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第 3 章 パ タ推定 ス 計測

3. 自己回 係数 ン ン

, 補間 ン ン ン ン ,実際 交互 行わ ,以 明 少

1

補間 行わ , 意味

MCMC

i

価格 前日差

∆X

t

[i],

t = 1, 2, , n

.以降,

∆ = {∆X

t

}

nt=1

p = 0

場合

∆X

t 均構造 , わ ,

∆X

t

=

0

+ ε

t 仮定 場合

尤度 ,

2πσ

02

exp − 1 2σ

02

n

t=1

(∆X

t

0

)

2 あ .

い , 0 事前 0

∼ N (h

0

, s

20

)

仮定 ,条件付事後

f (

0

0

, ∆ )

f (

0

0

, ∆ ) ∝ exp − (

0

− h

0

)

2

2s

20

× exp − 1 2σ

02

n

t=1

(∆X

t

0

)

2

∝ exp



− σ

02

+ ns

20

2s

20

σ

20 0

− σ

02

h

0

+ s

20 nt=1

∆X

t

σ

02

+ ns

20

2

, 規 得 .

い ,

σ

02 事前 逆 ン

σ

02

∼ IG (α

0

, β

0

)

,条件付事後

f (σ

02

|

0

, ∆ )

f σ

02

|

0

, ∆ ∝ σ

02 −(1+α )

exp − β

0

σ

02

× σ

02

exp − 1 2σ

02

n

t=1

(∆X

t

0

)

2

∝ σ

02

(

1+α +

)

exp − 1

σ

02

β

0

+

n

t=1

(∆X

t

0

)

2

逆 ン 得 .

p = 1

場合

∆X

t 均構造

1

自己回

∆X

t

=

1

+ φ

11

∆X

t−1

+ ε

t 仮定 場合,

∆X

0 え 条件付尤度 ,

2πσ

12

exp − 1 2σ

12

n

t=1

(∆X

t

1

− φ

11

∆X

t−1

)

2 あ .

い , 1 事前 規 , 1

∼ N (h

1

, s

21

)

,条件付事後

f (

1

12

, φ

11

, ∆ , ∆X

0

)

f

21

12

, φ

11

, ∆ , ∆X

0

∝ exp − (

1

− h

1

)

2

2s

21

× exp − 1 2σ

21

n

t=1

(∆X

t

1

− φ

11

∆X

t−1

)

2

∝ exp − 1 2σ

2

(

1

− )

2

いう 規 得 . , 均, 散 ,

= σ

12

h

1

+ s

21 nt=1

(∆X

t

− φ

11

∆X

t−1

)

σ

12

+ ns

21

, σ

2

= σ

12

s

21

σ

12

+ ns

21 あ .

い ,

σ

12 事前 逆 ン

σ

21

∼ IG (α

0

, β

0

)

場合 条件付事

f (σ

12

|

1

, φ

11

, ∆ , ∆X

0

)

f σ

21

|

1

, φ

11

, ∆ , ∆X

0

∝ σ

12 −(1+α )

exp − β

0

σ

21

× σ

21

exp − 1 2σ

21

n

t=1

(∆X

t

1

− φ

11

∆X

t−1

)

2

∝ σ

12

(

1+α +

)

exp − 1

σ

21

β

0

+

n

t=1

(∆X

t

1

− φ

11

∆X

t−1

)

2

最後 ,定常性 満 範 考慮

φ

11 事前 区間

(−1, 1)

一様

,条件付事後

f (φ

11

|

1

, σ

21

, ∆ , ∆X

0

)

f φ

11

|

1

, σ

21

, ