σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
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σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
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Bayesian Inference-Skill›Modul 1 · Überzeugungen und Belege›Thema 1.4·~1 Std.Mittelstufe

Bayessche lineare Regression

Position in der SkillModul 1 von 3 · Thema 4 von 4
1.4 Bayessche lineare Regression
—Lab-Punkte— / 100XP gesamt—Serie—

Lab: Was bewertet wird

  • Die Posterior-Präzision15 Pkt.
  • Die Posterior-Steigung15 Pkt.
  • Die Unsicherheit der Steigung10 Pkt.
  • Die Ridge-Steigung15 Pkt.
  • Die Streuung einer Prognose10 Pkt.
  • Ein sehr selbstsicherer Prior10 Pkt.
  • Begriffe zuordnen10 Pkt.
  • Weit weg von den Daten15 Pkt.

Regression mit ehrlicher Unsicherheit

Die gewöhnliche Regression liefert eine Steigung. Die Bayessche Regression liefert eine ganze Verteilung für die Steigung. Nehmen Sie die Rendite yyy einer Aktie und die Marktrendite xxx mit y=βx+ey=\beta x+ey=βx+e, das Rauschen eee habe die Varianz σ2\sigma^{2}σ2. Beginnen Sie mit einem Prior für das Beta, etwa eine Normalverteilung um m0=1m_0=1m0​=1 mit Varianz v0v_0v0​. Die Daten schieben die Steigung zum Kleinste-Quadrate-Wert, der Prior zieht sie zurück. Es ist derselbe nach Präzision gewichtete Durchschnitt wie in den letzten Themen. Die Prior-Präzision ist 1/v01/v_01/v0​, die Datenpräzision ∑x2/σ2\sum x^{2}/\sigma^{2}∑x2/σ2, und diese ist groß, wenn sich der Markt stark bewegt hat.

Pn=1v0+∑x2σ2,mn=m0/v0+∑xy/σ2Pn,sd(β)=1PnP_n=\frac{1}{v_0}+\frac{\sum x^{2}}{\sigma^{2}},\qquad m_n=\frac{m_0/v_0+\sum xy/\sigma^{2}}{P_n},\qquad \mathrm{sd}(\beta)=\frac{1}{\sqrt{P_n}}Pn​=v0​1​+σ2∑x2​,mn​=Pn​m0​/v0​+∑xy/σ2​,sd(β)=Pn​​1​(1)

Zwei Dinge sind zu beachten. Erstens ergibt ein Prior um 000 genau die Ridge-Regression: Die Steigung ist ∑xy / (∑x2+λ)\sum xy\,/\,(\sum x^{2}+\lambda)∑xy/(∑x2+λ) mit λ=σ2/v0\lambda=\sigma^{2}/v_0λ=σ2/v0​. Ridge-Regression ist also eine Bayessche Regression, deren Prior großen Steigungen misstraut. Zweitens hat eine Prognose für ein neues x∗x^{*}x∗ zwei Streuungsquellen: das Rauschen σ2\sigma^{2}σ2 und die Unsicherheit der Steigung, die x∗2/Pnx^{*2}/P_nx∗2/Pn​ beiträgt. Der zweite Teil wächst mit dem Quadrat von x∗x^{*}x∗, Prognosen weit weg von den Daten sind also unsicherer.

