第4章-风险与收益(下)资料课件.ppt

1、下：因子模型和套利定价理论第第4章章 收益和风险收益和风险2022-5-312第一节概述第二节因子模型第三节套利定价理论第四节APT与CAPM的比较第五节APT对资产组合的指导意义2022-5-313因子模型提供关于证券回报率生成过程的一种新视点。证券回报的变化绝不仅仅是CAPM所给出的一个因子。其他的因子，如利率、汇率的非预期波动也会对证券的收益具有影响。更重要的是：APT模型从另一个角度探讨了资产的定价问题。市场均衡条件下的最优投资组合理论CAPM无套利假定下因子模型 APT2022-5-314定义：因子模型是一种假设证券的回报率只与风险因子非预期变动有关的经济模型。因子模型是因子模型是A

2、PT的基础的基础，其目的是找出这些因素并确认证券收益率对这些因素变动的敏感度。依据因子的数量，可以分为单因子模型和多因子模型。设证券i的回报仅仅与市场因子m的回报有关，设回归模型为其中 =持有期内证券i 的回报率 =在同一时间区间，市场因子m的回报率 =截距项 =证券i对市场因子m的敏感度，风险因子载荷 =随机误差项，2022-5-315iii mirabreirmriaibie 0,cov( ,)0,cov( ,)0,iimijE ee re eij第二节因子模型2022-5-316 ()()iii miiiimmiiii miiimmimmrabrerrb rrerabrrrb rrefr

3、r,令，则iiiirrb fe第二节因子模型irfie2022-5-317非预期的宏观因素：经济周期、利率、技术革新，以及劳动力成本和原材料。所有这些（相关）因素影响着几乎所有的公司。公司特有因素：新的发明、管理层变动，以及其他一些只影响单一企业命运而未能以一个可测度的方式影响整个经济的因素。第二节因子模型iiiirrb fei2022-5-318若宏观因素f代表国内生产总值（GDP）非预期的变化，若舆论认为今年GDP将增长4%（即预期）。股票A对GDP变化的敏感度b=1.2。如果GDP实际只增长了3%，则f值为-1%，表明在与期望增长相比较，实际增长有1%的失望。给定该股票的b值，可将失望转

4、化为比先前预测低1.2%的股票收益。若公司由于董事长的变动，则加上此非预期的特有风险第二节因子模型2022-5-319其中：f 是证券共有的风险因子的非预期变化ri 是证券i的回报；ei 是证券i的特有回报bi 证券i的因子载荷（factor loading），表示证券i对公共因子f的敏感度(sensitivity)。 . . 0; ( )0;cov( ,)0 cov( ,)0,iiiiiiijrrb fest E eE fe fe eij在某个投资期内，证券收益可以表示成单因子模型（single factor model）第二节因子模型2022-5-3110由此可见：1、因子f与随机项ei是

5、独立的，因为因子f是系统因素，随机项是非系统因素（公司特有）。系统因素波及所有的证券，而非系统因素只与公司自身有关。2、证券i的随机项ei对其它任何证券j的随机项ej没有影响，否则就不是特有风险，而是系统风险了。 所以，两种证券之所以相关，是由于它们具有共同因子f所致。如果违背上述条件，则模型可能需要增加因子。第二节因子模型基于以上的假设，证券i的风险（方差）为 2022-5-31112222iiifeb因子风险因子风险（系统风险）（系统风险）非因子风险非因子风险（特有风险，（特有风险，非系统风险）非系统风险）对于证券i和j而言，其协方差为2cov( ,) cov(,) ijijiiijjji

6、jfr rrb fe rb febb第二节因子模型分散化导致因子风险的平均化分散化缩小非因子风险2022-5-3112211222limlim () lim () lim()nnpiiiii ii innniipfepnDw rb feDwb fweb22211innpiiepieiibwbw其中，第二节因子模型假设残差方差有界，即2022-5-311322ies 且组合p高度分散化，即wi充分小，则对于资产i成立1/iwn则有2222111nepissnn从而222222limlim()ppfeppfnnbb第二节因子模型2022-5-3114单因子模型的简化是有成本的，它仅仅将资产的不确定

7、性简单地认为与仅仅与1个因子相关，但事实上许多证券可能与更多的市场因子有关某种股票的回报，既与市场指数有关，又与利率等因素有关。两因子模型、多因子模型等第二节因子模型两因子模型方程为2022-5-31151 122iiiiirrb fb fe1212 0,cov( ,)0,()0,()0 cov( ,)0,cov( ,)0iijiiE ee eE fE fe fe f其中，证券证券i对因子对因子1的敏感度的敏感度其回报率的方差122222221212122cov(,)iififiieibbb bff第二节因子模型证券证券i对因子对因子2的敏感度的敏感度2022-5-3116与n种证券相关的m（

