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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Linear Algebra 学习路线›模块 4 · 最小二乘与矩阵分解›主题 4.4·~1小时 30分钟中级

综合项目:从零实现 OLS 回归

路线进度模块 4/4 · 主题 4/4
4.4 综合项目:从零实现 OLS 回归
—实验得分— / 100总 XP—连续天数—

回归是一次投影,QR 来计算它

本技能的所有内容汇聚在一次计算里。把响应变量 y 对放在 X 各列中的回归变量做回归,就是把 y 投影到 X 的列空间上;系数 β̂ 是这次投影的权重,残差与每个回归变量正交。为了在不平方条件数的情况下求出权重,先分解 X=QR,再用回代法解三角方程组 Rβ̂=Qᵀy。调用最小二乘例程时,库做的就是这件事。

X=QR, Rβ̂=Qᵀy, R²=1-(‖e‖²)/(‖y-ȳ1‖²)

在金融中,响应变量是一只股票的日收益率,回归变量是市场和其他因子的收益率。截距 α 是因子无法解释的平均收益,每个斜率 β 是对某个因子的敏感度,R² 是因子解释的股票方差的比例。它们由日简单收益率 rₜ=Pₜ/Pₜ₋₁-1 计算得到,只使用所有序列都有收益率的交易日。

苹果公司的预期结果从 2018 年起把 AAPL 对 SPY(市场)和 MSFT 做回归,得到约 β_SPY≈1.01、β_MSFT≈0.17、R²≈0.58,在 2171 个交易日上 α 约为每天 0.035%。贝塔接近 1 说明苹果大致与市场同涨同跌,R² 说明市场和微软解释了其日方差的一半多一点,其余是苹果自身的因素。对 α 要谨慎:价格经过复权调整,文件里只有幸存的公司,这会让它显得更好看。
  • 修正格拉姆-施密特构造 Q 和 R;每次都从更新后的向量中减去投影。
  • 回代法从最后一行向上求解三角方程组。
  • 全 1 列给出截距;没有它,拟合会被迫过原点。
相关因子会分摊功劳SPY 和 MSFT 同涨同跌,所以数据矩阵的条件并不完美。这里两者远不相同,贝塔仍然能被很好地确定;但若再加一个几乎是它们组合的第三个因子,拟合值几乎不变,各个贝塔却会剧烈摆动。请把 X 的条件数当作警示灯。

实验:评分内容

  • 修正格拉姆-施密特25 分
  • 回代法15 分
  • 由 QR 得到的 OLS 拟合30 分
  • 真实收益率上的贝塔30 分
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