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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Matrix Decompositions-Skill›Modul 3 · Kovarianz und PCA›Thema 3.3·~55 Min.Mittelstufe

PCA auf Zinskurven

Position in der SkillModul 3 von 5 · Thema 3 von 3
3.3 PCA auf Zinskurven
—Lab-Punkte— / 100XP gesamt—Serie—

Eine ganze Zinskurve in drei Zahlen

Die Renditen US-amerikanischer Staatsanleihen gibt es in etwa einem Dutzend Laufzeiten von einem Monat bis dreißig Jahren, und alle bewegen sich täglich. Sie bewegen sich aber nicht unabhängig: Ein Schock am Leitzins pflanzt sich gleichmäßig entlang der Kurve fort. Damit sind die täglichen Renditeänderungen ein idealer Fall für die PCA. Die Hauptkomponenten ihrer Kovarianzmatrix haben eine stabile, lesbare Form, die Händler seit Jahrzehnten benennen.

Δyt≈s1,t q1+s2,t q2+s3,t q3,Var⁡(sj)=λj\Delta\mathbf y_t\approx s_{1,t}\,\mathbf q_1+s_{2,t}\,\mathbf q_2+s_{3,t}\,\mathbf q_3,\qquad \operatorname{Var}(s_j)=\lambda_jΔyt​≈s1,t​q1​+s2,t​q2​+s3,t​q3​,Var(sj​)=λj​(1)

Die erste Komponente q1\mathbf q_1q1​ hat bei jeder Laufzeit Ladungen mit demselben Vorzeichen: Ist sie positiv, verschiebt sich die ganze Kurve nach oben, was Händler das Niveau nennen (die Ladungen sind in der Kurvenmitte größer als am kurzen Ende, weil kurze Sätze dem Leitzins enger folgen). Die zweite wechselt einmal das Vorzeichen, das kurze Ende in die eine, das lange in die andere Richtung, und kippt so die Kurve: die Steigung. Die dritte wechselt zweimal das Vorzeichen, die beiden Enden bewegen sich gegen die Mitte, und krümmt so die Kurve: die Krümmung. Weil die Kurve glatt ist, rekonstruieren drei Scores fast jede Tagesbewegung, und man kann eine Position gegen diese drei Risiken statt gegen ein Dutzend einzelner Renditen absichern. Führen Sie die PCA mit Renditeänderungen durch, nicht mit Niveaus: Niveaus sind persistent und fast nichtstationär, und ihre erste Komponente würde nur den langsamen Drift des durchschnittlichen Zinses nachzeichnen.

Was 5158 Handelstage sagenNehmen Sie die täglichen Änderungen von zehn Treasury-Renditen (3 Monate bis 30 Jahre) von März 2006 bis Oktober 2026. Die Hauptkomponenten erklären 75,6 %75{,}6\,\%75,6%, 13,7 %13{,}7\,\%13,7% und 6,3 %6{,}3\,\%6,3% der Varianz, zusammen 95,5 %95{,}5\,\%95,5%, die vierte fügt nur 1,9 %1{,}9\,\%1,9% hinzu. Die Ladung der zweiten reicht von etwa −0,54-0{,}54−0,54 bei 3 Monaten bis +0,32+0{,}32+0,32 bei 30 Jahren, eine Steigung; die der dritten ist +0,60+0{,}60+0,60 bei 3 Monaten, etwa −0,40-0{,}40−0,40 bei 2 Jahren und +0,37+0{,}37+0,37 bei 30 Jahren, eine Krümmung. Eine Bewegung der Scores (5;−2;1)(5;-2;1)(5;−2;1) Basispunkte ändert die 10-jährige Rendite um 5(0,4)−2(0,2)+1(0,1)=1,75(0{,}4)-2(0{,}2)+1(0{,}1)=1{,}75(0,4)−2(0,2)+1(0,1)=1,7 Basispunkte, wenn ihre drei Ladungen 0,40{,}40,4, 0,20{,}20,2 und 0,10{,}10,1 sind.
  • Niveau: alle Ladungen haben dasselbe Vorzeichen; die ganze Kurve steigt oder fällt gemeinsam.
  • Steigung: Die Ladungen wechseln einmal das Vorzeichen; kurzes und langes Ende bewegen sich gegenläufig.
  • Krümmung: Die Ladungen wechseln zweimal das Vorzeichen; die Enden bewegen sich gegen die Mitte.
Verwenden Sie Änderungen, nicht NiveausWeil Renditen über Jahre Trends folgen, meldet eine PCA der Niveaus vor allem diesen Trend, und die Ladungen driften mit dem Stichprobenzeitraum. Differenzen beseitigen ihn. Dieselbe Logik gilt für Preise: Verwenden Sie Renditen. Datenhinweis: Die 30-jährige Rendite wurde von Februar 2002 bis Februar 2006 nicht veröffentlicht, die Labordaten beginnen daher nach dieser Lücke, und die später verwendeten Kursdaten sind bereinigte, überlebensverzerrte Preise.

Lab: Was bewertet wird

  • Die Komponenten benennen15 Pkt.
  • Erklärte Varianz dreier Komponenten15 Pkt.
  • Eine Renditebewegung rekonstruieren15 Pkt.
  • Wie viele Komponenten10 Pkt.
  • Niveaus oder Änderungen15 Pkt.
  • Was eine Ein-Faktor-Absicherung offenlässt15 Pkt.
  • Warum so wenige Faktoren15 Pkt.
0/ 7 beantwortet
Aufgaben
1Zuordnen15 Pkt.Nicht beantwortet

Ordnen Sie jede Hauptkomponente der Renditeänderungen ihrer Beschreibung zu.

Wähle den Partner für jedes Element links.

Erste Komponente
Zweite Komponente
Dritte Komponente
2Numerische Antwort15 Pkt.Nicht beantwortet

Die ersten drei Komponenten erklären 75,6 %, 13,7 % und 6,3 % der Varianz. Wie viel erklären sie zusammen, in Prozent?

total=total =total=akzeptiert: ± 0.2
3Numerische Antwort15 Pkt.Nicht beantwortet

Die Scores eines Tages sind (5; -2; 1) Basispunkte, und die 10-jährige Rendite hat die Ladungen 0,4; 0,2 und 0,1 auf den drei Komponenten. Um wie viele Basispunkte ändert sich die 10-jährige Rendite?

change=change =change=akzeptiert: ± 0.02
4Numerische Antwort10 Pkt.Nicht beantwortet

Die ersten vier Komponenten erklären 75,6 %, 13,7 %, 6,3 % und 1,9 %. Wie viele Komponenten braucht man für mindestens 95 % der Varianz?

components=components =components=akzeptiert: ± 0.01
5Auswahl15 Pkt.Nicht beantwortet

Warum wird die PCA der Zinskurve mit täglichen Renditeänderungen statt mit Renditeniveaus durchgeführt?

6Auswahl15 Pkt.Nicht beantwortet

Ein Anleiheportfolio wird nur gegen die erste Komponente (Niveau) neutral abgesichert. Welches Risiko bleibt?

7In Worten erklären15 Pkt.Nicht beantwortet

Sagen Sie in ein bis zwei Sätzen, warum drei Komponenten eine Kurve aus einem Dutzend Renditen beschreiben können.

Mathe-ModusEingabe per Tastatur oder LaTeXAufgabe 1 von 7 · Strg ⏎ zum Prüfen

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