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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Roteiro de Matrix Decompositions›Módulo 3 · Covariância e PCA›Tópico 3.3·~55 minIntermediário

PCA de curvas de juros

Posição no roteiroMódulo 3 de 5 · Tópico 3 de 3
3.3 PCA de curvas de juros
—Nota do lab— / 100XP total—Sequência—

Uma curva de juros inteira em três números

Os rendimentos do Tesouro dos EUA existem em uma dúzia de vencimentos, de um mês a trinta anos, e todos se movem todo dia. Mas não se movem de forma independente: um choque na taxa básica se propaga suavemente ao longo da curva. Isso torna as variações diárias de rendimento um caso ideal para o PCA. Os componentes principais da sua matriz de covariância têm uma forma estável e legível que os operadores nomeiam há décadas.

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)

O primeiro componente q1\mathbf q_1q1​ tem cargas de mesmo sinal em todos os vencimentos: quando é positivo, a curva inteira sobe, o que os operadores chamam de nível (as cargas são maiores no meio da curva do que na ponta curta, porque as taxas curtas seguem mais de perto a taxa básica). O segundo muda de sinal uma vez, a ponta curta para um lado e a longa para o outro, então inclina a curva: a inclinação. O terceiro muda de sinal duas vezes, com as duas pontas se movendo contra o meio, então curva a curva: a curvatura. Como a curva é suave, três escores reconstroem quase todo movimento diário, e dá para proteger uma posição contra esses três riscos em vez de contra uma dúzia de rendimentos separados. Faça o PCA sobre variações de rendimento, não sobre níveis: os níveis são persistentes e quase não estacionários, e seu primeiro componente só seguiria a lenta deriva da taxa média.

O que dizem 5158 dias de negociaçãoTome as variações diárias de dez rendimentos do Tesouro (de 3 meses a 30 anos) de março de 2006 a outubro de 2026. Os componentes principais explicam 75,6%75{,}6\%75,6%, 13,7%13{,}7\%13,7% e 6,3%6{,}3\%6,3% da variância, juntos 95,5%95{,}5\%95,5%, e o quarto acrescenta apenas 1,9%1{,}9\%1,9%. A carga do segundo vai de cerca de −0,54-0{,}54−0,54 em 3 meses a +0,32+0{,}32+0,32 em 30 anos, uma inclinação; a do terceiro é +0,60+0{,}60+0,60 em 3 meses, cerca de −0,40-0{,}40−0,40 em 2 anos e +0,37+0{,}37+0,37 em 30 anos, uma curvatura. Um movimento de escores (5;−2;1)(5;-2;1)(5;−2;1) pontos-base muda o rendimento de 10 anos em 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 ponto-base, se suas três cargas forem 0,40{,}40,4, 0,20{,}20,2 e 0,10{,}10,1.
  • Nível: todas as cargas têm o mesmo sinal; a curva inteira sobe ou desce junta.
  • Inclinação: as cargas mudam de sinal uma vez; as pontas curta e longa se movem em sentidos opostos.
  • Curvatura: as cargas mudam de sinal duas vezes; as pontas se movem contra o meio.
Use variações, não níveisComo os rendimentos têm tendência por anos, o PCA de níveis relata sobretudo essa tendência e as cargas derivam com o período amostral. As diferenças a removem. A mesma lógica vale para preços: use retornos. Nota sobre os dados: o rendimento de 30 anos não foi publicado de fevereiro de 2002 a fevereiro de 2006, então os dados do laboratório começam depois dessa lacuna, e as barras que você usará depois são preços ajustados com viés de sobrevivência.

Lab: o que é avaliado

  • Nomear os componentes15 pts
  • Variância explicada por três componentes15 pts
  • Reconstruir um movimento de rendimento15 pts
  • Quantos componentes10 pts
  • Níveis ou variações15 pts
  • O que uma proteção de um fator deixa15 pts
  • Por que tão poucos fatores15 pts
0/ 7 respondidas
Tarefas
1Associar15 ptsSem resposta

Associe cada componente principal das variações de rendimento à sua descrição.

Escolha o par de cada item da esquerda.

Primeiro componente
Segundo componente
Terceiro componente
2Resposta numérica15 ptsSem resposta

Os três primeiros componentes explicam 75,6%, 13,7% e 6,3% da variância. Quanto explicam juntos, em porcentagem?

total=total =total=aceito: ± 0.2
3Resposta numérica15 ptsSem resposta

Os escores de um dia são (5; -2; 1) pontos-base e o rendimento de 10 anos tem cargas 0,4; 0,2 e 0,1 nos três componentes. Em quantos pontos-base o rendimento de 10 anos varia?

change=change =change=aceito: ± 0.02
4Resposta numérica10 ptsSem resposta

Os quatro primeiros componentes explicam 75,6%, 13,7%, 6,3% e 1,9%. Quantos componentes são necessários para explicar pelo menos 95% da variância?

components=components =components=aceito: ± 0.01
5Escolha15 ptsSem resposta

Por que o PCA da curva de juros é feito sobre variações diárias de rendimento e não sobre níveis?

6Escolha15 ptsSem resposta

Uma carteira de bonds é protegida para ser neutra apenas ao primeiro componente (nível). Que risco permanece?

7Explicar com palavras15 ptsSem resposta

Em uma ou duas frases, diga por que três componentes podem descrever uma curva de uma dúzia de rendimentos.

Modo matemáticaEntrada por teclado ou LaTeXTarefa 1 de 7 · Ctrl ⏎ para verificar

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