8、mn）个因子，证券i的收益可以表示为1 12 21,., iiiiim mimiijjijrrb fb fb ferb fe 0,cov( ,)0, 0,cov( ,)0,iijjikE ee fE fe eik1,., , 1,.,in jm其中，第二节因子模型2022-5-3117套利（Arbitrage）是不承担风险、没有净投资条件下获得正收益。这样的机会，不论是任何风险偏好的投资者都梦寐以求的！套利行为将导致一个价格调整过程，最终使同一种资产的价格趋于相等，套利机会消失！市场均衡只能是无套利均衡，由此形成套利定价理论的基础。无套利原则（Non-arbitrage principle)：

9、如果套利机会消失，那么零投资且不承担风险的组合其收益只能是零。 1.市场是有效的、充分竞争的、无摩擦的（Perfectly competitive and frictionless capital markets）；2.存在无数多种证券，可以构造出风险充分分散的资产组合；3.投资者是不知足的：只要有套利机会就会不断套利，直到无利可图为止。注意：不必对投资者风险偏好作假设4.资产的回报可以用因子表示2022-5-31181miiijjijrrb fe第三节套利定价理论10niiw2022-5-311910niiibw零投资：套利组合中对一种证券的购买所需要的资金 （元）可以由卖出别的证券来提供，

10、即自融资（Self-financing）组合。无风险：在因子模型条件下，因子波动导致风险，因此无风险就是套利组合对任何因子的敏感度为0。若市场不存在套利均衡，则套利组合的期望收益为零。第三节套利定价理论 0pE riw2022-5-31201112111()( () ( )()()0( )0, 0 nni iiiiiiiniiiniiini iiniiiDwrDw rb feDwb fD fwbDwrD fwb若要，由于则必有由假设由假设2：忽略残差项：忽略残差项以单因子为例：第三节套利定价理论2022-5-31211miiijjijrrb fe假设n种资产其收益率由m个因子决定（mn），即其

11、中，i=1,2,n ，j=1,2,m，则存在不全为0的常数01miijjjrb01,.,j 使得第三节套利定价理论2022-5-3122T10niiww 1w1T11T221T100,1,.,0niiiniiijniimmiwbwbjmwb1w bw bwbw b零投资零投资无无风风险险自然满足的条件，自然满足的条件，1,b1,b2,bm线性无关。线性无关。证明：假设在资产i上投资wi，构造零投资且无风险的组合，即wi满足下列条件第三节套利定价理论2022-5-3123如果市场有效，则不会有套利均衡，即零投资、无风险的组合必然是无收益的，则蕴含(followed),1,.,jjmw1,wbwr

12、这等价于，只要10ni iiwrTw r对于任意的W，必然有第三节套利定价理论 又由于非零向量1,b1,b2,bm线性无关，则 必定落在由1,b1,b2,bm张成的向量空间Rm+1中，也就是存在一组不全为零的数 使得2022-5-3124r01,.,m 01122,.,mmr1bbb证毕。证毕。理解：理解： 必须落在必须落在Rm+1空间中，才能必然成立空间中，才能必然成立 rwr1和和bj是该空间的一组基是该空间的一组基第三节套利定价理论2022-5-3125在向量空间中，如果向量在向量空间中，如果向量a、b正交于正交于c，蕴含着蕴含着d正交正交与与c，则，则d必须落在由必须落在由a和和b张成

13、的二维空间上，张成的二维空间上，d可以由可以由a、b线性表示！线性表示！第三节套利定价理论2022-5-31261112210112211000,.,00nTiinTiiinTiiimmnTiimmini iiwwbwbwbw r1Tw 1w bw br1bbbw bw rr第三节套利定价理论2022-5-312701miijjjrb若bij0，则上式退化为无风险资产，则意味着01mfifijjjrrrb若bij0，则期望回报 随着 的增加而增大，所以 是因子 的风险价格。ijbirjjf自变量自变量第三节套利定价理论2022-5-31281,1,.,ifirrb in在单因子条件下，有121

14、12,.,APTffnfnrrrrrrbbb1对于所有风险资产则有由此可见，方程的斜率 实际上是因子1的风险价格。结论：当所有证券关于因子的风险价格相等时，则证券之间不存在套利。第三节套利定价理论2022-5-3129若给定等投资额的证券h多头和证券l空头，则形成套利组合。投资者为获利必定尽可能地购入证券h，从而使其价格上升，预期收益率下降，最终到达APT定价线。在均衡时，所有的证券都落在套利定价线上，只要证券偏离APT定价线就会有套利机会。第三节套利定价理论101,()pfiiffirrrbrr b令即风险价格,则2022-5-313011ppfbprr在单因子模型下，考虑一个使的（资产）组

15、合 ，即，则有,()mifmfirrrrr b特别地，当即纯因子组合为市场组合时有1pfrr则称该组合p为纯因子组合第三节套利定价理论在两因子模型下，有2022-5-31311122ifiirrbb11211,0,iipbb若存在纯因子组合 ，使得且其期望收益为 则11ifrr11fr即第三节套利定价理论2122220,1,iifpbbr同理，若存在纯因子组合 ，使得其期望收益为 ，则=从而2022-5-3132第第1因子的风险价格因子的风险价格第第2因子的风险价格因子的风险价格1122()iffifirrr br b(22fr这样可将这样可将APT的表达式改写为的表达式改写为第三节套利定价理

