Un vector es una lista de números con reglas
Un vector es una lista ordenada de números de longitud fija, como los pesos de una cartera [0.5, 0.3, 0.2] o los rendimientos de un día de tres activos [0.02, -0.01, 0.03]. En Python sirve una lista de floats. Los vectores se pueden sumar, escalar y combinar posición a posición, por eso gran parte de las finanzas cuantitativas se escribe en su lenguaje. Dos vectores solo se combinan si tienen la misma longitud; mezclar longitudes es un error del que quieres enterarte con claridad.
weights = [0.5, 0.3, 0.2]
returns = [0.02, -0.01, 0.03]
# Position by position: zip pairs the elements
products = [w * r for w, r in zip(weights, returns)]
print([round(p, 4) for p in products]) # [0.01, -0.003, 0.006]
# Scaling and adding vectors
print([2 * w for w in weights]) # [1.0, 0.6, 0.4]
print([a + b for a, b in zip(weights, returns)]) # [0.52, 0.29, 0.23]El producto escalar
El producto escalar multiplica dos vectores posición a posición y suma los resultados: a1*b1 + a2*b2 + ... + an*bn. Devuelve un único número. Es el rendimiento de la cartera cuando a contiene los pesos y b los rendimientos: 0.5*0.02 + 0.3*(-0.01) + 0.2*0.03 = 0.013. También es el valor de una lista de posiciones (cantidades por precios) y la pieza básica de una regresión. En Python: sum(x * y for x, y in zip(a, b)), tras comprobar que len(a) == len(b), porque zip se detiene en silencio en la lista más corta.
def dot(a, b):
if len(a) != len(b):
raise ValueError("vectors must have the same length")
return sum(x * y for x, y in zip(a, b))
print(dot([1, 2, 3], [4, 5, 6])) # 32
print(round(dot([0.5, 0.3, 0.2], [0.02, -0.01, 0.03]), 6)) # 0.013 (portfolio return)
try:
dot([1, 2], [1, 2, 3])
except ValueError as error:
print(error) # vectors must have the same lengthLongitud, dirección y similitud
Un vector con producto escalar consigo mismo da su longitud al cuadrado, así que la norma (longitud) es math.sqrt(dot(a, a)): para [3, 4] es 5.0. Dividir un vector por su norma da un vector unitario de longitud 1 que conserva solo la dirección (pero un vector nulo no tiene dirección, recházalo con ValueError). La similitud coseno dot(a, b) / (norm(a) * norm(b)) mide cuán alineados están dos vectores, de -1 (opuestos) pasando por 0 (sin relación, en ángulo recto) hasta 1 (misma dirección, sea cual sea la escala). Aplicada a series de rendimientos centradas es la correlación, una magnitud central del riesgo de cartera.
import math
def dot(a, b):
return sum(x * y for x, y in zip(a, b))
def norm(a):
return math.sqrt(dot(a, a))
print(norm([3, 4])) # 5.0
def normalize(a):
length = norm(a)
if length == 0:
raise ValueError("a zero vector has no direction")
return [x / length for x in a]
print(normalize([3, 4])) # [0.6, 0.8]
def cosine_similarity(a, b):
return dot(a, b) / (norm(a) * norm(b))
print(round(cosine_similarity([1, 2], [2, 4]), 6)) # 1.0 (same direction)
print(cosine_similarity([1, 0], [0, 1])) # 0.0 (perpendicular)
print(round(cosine_similarity([1, 2], [-1, -2]), 6)) # -1.0 (opposite)import math
def dot(a, b):
return sum(x * y for x, y in zip(a, b))
def mean(values):
return sum(values) / len(values)
# Correlation is the cosine of the demeaned series
a = [0.01, 0.02, -0.01, 0.03]
b = [0.02, 0.04, -0.02, 0.06] # always twice a
da = [x - mean(a) for x in a]
db = [x - mean(b) for x in b]
corr = dot(da, db) / math.sqrt(dot(da, da) * dot(db, db))
print(round(corr, 6)) # 1.0
# Value of a book: quantities dot prices
quantities = [100, -50, 20]
prices = [184.0, 410.0, 171.0]
print(dot(quantities, prices)) # 1320.0zip, o perderás datos en silencio. Y nunca compruebes resultados float con ==: el coseno de dos direcciones idénticas puede salir 0.9999999999999999. Compara con math.isclose(...), como hacen las pruebas del lab. En la práctica pronto usarás NumPy, cuyos np.dot y np.linalg.norm hacen todo esto rápido; saber qué calculan te permite comprobarlos.- Producto escalar: multiplica posición a posición y suma; comprueba antes las longitudes.
- Norma
sqrt(dot(a, a)); vector unitarioa / norm(a)(rechaza el vector nulo). - Similitud coseno
dot(a, b) / (norm(a) * norm(b))de -1 a 1; compara floats conisclose.
A continuación: matrices y sistemas lineales, tablas de números que actúan sobre vectores y resuelven muchas ecuaciones a la vez.
Lab: qué se califica
- Combinar pesos y rendimientos con
dot25 pts - Medir la longitud de un vector con
norm25 pts - Comparar direcciones con
cosine_similarity25 pts - Llevar un vector a longitud 1 con
normalize25 pts