对股票收益波动特征的量化研究

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本文是对前一篇文章《绊倒我们前行的六个思维暗箱网页链接)中“波动的波动”一节进一步的量化分析与解释。(事实上本文成形于六年前,更多是自我研究,因偏量化学术本也没打算发出来,因在上一篇中很多人对这个问题疑问较多,特发出来供大家参考与探讨)

正文:

“平均的收益”与“可能的收益”在正态分布中是相等的,但却是完全不同的一对概念。实际上,“偏态分布”在投资中比“正态分布”更为普遍,两者的混淆会对实际投资结果造成很大的危害。本文从零和游戏模型出发,深入研究了偏态分布的性质与应对策略,并对传统的随机游走模型提出质疑。

1 “平均的收益”与“可能的收益”

“平均的收益”是所有可能出现收益的加权平均值,即“期望”;“可能的收益”是最有可能获得的收益,近似于正态分布中的“众数”。
比如,在一项投资中,你有80%的概率亏损10%,有20%的概率盈利100%。你“平均的收益”为盈利12%,同时,很明显,你“可能的收益”为亏损10%。这两者的不同,直接影响着我们的决策。

2 零和游戏的偏态分布

假设一种零和游戏模型:一项游戏,每次全额下注,有50%概率盈利20%,50%概率亏损20%。许多人一同玩这项游戏,你的亏损即为别人盈利。从整体来看,这项游戏是“零和”的,对于每一位参与者,不论进行多少次游戏,其平均的收益为零。
现在用模拟软件对单个参与者进行10次游戏后的结果进行模拟,假设本金为10000元。

可以看到,10次游戏后单个参与着将有62.98%的概率遭受亏损。并且随着游戏的继续进行,亏损的概率将越来越大,整个收益结果的分布呈偏态分布。
如果游戏设置为有50%概率盈利100元,50%概率亏损100元。那么根据二项式定理,收益的分布将会服从正态分布。而上面的收益分布为“偏态分布”。
如果游戏无限次进行下去,那么参与者最可能的结果无限接近于零。偏态分布是“久赌必输”的根本原因。偏态分布的产生的原因在于:后一次的结果建立在前一次结果之上。换句话说,是由于参与者的资本是有限的。

3 随机游走模型与偏态分布

在这里我们不讨论股票价格走势是不是严格服从随机游走模型,至少在多数时候,我们可以近似地认为股票价格是随机游走的。这并不影响我们的结论。 
股价随机游走模型公式:dS=μSdt+σSdz
随机游走理论认为股票价格服从几何布朗运动,股票的收益在某一段时间内是符合正态分布的。模型中通过添加服从N(0,1)的正态分布因子σ,来描述收益率的正态分布。本文对传统的随机游走模型提出质疑:假设时间t股票收益是服从正态分布的,那么时间经过2t,股票收益的分布必然是偏态的。

假设股票A,在时间t 的收益服从正态分布N(0,0.1),这里不考虑增长因子。我们用软件对时间10t后的收益分布进行了模拟。


可以看到,时间10t后,股票A的收益有55.8%概率为负值,虽然其期望仍为10000,但收益呈偏态分布。
可以得出结论:“偏态分布”效应是多数投资者长期遭受亏损的一个重要原因,在很大程度上解释了股票投资“二赚一平七赔”的收益分布结果。
从企业的生命周期与兴衰来看,其与股票长期收益偏态分布是相互符合的。长期持有一只股票的结果大概率是亏损的(二十年后大多数企业都不见了),而仅有少数公司会实现几何式的增长收益。

4 偏态分布的性质

不仅仅是随机游走,只要股票收益是服从某种概率分布,多次投资后收益的分布就具有偏态效应。
通过模拟与计算,可以得出偏态分布具有以下主要性质:
4.1偏态效应与单次投资波动率正相关。
4.2偏态效应与投资的次数正相关。
4.3偏态效应与盈利与亏损的概率对称程度正相关。
(以上结论均经作者通过软件模拟得出)

5 偏态分布的应对策略

5.1通过分散投资可以使投资“可能的收益”无限逼近于“平均的收益”。并且各种标的间的相关系数越低,降低偏态效应的效果就越好。
5.2通过仓位控制可以使“可能的收益”达到最大。
比如,一项投资有50%的概率盈利200%,有50%的概率亏损80%。显然多次进行这项投资,“可能的结果”将趋近于0。然而如果我们每次拿出总资金的50%进行投资,那么投资的收益变为有50%的概率盈利100%,有50%的概率亏损40%。这样的投资从长期来讲,“可能的结果”会不断的变大。
我么可以推过数学模型推导出一项投资的最佳仓位值,假设某项投资有p的概率收益α,有(1-p)的概率亏损β,仓位为x。那么可能的收益为:
μ=(1+αx)p ·(1-βx)(1-p)
求导得出使μ最大的x值(证明过程从略):
x=[p ·α-(1-p) ·β]/ α·β
在实际投资过程中,我可以利用分散投资降低股票的非系统性偏态效应;通过仓位控制降低股票的系统性偏态效应。

仓位控制可以使“可能的结果”最大化,但同时低的仓位会降低“平均的结果”。事实上,我们需要在“平均的收益”与“可能的收益”之间进行权衡。毕竟,衡量投资的是一系列可能收益的分布,而不是某个单项指标。厚尾分布甚至于“黑天鹅”现象都是我们进行投资时需要考虑的。

(对从开头看到此处的球友表示敬意[干杯]

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2021-12-17 16:20

完全赞同!

2016-07-28 17:15

很好的文章,希望多多交流切磋

2016-07-23 21:32

其实就是均值和中位数的区别。
仓位控制实现最大化期望是不现实的,因为不清楚概率。
其实如果知道概率,那就好办了。比方你那个求导公式,用Excel规划求解就可以非常方便算出来,比方n个、100个可能概率,不需要求导那么麻烦的。
问题是,哪知道概率哇

2016-07-23 19:55

所以要分散持股、控制仓位、长期持股最好是指数基金。这几个问题困扰俺很长时间,本文从数学的角度做了分析,受益匪浅

2016-07-23 19:25

这个解释的帖子很好,逻辑也很有意思,看不出什么大问题,与现实情况很相似。唯一欠缺的是模拟的次数太少。

2016-07-23 17:15

样本是中国的还是美国的?具体时间区间?

2016-07-23 16:17

这个打赏真好玩。到目前为止,除了@不明真相的群众  的100,只有三个1。

股友还是喜欢直接说代码。

2016-07-23 14:17

空气随机运动符合麦克斯韦分布,其平均值比最概然值高12%。同样,人的收入也是服从偏态分布,所以大多人的工资注定比平均工资低。

2016-07-23 13:35

10次后出现了超过50%的胜率不能推广为 慢慢变成偏态分布 模拟的次数不够多 没有直接证明

2016-07-23 13:33

股市是自组织系统,仅有一定成分概率因素