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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Statistics 学习路线›模块 3 · 模型与回归›主题 3.3·~50分钟中级

异方差与稳健标准误

路线进度模块 3/4 · 主题 3/4
3.3 异方差与稳健标准误
—实验得分— / 100总 XP—连续天数—

当噪声并非处处相同

普通最小二乘拟合 yi=β0+β1xi+εiy_i=\beta_0+\beta_1x_i+\varepsilon_iyi​=β0​+β1​xi​+εi​,其教科书式的标准误假设同方差:每个观测的误差方差 σ2\sigma^2σ2 都相同。在金融中这很少成立。波动率会聚集(平静期之后是动荡期),关系周围的噪声也常随变量的大小而增大。当误差的离散程度发生变化时,数据就是异方差的。

Var⁡^White(β^)=(XTX)−1(∑iε^i2 xixiT)(XTX)−1\widehat{\operatorname{Var}}_{\text{White}}(\hat\beta)=(X^{T}X)^{-1}\Big(\sum_i\hat\varepsilon_i^{2}\,\mathbf{x}_i\mathbf{x}_i^{T}\Big)(X^{T}X)^{-1}VarWhite​(β^​)=(XTX)−1(i∑​ε^i2​xi​xiT​)(XTX)−1(1)

后果是具体的。系数估计 β^\hat\betaβ^​ 仍然无偏且一致,所以拟合出的直线并没有错。但通常的标准误,以及据此得到的 ttt 统计量、置信区间和 ppp 值,可能偏小或偏大,由它们得出的结论会误导人。有两种标准的补救办法:对异方差稳健的(White)标准误,它用各观测残差的平方代替常数 σ2\sigma^2σ2;以及加权最小二乘,当知道方差的变化规律时,给噪声更大的观测更小的权重,wi∝1/σi2w_i\propto1/\sigma_i^2wi​∝1/σi2​。

同一个系数,不同的证据某回归得到 β^=0.25\hat\beta=0.25β^​=0.25,经典标准误为 0.100.100.10,所以 t=2.5t=2.5t=2.5,看上去显著。用对异方差稳健的标准误时,估计值不变但标准误变为 0.150.150.15,于是 t=0.25/0.15≈1.67t=0.25/0.15\approx1.67t=0.25/0.15≈1.67,在 5% 水平下不再显著。95% 区间从 0.25±0.1960.25\pm0.1960.25±0.196 变为 0.25±1.96⋅0.15=0.25±0.2940.25\pm1.96\cdot0.15=0.25\pm0.2940.25±1.96⋅0.15=0.25±0.294,现在包含零。至于权重,若误差方差按 x2x^2x2 增长,则 x=2x=2x=2 的观测权重为 1/x2=0.251/x^2=0.251/x2=0.25。
  • 异方差:误差方差随观测而变化。
  • 影响:系数仍然无偏,标准误和检验变得不可靠。
  • 补救:稳健(White)标准误,或权重 wi∝1/σi2w_i\propto1/\sigma_i^2wi​∝1/σi2​ 的加权最小二乘。
先看残差把残差对拟合值和对时间作图。漏斗形说明离散程度随水平增大,一阵大残差之后归于平静则说明波动率聚集。Breusch-Pagan 检验把这一点变成形式化的 ppp 值。由于稳健标准误在大样本中几乎没有代价,许多从业者对金融数据默认报告它们。

实验:评分内容

  • 异方差的含义15 分
  • 稳健 t 统计量15 分
  • 对回归的影响15 分
  • 诊断与修复15 分
  • 最小二乘权重10 分
  • 稳健区间15 分
  • 收益率回归需要稳健标准误15 分
0/ 已答 7 题
任务
1选择15 分未作答

回归中的异方差是什么意思?

2数值作答15 分未作答

某系数为 0.25,经典标准误为 0.10,稳健标准误为 0.15。用稳健标准误求 t 统计量,保留三位小数。

t=t =t=允许误差:± 0.01
3选择15 分未作答

选出异方差对 OLS 的所有影响。

4配对15 分未作答

把每个工具与其用途配对。

为左侧每一项选择配对项。

残差对拟合值图
Breusch-Pagan 检验
White(稳健)标准误
加权最小二乘
5数值作答10 分未作答

误差方差与 x 的平方成正比。在加权最小二乘中,取权重 = 1/x^2,x = 2 的观测权重是多少?

w=w =w=允许误差:± 0.001
6数值作答15 分未作答

稳健标准误为 0.15 时,用 1.96,该系数 95% 置信区间的半宽度是多少?保留三位小数。

h=h =h=允许误差:± 0.002
7用文字解释15 分未作答

请用两句话说明为什么收益率回归的标准误通常应对异方差稳健。

数学模式键盘或 LaTeX 输入第 1/7 题 · Ctrl ⏎ 检查

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