jack-diary

股票投资学习笔记 04:风险管理与投资组合理论

风险的数学定义与分类

现代投资组合理论(MPT)中的风险定义

根据 Harry Markowitz 的现代投资组合理论,投资风险被定义为资产收益的波动性,通过收益率的方差(Variance)或标准差(Standard Deviation)来量化:

\(\sigma^2 = E[(R - E[R])^2]\) \(\sigma = \sqrt{\sigma^2}\)

其中:

这种基于波动性的风险定义假设投资者是风险厌恶的,即在其他条件相同的情况下,偏好较低的波动。

风险的二分法:系统性与非系统性风险

根据资本资产定价模型(CAPM),总风险($\sigma_{total}$)可分解为:

\[\sigma_{total}^2 = \sigma_{systematic}^2 + \sigma_{unsystematic}^2\]

系统性风险(Systematic Risk)

非系统性风险(Unsystematic Risk)

有效前沿(Efficient Frontier)

投资组合理论的核心结论是:在风险-收益空间中,存在一个有效前沿,该前沿上的投资组合在给定的风险水平下提供最高的期望收益,或在给定的收益水平下承担最小的风险。

数学上,对于包含 N 个资产的投资组合,其期望收益和方差为:

\(E[R_p] = \sum_{i=1}^{N} w_i E[R_i]\) \(\sigma_p^2 = \sum_{i=1}^{N} \sum_{j=1}^{N} w_i w_j \sigma_{ij} = \sum_{i=1}^{N} w_i^2 \sigma_i^2 + \sum_{i \neq j} w_i w_j \rho_{ij} \sigma_i \sigma_j\)

其中:

有效前沿可通过优化问题求解: \(\min \sigma_p^2 \quad \text{s.t.} \quad E[R_p] \geq R_{target}\) 或 \(\max E[R_p] \quad \text{s.t.} \quad \sigma_p^2 \leq \sigma_{target}^2\)

分散化的数学证明

分散化的有效性可以通过方差公式直观地理解。假设等权重投资组合,资产收益互不独立且具有相同的相关系数 $\rho$,则:

\[\sigma_p^2 = \frac{\bar{\sigma}^2}{N} + \frac{N-1}{N} \rho \bar{\sigma}^2\]

当 $N \to \infty$ 时: \(\lim_{N \to \infty} \sigma_p^2 = \rho \bar{\sigma}^2\)

结论

CAPM 与风险定价

根据 CAPM,资产的期望收益仅与其承担的系统性风险(Beta)相关:

\[E[R_i] = R_f + \beta_i (E[R_m] - R_f)\]

其中:

推论:在均衡市场中,投资者不会为承担非系统性风险获得补偿,因为这种风险可以通过分散化免费消除。只有系统性风险需要补偿。

仓位管理理论

凯利公式(Kelly Criterion)

凯利公式来源于信息论,用于确定在期望收益为正的博弈中每次应投入的最优资金比例:

\[f^* = \frac{p}{b} - \frac{q}{b} = \frac{bp - q}{b} = \frac{p(b+1) - 1}{b}\]

其中:

在连续投资场景下,凯利公式为: \(f^* = \frac{\mu - r_f}{\sigma^2}\)

其中 $\mu$ 为期望收益。

实际应用

风险平价(Risk Parity)

风险平价策略的核心思想是:根据资产对组合风险的贡献,而非市值,分配资金。

对于资产 i 的风险贡献(Marginal Risk Contribution): \(MRC_i = w_i \times \frac{\partial \sigma_p}{\partial w_i}\)

风险平价要求: \(MRC_1 = MRC_2 = \dots = MRC_N\)

这导致波动率高的资产权重较低,波动率低的资产权重较高。

示例:60/40 股债组合

止损机制与下行风险保护

下行风险的替代度量

传统方差(或标准差)对称地衡量上行和下行波动,但投资者通常更关注下行风险。常用的替代指标包括:

1. 半方差(Semi-variance): \(\sigma_{-}^2 = E[(min(R - E[R], 0))^2]\) 只计算低于均值的收益波动。

2. 下行风险(Downside Risk, DR): \(DR = \sqrt{\frac{1}{T} \sum_{t=1}^{T} min(R_t - R_{target}, 0)^2}\) 其中 $R_{target}$ 可设为无风险利率或目标收益。

3. 最大回撤(Maximum Drawdown, MDD): \(MDD = \max_{t_1 < t_2} \left( \frac{P_{t_2} - P_{t_1}}{P_{t_1}} \right)\) 衡量从峰值到谷底的最大跌幅。

4. VaR(Value at Risk)与 CVaR

止损机制的数学原理

止损本质上是一个期权(卖出权)的执行。考虑一个简单的百分比止损策略:

设止损比例为 $L$,若价格下跌 $L\%$ 则卖出。这相当于为投资组合购买了一个执行价格为 $(1-L) P_0$ 的美式看跌期权,支付的成本为预期损失。

设资产价格服从几何布朗运动,则触发止损的概率为: \(P(\text{Stop Loss}) = P(\min_{0 \leq t \leq T} \frac{P_t}{P_0} \leq 1-L)\)

在实务中,止损的有效性取决于:

  1. 流动性:若市场流动性枯竭,止损无法及时执行
  2. 跳空风险:开盘跳空可能直接跌破止损线
  3. 波动性:高波动环境下止损易被”噪音”触发

动态止损(Trailing Stop)

动态止损止损线随价格上涨而提升,锁定利润的同时保留上涨空间:

\[Stop_t = \max(P_t \times (1-L), Stop_{t-1})\]

行为金融视角下的风险管理

行为偏差

1. 过度自信(Overconfidence)

2. 损失厌恶(Loss Aversion)

3. 确认偏差(Confirmation Bias)

4. 锚定效应(Anchoring)

情绪周期的数学模型

投资者的情绪周期常被建模为: \(E_t = \alpha E_{t-1} + \beta R_t + \epsilon_t\)

其中 $E_t$ 为情绪水平,$\alpha$ 为情绪持续系数,$\beta$ 为收益对情绪的影响系数。

在市场极端情绪下(极度贪婪或恐惧),逆向策略往往有效: \(\text{Contrarian Signal} = - \text{Normalized Sentiment}_t\)

风险预算与压力测试

风险预算(Risk Budgeting)

风险预算将总风险分配到不同的因子或资产上:

\[Total Risk = \sum_{i=1}^{N} RB_i\]

其中 $RB_i$ 为分配给因子 i 的风险预算。

常见分配方式:

约束: \(\sum_{i=1}^{N} w_i = 1\) \(\sigma_p^2 \leq \sigma_{target}^2\)

压力测试(Stress Testing)

压力测试模拟极端市场场景下的投资组合表现:

历史场景

假设场景

蒙特卡洛模拟: 基于统计分布,模拟大量可能的未来路径,计算组合收益分布: \(\hat{R}_t = \sum_{i=1}^{N} w_i \hat{R}_{i,t}\) 其中 $\hat{R}_{i,t}$ 为资产 i 在路径 t 上的模拟收益。


参考资料:Markowitz (1952), Sharpe (1964), Kelly (1956), MacLean et al. (2011)

上一篇:估值方法理论与模型 下一篇:行业分析