Ein Beta in ZahlenSei ∑x2=40\sum x^{2}=40∑x2=40, ∑xy=48\sum xy=48∑xy=48 und σ2=4\sigma^{2}=4σ2=4. Die Kleinste-Quadrate-Steigung ist 48/40=1,248/40=1{,}248/40=1,2. Mit dem Prior N(1, 0,52)N(1,\,0{,}5^{2})N(1,0,52), also v0=0,25v_0=0{,}25v0​=0,25: Die Präzision ist 4+40/4=144+40/4=144+40/4=14, der Mittelwert (4+12)/14=1,143(4+12)/14=1{,}143(4+12)/14=1,143 und die Standardabweichung 1/14=0,2671/\sqrt{14}=0{,}2671/14​=0,267. Mit einem Ridge-Prior um 000 wäre die Steigung 48/(40+16)=0,85748/(40+16)=0{,}85748/(40+16)=0,857. Eine Prognose bei x∗=2x^{*}=2x∗=2 hat Mittelwert 2,292{,}292,29 und Standardabweichung 4+4/14=2,07\sqrt{4+4/14}=2{,}074+4/14​=2,07.
  • Bayessche Steigung: eine Verteilung, deren Präzision die Prior-Präzision plus die Datenpräzision ist.
  • Ridge-Regression ist der Fall eines Priors um 000 mit λ=σ2/v0\lambda=\sigma^{2}/v_0λ=σ2/v0​.
  • Prognosen tragen Rauschen plus Steigungsunsicherheit, und Letztere wächst mit x∗2x^{*2}x∗2.
0/ 8 beantwortet
Aufgaben
1Numerische Antwort15 Pkt.Nicht beantwortet

Wie groß ist mit ∑x2=40\sum x^{2}=40∑x2=40, σ2=4\sigma^{2}=4σ2=4 und Prior-Varianz v0=0,25v_0=0{,}25v0​=0,25 die Posterior-Präzision 1/v0+∑x2/σ21/v_0+\sum x^{2}/\sigma^{2}1/v0​+∑x2/σ2?

p=p =p=akzeptiert: ± 0.01
2Numerische Antwort15 Pkt.Nicht beantwortet

Fügen Sie nun den Prior-Mittelwert m0=1m_0=1m0​=1 und ∑xy=48\sum xy=48∑xy=48 hinzu. Wie groß ist der Posterior-Mittelwert (m0/v0+∑xy/σ2)/14\big(m_0/v_0+\sum xy/\sigma^{2}\big)/14(m0​/v0​+∑xy/σ2)/14? Geben Sie vier Dezimalstellen an.

m=m =m=akzeptiert: ± 0.001
3Numerische Antwort10 Pkt.Nicht beantwortet

Wie groß ist die Posterior-Standardabweichung der Steigung, 1/141/\sqrt{14}1/14​? Geben Sie vier Dezimalstellen an.

s=s =s=akzeptiert: ± 0.001
4Numerische Antwort15 Pkt.Nicht beantwortet

Verwenden Sie einen Prior um 000 mit v0=0,25v_0=0{,}25v0​=0,25 und σ2=4\sigma^{2}=4σ2=4, also λ=σ2/v0=16\lambda=\sigma^{2}/v_0=16λ=σ2/v0​=16. Wie groß ist die Ridge-Steigung ∑xy / (∑x2+λ)\sum xy\,/\,(\sum x^{2}+\lambda)∑xy/(∑x2+λ) mit ∑xy=48\sum xy=48∑xy=48 und ∑x2=40\sum x^{2}=40∑x2=40? Geben Sie vier Dezimalstellen an.

r=r =r=akzeptiert: ± 0.001
5Numerische Antwort10 Pkt.Nicht beantwortet

Für ein neues x∗=2x^{*}=2x∗=2 ist die prädiktive Standardabweichung σ2+x∗2/14\sqrt{\sigma^{2}+x^{*2}/14}σ2+x∗2/14​ mit σ2=4\sigma^{2}=4σ2=4. Wie groß ist sie? Geben Sie drei Dezimalstellen an.

p=p =p=akzeptiert: ± 0.01
6Auswahl10 Pkt.Nicht beantwortet

Was passiert mit der Posterior-Steigung, wenn die Prior-Varianz v0v_0v0​ sehr klein wird?

7Zuordnen10 Pkt.Nicht beantwortet

Ordnen Sie jedem Begriff seine Bedeutung zu.

Wähle den Partner für jedes Element links.

Kleinste-Quadrate-Steigung
Ridge-Regression
Posterior-Präzision
Prädiktive Varianz
8In Worten erklären15 Pkt.Nicht beantwortet

Erklären Sie in ein bis zwei Sätzen, warum eine Bayessche Regression für xxx-Werte weit weg von den Daten breitere Prognosebereiche liefert.

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