行为为将将导导致致一一个个价价格格调调整整过过程程,最最终终使使同一种资产的价格趋于相等,套利机会消失!同一种资产的价格趋于相等,套利机会消失!APT的的基基本本原原理理:由由无无套套利利原原则则,在在因因子子模模型型下下,具具有有相相同同因因子子敏敏感感性性的的资资产产(组组合)应提供相同的期望收益率。合)应提供相同的期望收益率。APT与与CAPM的比较的比较 APT对对资资产产的的评评价价不不是是基基于于马马克克维维茨茨模模型型,而而是基于无套利原则和因子模型。是基于无套利原则和因子模型。不要求不要求“同质期望同质期望”假设,假设,并不要求人人一致
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