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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scikit-learn-Skill›Modul 4 · Struktur und Einsicht›Thema 4.1·~50 Min.Fortgeschritten

Clustering für Regime und Vergleichsgruppen

Position in der SkillModul 4 von 4 · Thema 1 von 4
4.1 Clustering für Regime und Vergleichsgruppen
—Lab-Punkte— / 100XP gesamt—Serie—

Gruppen ohne Labels

Clustering sucht Gruppen ähnlicher Zeilen, ohne dass ihm gesagt wird, was die Gruppen sind. K-Means ist das Arbeitspferd. Man wählt kkk Zentren und wiederholt zwei Schritte: Jeden Punkt dem nächsten Zentrum zuordnen und jedes Zentrum auf den Mittelwert seiner Punkte verschieben. Es endet, wenn sich nichts mehr ändert. Die Größe, die es senkt, ist die Inertia, die Summe der quadrierten Abstände jedes Punkts zu seinem Zentrum. Da K-Means Abstände nutzt, müssen Merkmale auf einer gemeinsamen Skala liegen, und da es immer kkk Gruppen findet, findet es sie auch in Daten ohne Gruppen. Im Finanzbereich dient Clustering dazu, Regime (ruhig, stürmisch, Krise) zu benennen und Vergleichsgruppen zu finden, Aktien, die sich ähnlich verhalten.

inertia=∑i∥xi−ck(i)∥2,si=bi−aimax⁡(ai, bi)\mathrm{inertia}=\sum_{i}\left\|x_i-c_{k(i)}\right\|^{2},\qquad s_i=\frac{b_i-a_i}{\max(a_i,\,b_i)}inertia=i∑​​xi​−ck(i)​​2,si​=max(ai​,bi​)bi​−ai​​(1)

Wie gut ist ein Clustering? Die Silhouette eines Punkts vergleicht aaa, seinen mittleren Abstand zu den anderen Punkten der eigenen Gruppe, mit bbb, seinem mittleren Abstand zu den Punkten der nächsten anderen Gruppe: s=(b−a)/max⁡(a,b)s=(b-a)/\max(a,b)s=(b−a)/max(a,b). Sie liegt nahe 111 für einen Punkt tief in einer dichten, gut getrennten Gruppe, nahe 000 an einer Grenze und ist negativ, wenn der Punkt wahrscheinlich in der falschen Gruppe liegt. Die mittlere Silhouette hilft beim Vergleich von kkk-Werten, beweist aber nie, dass Gruppen echt sind. Starten Sie stets mit anderen Startpunkten und anderen Merkmalen neu und fragen Sie, ob die Gruppen für den Handel etwas bedeuten.

Sechs Punkte und echte AktienNehmen wir die Punkte 1,2,3,10,11,121,2,3,10,11,121,2,3,10,11,12 mit den Startzentren 222 und 999. Die Punkte 1,2,31,2,31,2,3 gehen zum Zentrum 222, 10,11,1210,11,1210,11,12 zum Zentrum 999. Die neuen Zentren sind 222 und 111111. Die Inertia beträgt (1+0+1)+(1+0+1)=4(1+0+1)+(1+0+1)=4(1+0+1)+(1+0+1)=4. Für den Punkt 333 gilt a=(2+1)/2=1,5a=(2+1)/2=1{,}5a=(2+1)/2=1,5 und b=(7+8+9)/3=8b=(7+8+9)/3=8b=(7+8+9)/3=8, also s=(8−1,5)/8=0,8125s=(8-1{,}5)/8=0{,}8125s=(8−1,5)/8=0,8125. Bei den echten Daten teilen sich 545454 Aktien, beschrieben durch ihr Beta zur Durchschnittsaktie und ihre Jahresvolatilität, bei k=2k=2k=2 in 303030 und 242424 Aktien (Silhouette 0,530{,}530,53), bei k=3k=3k=3 in 25,22,725,22,725,22,7 (0,520{,}520,52) und haben bei k=4k=4k=4 eine Silhouette von 0,460{,}460,46. Beim SPY findet das Clustern der Tage nach der 202020-Tage-Volatilität und der Rendite 72%72\%72% ruhige Tage (Volatilität 12,4%12{,}4\%12,4%), 25,7%25{,}7\%25,7% mittlere Tage (20,3%20{,}3\%20,3%) und 2,3%2{,}3\%2,3% Krisentage (66,3%66{,}3\%66,3% und eine 202020-Tage-Rendite von −12,7%-12{,}7\%−12,7%). Ein Hidden-Markov-Modell lieferte andere Anteile, weil Merkmale und Methode abweichen.
  • Zwei Schritte: dem nächsten Zentrum zuordnen, das Zentrum auf den Mittelwert verschieben, wiederholen.
  • Zuerst skalieren: Abstände behandeln alle Merkmale gleich, ein Merkmal mit großer Einheit würde dominieren.
  • Cluster sind eine Linse, keine Tatsache: Stabilität und Bedeutung prüfen, bevor man darauf handelt.

