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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Probability 学习路线›模块 2 · 随机变量与分布›主题 2.2·~45分钟入门

期望与协方差

路线进度模块 2/5 · 主题 2/3
2.2 期望与协方差
—实验得分— / 100总 XP—连续天数—

均值、离散与联动

随机变量的期望是以概率为权的平均值,E[X]=∑ixi piE[X]=\sum_i x_i\,p_iE[X]=∑i​xi​pi​。它是线性的:E[aX+bY+c]=aE[X]+bE[Y]+cE[aX+bY+c]=aE[X]+bE[Y]+cE[aX+bY+c]=aE[X]+bE[Y]+c,无论 XXX 与 YYY 是否独立都成立。方差衡量围绕均值的离散程度,Var⁡(X)=E[(X−E[X])2]=E[X2]−E[X]2\operatorname{Var}(X)=E\big[(X-E[X])^2\big]=E[X^2]-E[X]^2Var(X)=E[(X−E[X])2]=E[X2]−E[X]2,标准差 σ=Var⁡(X)\sigma=\sqrt{\operatorname{Var}(X)}σ=Var(X)​ 与 XXX 有相同的单位。

Cov⁡(X,Y)=E[XY]−E[X]E[Y],ρ=Cov⁡(X,Y)σXσY\operatorname{Cov}(X,Y)=E[XY]-E[X]E[Y],\qquad \rho=\frac{\operatorname{Cov}(X,Y)}{\sigma_X\sigma_Y}Cov(X,Y)=E[XY]−E[X]E[Y],ρ=σX​σY​Cov(X,Y)​(1)

协方差衡量联动:当 XXX 与 YYY 倾向于同时高于各自均值时为正。相关系数 ρ\rhoρ 把它缩放到 −1-1−1 与 111 之间。只有协方差为零时方差才可相加:一般有 Var⁡(X+Y)=Var⁡(X)+Var⁡(Y)+2Cov⁡(X,Y)\operatorname{Var}(X+Y)=\operatorname{Var}(X)+\operatorname{Var}(Y)+2\operatorname{Cov}(X,Y)Var(X+Y)=Var(X)+Var(Y)+2Cov(X,Y)。对权重为 wiw_iwi​ 的投资组合,这就是二次型 Var⁡=∑i,jwiwjCov⁡(Ri,Rj)=wTΣw\operatorname{Var}=\sum_{i,j}w_iw_j\operatorname{Cov}(R_i,R_j)=\mathbf{w}^{T}\Sigma\mathbf{w}Var=∑i,j​wi​wj​Cov(Ri​,Rj​)=wTΣw。

一个离散收益率与双资产组合某收益率(百分数)取 −2-2−2、111、444,概率分别为 0.20.20.2、0.50.50.5、0.30.30.3。则 E[X]=−0.4+0.5+1.2=1.3E[X]=-0.4+0.5+1.2=1.3E[X]=−0.4+0.5+1.2=1.3,E[X2]=0.8+0.5+4.8=6.1E[X^2]=0.8+0.5+4.8=6.1E[X2]=0.8+0.5+4.8=6.1,Var⁡(X)=6.1−1.32=4.41\operatorname{Var}(X)=6.1-1.3^2=4.41Var(X)=6.1−1.32=4.41,所以 σ=2.1\sigma=2.1σ=2.1。再把资金 50/50 分给两个资产,σ1=0.2\sigma_1=0.2σ1​=0.2,σ2=0.3\sigma_2=0.3σ2​=0.3,ρ=0.5\rho=0.5ρ=0.5:Var⁡=0.25(0.04)+0.25(0.09)+2(0.25)(0.5)(0.2)(0.3)=0.0475\operatorname{Var}=0.25(0.04)+0.25(0.09)+2(0.25)(0.5)(0.2)(0.3)=0.0475Var=0.25(0.04)+0.25(0.09)+2(0.25)(0.5)(0.2)(0.3)=0.0475,所以 σp≈0.218\sigma_p\approx0.218σp​≈0.218,低于平均值 0.25。
  • 期望是线性的,不论是否独立。
  • 方差:E[X2]−E[X]2E[X^2]-E[X]^2E[X2]−E[X]2;Var⁡(aX+b)=a2Var⁡(X)\operatorname{Var}(aX+b)=a^2\operatorname{Var}(X)Var(aX+b)=a2Var(X)。
  • 协方差与相关系数衡量联动;Cov⁡(X,X)=Var⁡(X)\operatorname{Cov}(X,X)=\operatorname{Var}(X)Cov(X,X)=Var(X)。
零相关不等于独立独立的变量协方差为零,反之不然。若 XXX 关于 0 对称且 Y=X2Y=X^2Y=X2,则 Cov⁡(X,Y)=0\operatorname{Cov}(X,Y)=0Cov(X,Y)=0,尽管 YYY 完全由 XXX 决定。相关系数只能看到线性联动;一个平时平静、暴跌时才剧烈波动的市场,可能相关性很低,却在尾部高度相依。

实验:评分内容

  • 期望收益率15 分
  • 方差15 分
  • 协方差10 分
  • 组合方差20 分
  • 哪些规则正确15 分
  • 相关系数10 分
  • 分散投资为何有效15 分
0/ 已答 7 题
任务
1数值作答15 分未作答

某收益率(百分数)取 -2、1、4,概率分别为 0.2、0.5、0.3。计算期望 E[X]E[X]E[X]。

E[X]=E[X] =E[X]=允许误差:± 0.001
2数值作答15 分未作答

某收益率(百分数)取 -2、1、4,概率分别为 0.2、0.5、0.3。计算 Var⁡(X)=E[X2]−E[X]2\operatorname{Var}(X)=E[X^2]-E[X]^2Var(X)=E[X2]−E[X]2。

Var⁡(X)=\operatorname{Var}(X) =Var(X)=允许误差:± 0.005
3数值作答10 分未作答

对两个收益率,E[X]=1E[X]=1E[X]=1,E[Y]=2E[Y]=2E[Y]=2,E[XY]=3E[XY]=3E[XY]=3。求 Cov⁡(X,Y)\operatorname{Cov}(X,Y)Cov(X,Y)。

Cov⁡=\operatorname{Cov} =Cov=允许误差:± 0.001
4数值作答20 分未作答

两个资产的 σ1=0.2\sigma_1=0.2σ1​=0.2,σ2=0.3\sigma_2=0.3σ2​=0.3,相关系数 ρ=0.5\rho=0.5ρ=0.5。求 50/50 组合的方差,保留四位小数。

σp2=\sigma_p^{2} =σp2​=允许误差:± 0.0002
5选择15 分未作答

选出所有总是成立的规则。

6数值作答10 分未作答

Cov⁡(X,Y)=0.9\operatorname{Cov}(X,Y)=0.9Cov(X,Y)=0.9,σX=1.5\sigma_X=1.5σX​=1.5,σY=1.0\sigma_Y=1.0σY​=1.0。求相关系数 ρ\rhoρ。

ρ=\rho =ρ=允许误差:± 0.001
7用文字解释15 分未作答

请用两句话解释:为什么由两个并非完全相关的资产构成的组合,风险低于两者的平均。

数学模式键盘或 LaTeX 输入第 1/7 题 · Ctrl ⏎ 检查

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