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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Parcours Particle filtering and non-stationary time series›Module 1 · Des états cachés qui bougent›Sujet 1.1·~45 minAvancé

Retour sur les modèles d'espace d'états

Position dans le parcoursModule 1 sur 3 · Sujet 1 sur 2
1.1 Retour sur les modèles d'espace d'états
—Score du lab— / 100XP total—Série—

Suivre ce que l'on ne voit pas

Le bêta d'une action, sa volatilité, le niveau juste d'un écart : personne ne peut lire ces nombres sur un écran. Ce que l'on voit chaque jour est un prix ou un rendement, c'est-à-dire la quantité cachée plus du bruit. Un modèle d'espace d'états l'écrit avec deux équations. L'état xtx_txt​ est la quantité cachée et il bouge un peu chaque jour. L'observation yty_tyt​ est ce que l'on mesure vraiment. Le cas le plus simple est le modèle de niveau local : l'état fait une marche aléatoire et chaque observation est l'état plus un bruit de mesure.

xt=xt−1+wt,  wt∼N(0,q),yt=xt+vt,  vt∼N(0,r)x_t=x_{t-1}+w_t,\ \ w_t\sim N(0,q),\qquad y_t=x_t+v_t,\ \ v_t\sim N(0,r)xt​=xt−1​+wt​,  wt​∼N(0,q),yt​=xt​+vt​,  vt​∼N(0,r)(1)

Ici qqq est l'ampleur de la dérive de l'état en un jour, et rrr le bruit d'une observation. Trois questions reviennent sans cesse. La prévision demande où sera l'état demain avant de voir les données de demain. Le filtrage demande où il est maintenant, après avoir vu l'observation d'aujourd'hui. Le lissage demande où il était dans le passé, une fois d'autres données arrivées. Un opérateur qui veut un nombre en direct ne peut utiliser que le filtrage. Les trois gardent la croyance sous forme de courbe en cloche avec une moyenne et une variance. Prévoir augmente la variance de qqq, car l'état a pu bouger. Voir une observation la diminue, car elle apporte de l'information.

Un premier regard en chiffresPartons de la croyance x0∼N(0,2)x_0\sim N(0,2)x0​∼N(0,2), avec q=0,5q=0{,}5q=0,5 et r=1r=1r=1. Après un jour de mouvement, sans donnée, la variance de x1x_1x1​ est 2+0,5=2,52+0{,}5=2{,}52+0,5=2,5. L'observation ajoute son propre bruit : y1y_1y1​ a une variance prédictive de 2,5+1=3,52{,}5+1=3{,}52,5+1=3,5 et une moyenne de 000. La probabilité que y1y_1y1​ dépasse 222 est celle qu'une loi normale centrée réduite dépasse 2/3,5=1,072/\sqrt{3{,}5}=1{,}072/3,5​=1,07, soit environ 14%14\%14%. Sans données, la variance continue de croître de 0,50{,}50,5 par jour : après quatre jours elle vaut 2+4×0,5=42+4\times0{,}5=42+4×0,5=4.
  • État contre observation : l'état est caché et bouge lentement ; l'observation est bruitée et arrive chaque jour.
  • Prévoir puis mettre à jour : l'étape de prévision ajoute l'incertitude qqq ; la mise à jour utilise les données pour en retirer une partie.
  • Même idée qu'un modèle de Markov caché : là l'état a quelques valeurs, ici c'est un nombre sur une droite.

Lab : ce qui est noté

  • Un pas de mouvement15 pts
  • Variance d'une observation15 pts
  • Quatre jours sans données15 pts
  • Une grande observation10 pts
  • Quelles quantités sont cachées10 pts
  • Le cycle du filtre10 pts
  • Associer le vocabulaire10 pts
  • Pourquoi filtrer15 pts
0/ 8 traités
Exercices
1Réponse numérique15 ptsSans réponse

La croyance sur x0x_0x0​ est N(0,2)N(0,2)N(0,2) et l'état bouge avec q=0,5q=0{,}5q=0,5. Quelle est la variance de x1x_1x1​ avant l'arrivée de toute donnée ?

P=P =P=accepté : ± 0.01
2Réponse numérique15 ptsSans réponse

L'état a une variance de 2,52{,}52,5 et le bruit de mesure une variance r=1r=1r=1. Quelle est la variance prédictive de l'observation y1y_1y1​ ?

S=S =S=accepté : ± 0.01
3Réponse numérique15 ptsSans réponse

Partez de la variance 222 et laissez l'état bouger pendant quatre jours avec q=0,5q=0{,}5q=0,5 et sans observations. Quelle est la variance de x4x_4x4​ ?

P4=P4 =P4=accepté : ± 0.01
4Réponse numérique10 ptsSans réponse

L'observation y1y_1y1​ suit N(0;3,5)N(0;3{,}5)N(0;3,5). La valeur centrée réduite de 222 est z=1,07z=1{,}07z=1,07. Sachant que P(Z>1,07)≈0,143P(Z>1{,}07)\approx0{,}143P(Z>1,07)≈0,143 pour la loi normale centrée réduite, donnez la probabilité que y1y_1y1​ dépasse 222 avec trois décimales.

p=p =p=accepté : ± 0.003
5Choix10 ptsSans réponse

Lesquelles de ces quantités sont des états cachés, jamais lus directement sur le marché ? Choisissez toutes les bonnes réponses.

6Remettre les étapes dans l'ordre10 ptsSans réponse

Mettez dans l'ordre les étapes d'un cycle de filtre.

Faites glisser pour réordonner, ou placez le focus sur un élément, Espace pour le soulever, les flèches pour le déplacer et Espace pour le déposer.

  1. 1Utiliser l'observation pour mettre à jour la croyance
  2. 2Partir de la croyance d'hier
  3. 3Recommencer demain avec la nouvelle croyance
  4. 4Observer la valeur d'aujourd'hui
  5. 5Prévoir où l'état s'est déplacé
7Associer10 ptsSans réponse

Associez chaque terme à son sens.

Choisissez le partenaire de chaque élément de gauche.

Bruit d'état q
Bruit de mesure r
Filtrage
Lissage
8Expliquer avec des mots15 ptsSans réponse

En une ou deux phrases, expliquez pourquoi combiner une prévision et une observation, comme le fait un filtre, donne une meilleure estimation de l'état caché que la seule dernière observation bruitée.

Mode mathsSaisie au clavier ou en LaTeXExercice 1 sur 8 · Ctrl ⏎ pour vérifier

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