Lab: Was bewertet wird

  • Ein neues Zentrum10 Pkt.
  • Die Inertia10 Pkt.
  • Abstand innerhalb der Gruppe10 Pkt.
  • Eine Silhouette15 Pkt.
  • Die Tage, die nicht ruhig sind5 Pkt.
  • Warum die Merkmale skalieren10 Pkt.
  • Die Schritte von K-Means10 Pkt.
  • Begriffe zuordnen10 Pkt.
  • Warum Cluster geprüft werden müssen20 Pkt.
0/ 9 beantwortet
Aufgaben
1Numerische Antwort10 Pkt.Nicht beantwortet

Die Punkte 10,11,1210,11,1210,11,12 wurden dem zweiten Zentrum zugeordnet. Wohin wandert dieses Zentrum, auf den Mittelwert seiner Punkte?

c=c =c=akzeptiert: ± 0.01
2Numerische Antwort10 Pkt.Nicht beantwortet

Die Zentren sind 222 und 111111. Die Punkte 1,2,31,2,31,2,3 haben quadrierte Abstände 1,0,11,0,11,0,1 von 222 und 10,11,1210,11,1210,11,12 haben 1,0,11,0,11,0,1 von 111111. Wie groß ist die Inertia?

i=i =i=akzeptiert: ± 0.01
3Numerische Antwort10 Pkt.Nicht beantwortet

Der Punkt 333 liegt in der Gruppe {1,2,3}\{1,2,3\}{1,2,3}. Wie groß ist aaa, sein mittlerer Abstand zu den beiden anderen Punkten 111 und 222? Geben Sie eine Dezimalstelle an.

a=a =a=akzeptiert: ± 0.05
4Numerische Antwort15 Pkt.Nicht beantwortet

Für den Punkt 333 ist a=1,5a=1{,}5a=1,5, und der mittlere Abstand zur anderen Gruppe {10,11,12}\{10,11,12\}{10,11,12} beträgt b=(7+8+9)/3=8b=(7+8+9)/3=8b=(7+8+9)/3=8. Wie groß ist die Silhouette s=(b−a)/max⁡(a,b)s=(b-a)/\max(a,b)s=(b−a)/max(a,b)? Geben Sie drei Dezimalstellen an.

s=s =s=akzeptiert: ± 0.002
5Numerische Antwort5 Pkt.Nicht beantwortet

Gruppiert man die SPY-Tage in drei Gruppen, sind 72%72\%72% ruhig. Wie groß ist der Anteil der nicht ruhigen Tage? Geben Sie zwei Dezimalstellen als Bruch an.

f=f =f=akzeptiert: ± 0.005
6Auswahl10 Pkt.Nicht beantwortet

Aktien werden nach Beta (Werte nahe 111) und Marktwert in Dollar (Werte nahe 101110^{11}1011) gruppiert. Was passiert ohne Skalierung?

7Schritte ordnen10 Pkt.Nicht beantwortet

Bringen Sie die Schritte von K-Means in die richtige Reihenfolge.

Zum Umsortieren ziehen, oder ein Element fokussieren, mit Leertaste anheben, mit Pfeiltasten bewegen und mit Leertaste ablegen.

  1. 1Wiederholen, bis sich die Zuordnungen nicht mehr ändern
  2. 2k Startzentren wählen
  3. 3Jedes Zentrum auf den Mittelwert seiner Punkte verschieben
  4. 4Jeden Punkt dem nächsten Zentrum zuordnen
8Zuordnen10 Pkt.Nicht beantwortet

Ordnen Sie jedem Begriff seine Bedeutung zu.

Wähle den Partner für jedes Element links.

Zentroid
Inertia
Silhouette
Vergleichsgruppe
9In Worten erklären20 Pkt.Nicht beantwortet

K-Means auf den SPY-Tagen ergibt 72%72\%72%, 25,7%25{,}7\%25,7% und 2,3%2{,}3\%2,3%, ein Hidden-Markov-Modell dagegen andere Anteile. Erklären Sie in ein bis zwei Sätzen, warum man ein Clustering nicht als die wahre Menge der Regime behandeln sollte.

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