16、论在多因子模型下2022-5-313301122,.,iiimimrbbb证券的期望收益率等于无风险收益率，加上j个因素的风险补偿（风险价格风险因子载荷）；资产对风险因子的敏感度（因子载荷）越大，则其应得到的风险补偿越大。1122(),., ()ffifimfimrr br br b（1,.,jj jm其中，为因子 （）的纯因子组合的期望收益第三节套利定价理论2022-5-3134111()(),APTCAPMififififimfmiirrbrbrrrrrrb显然，若纯因子组合是市场组合即代表 ，则与一致。APT与与CAPM的一致性的一致性 若只有一个风险因子，且纯因子组合是市场组合，则当若

17、只有一个风险因子，且纯因子组合是市场组合，则当APT与与CAPM均成立时有均成立时有若纯因子组合不是市场组合，APT与CAPM可能不一致。证明：只要证明存在一个反例2022-5-3135cov( ,)cov(,)cov( ,)cov( ,)iiiiimiiimimimrab fer rab fe rbf re r由单因子模型可得上式两边同除以上式两边同除以2m并且定义并且定义,2cov( ,)mf mmf r222cov( ,)cov( ,)cov( ,)immimimmmr rf re rb2022-5-3136由于由于2cov(,)immer很小，不妨把它忽略，则有很小，不妨把它忽略，则有

18、,2cov( ,)imif mimr rb（1）如果）如果APT成立，并且受成立，并且受 CAPM约束约束,1()ifif mmfifirrbrrrrb1,()mff mrr得到得到2022-5-3137若因素f与市场组合正相关，那么,2cov( ,)cov( ,)00mmf mmf rf r0,mfrr且由于从而1,()0mff mrr也就是，如果CAPM成立，则必然要求上述条件成立，它构成了对APT中 的约束。12022-5-3138（2）如果APT成立，不受CAPM约束，即仅从APT本身推断，必有100fr或者只有当mr才成立10反之，如果mr，则可能有10fr则对于证券i的定价就会出现

19、不同。2022-5-3139即如果纯因子组合不是市场组合，APT与CAPM可能不一致。,()()ifif mmfr CAPMrbrr()()ififr APTrbr,0,0,0,()0()0if mfif mmfifbrbrrbr若，1.若纯因子组合不是市场组合，则APT与CAPM不一定一致，CAPM仅仅是APT的特例。当且仅当纯因子组合是市场组合时，CAPM与APT等价。2.在CAPM中，市场组合居于不可或缺的地位（若无此，则其理论瓦解），但APT即使在没有市场组合条件下仍成立。 APT模型可以得到与CAPM类似的期望回报-b直线关系，但并不要求组合一定是市场组合，可以是任何风险分散良好的组

20、合2022-5-3140第四节APT与CAPM的比较 APT的基本原理：由无套利原则，在因子模型下，具有相同因子敏感性的资产（组合）应提供相同的期望收益率。APT与CAPM的推证基础： APT对资产的评价不是基于马克维茨模型，而是基于无套利原则和因子模型。 不要求“同质期望”假设，并不要求人人一致行动。只需要少数投资者的套利活动就能消除套利机会。 不要求投资者是风险规避的！2022-5-3141第四节APT与CAPM的比较3.CAPM属于单一时期模型，但APT并不受到单一时期的限制。4.APT的推导以无套利为核心，CAPM则以均值方差模型为核心，隐含投资者风险厌恶的假设，但APT无此假设。5.

21、在CAPM中，证券的风险只与其相关，它只给出了市场风险大小，而没有表明风险来自何处。APT承认有多种因素影响证券价格，从而扩大了资产定价的思考范围（CAPM认为资产定价仅有一个因素），也为识别证券风险的来源提供了分析工具。2022-5-3142第四节APT与CAPM的比较2022-5-3143APT对系统风险进行了细分，使得投资者能够测量资产对各种系统因素的敏感系数，因而可以使得投资组合的选择更准确。例如，基金可以选择最佳的因素敏感系数的组合。APT的局限：决定资产的价格可能存在多种因素，模型本身不能确定这些因素是什么和因素的数量，实践中因素的选择常常具有经验性和随意性。2022-5-3144使用套利定价理论确定该股票的均衡收益率。若无风险利率为6，该股票价格是低估还是高估了？解释原因。2022-5-31451.00.50.75fIRcrr股票当前的预期收益率E(r) = 15(因为所有因素的预期到的变动都定义为0 )。基于风险的要求收益率超过了实际的预期收益率，可以得出结论说该股票定价过高。也就是15的收益率是不满足无套利的，若无套利，则收益率应该是16。6% 1 6% 0.5 2% 0.75 4% 16%根据APT，该股票的期望收益率为