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
uantCraft Academy路线图学习路线
Ctrl K
AO
+1.2k 位学习者
登录加入 ↗
路线图学习路线
AO
+1.2k 位学习者
登录
  • English
  • Français
  • Español
  • العربية
  • Português
  • Deutsch
  • 日本語
  • 中文
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
uantCraft Academy路线图学习路线
Ctrl K
AO
+1.2k 位学习者
登录加入 ↗
路线图学习路线
AO
+1.2k 位学习者
登录
  • English
  • Français
  • Español
  • العربية
  • Português
  • Deutsch
  • 日本語
  • 中文
Matrix Decompositions 学习路线›模块 3 · 协方差与主成分分析›主题 3.3·~55分钟中级

收益率曲线的主成分分析

路线进度模块 3/5 · 主题 3/3
3.3 收益率曲线的主成分分析
—实验得分— / 100总 XP—连续天数—

用三个数描述整条收益率曲线

美国国债收益率有一个月到三十年的十几个期限,并且每天都在变动。但它们并非各自独立:政策利率的冲击会沿着曲线平滑传导。这使得每日收益率变化成为主成分分析的理想对象。其协方差矩阵的主成分形状稳定、易于解读,交易员几十年来一直给它们命名。

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)

第一成分 q1\mathbf q_1q1​ 在每个期限上的载荷同号:它为正时整条曲线上移,交易员称之为水平(载荷在曲线中段比最短端更大,因为短期利率更紧密地跟随政策利率)。第二成分的符号变化一次,短端和长端反向运动,使曲线倾斜,即斜率。第三成分的符号变化两次,两端与中段反向运动,使曲线弯曲,即曲率。由于曲线光滑,三个得分就能还原几乎每一天的变动,于是可以针对这三个风险而不是十几条单独的收益率来对冲头寸。主成分分析应对收益率的变化而不是水平值进行:水平值有很强的持续性且近乎非平稳,其第一成分只会描出平均利率的缓慢漂移。

5158 个交易日说明了什么取 2006 年 3 月到 2026 年 10 月十个期限(3 个月到 30 年)美国国债收益率的每日变化。各主成分解释 75.6%75.6\%75.6%、13.7%13.7\%13.7% 和 6.3%6.3\%6.3% 的方差,合计 95.5%95.5\%95.5%,第四个仅增加 1.9%1.9\%1.9%。第二成分的载荷从 3 个月的约 −0.54-0.54−0.54 变到 30 年的 +0.32+0.32+0.32,是斜率;第三成分在 3 个月为 +0.60+0.60+0.60,2 年约为 −0.40-0.40−0.40,30 年为 +0.37+0.37+0.37,是曲率。若得分变动为 (5,−2,1)(5,-2,1)(5,−2,1) 个基点,而 10 年期的三个载荷是 0.40.40.4、0.20.20.2、0.10.10.1,则 10 年期收益率变化 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 个基点。
  • 水平:所有载荷同号,整条曲线一起上移或下移。
  • 斜率:载荷符号变化一次,短端与长端反向运动。
  • 曲率:载荷符号变化两次,两端与中段反向运动。
用变化而不是水平值由于收益率会连续多年呈趋势,对水平值做主成分分析主要反映的就是这个趋势,载荷还会随样本区间漂移。取差分可以消除趋势。同样的逻辑适用于价格:用收益率。数据说明:30 年期收益率在 2002 年 2 月到 2006 年 2 月之间没有发布,所以实验数据从这段空缺之后开始,之后要用的行情数据是复权的、存在幸存者偏差的价格。

实验:评分内容

  • 给成分命名15 分
  • 三个成分的解释方差15 分
  • 重建收益率变动15 分
  • 需要几个成分10 分
  • 水平值还是变化15 分
  • 单因子对冲留下什么15 分
  • 为什么这么少的因子就够15 分
0/ 已答 7 题
任务
1配对15 分未作答

把收益率变化的每个主成分与其描述配对。

为左侧每一项选择配对项。

第一成分
第二成分
第三成分
2数值作答15 分未作答

前三个成分分别解释 75.6%、13.7% 和 6.3% 的方差。它们合计解释多少百分比?

total=total =total=允许误差:± 0.2
3数值作答15 分未作答

某日的得分为 (5, -2, 1) 个基点,10 年期收益率在三个成分上的载荷为 0.4、0.2、0.1。10 年期收益率变动多少个基点?

change=change =change=允许误差:± 0.02
4数值作答10 分未作答

前四个成分分别解释 75.6%、13.7%、6.3% 和 1.9%。要解释至少 95% 的方差需要几个成分?

components=components =components=允许误差:± 0.01
5选择15 分未作答

为什么收益率曲线的主成分分析针对每日收益率变化而不是水平值?

6选择15 分未作答

债券组合仅对第一成分(水平)做了中性对冲。还剩下什么风险?

7用文字解释15 分未作答

用一两句话说明为什么三个成分就能描述由十几条收益率构成的曲线。

数学模式键盘或 LaTeX 输入第 1/7 题 · Ctrl ⏎ 检查

登录后即可运行你的代码。

所有讲解均可免费阅读。创建账户或登录后,即可运行代码、运行测试并提交此实验。

  • 浏览器内 IDE 与 bash 终端,无需安装
  • 即时评分、XP 以及你在学习路线中的位置
创建账户登录
或
使用 GitHub 继续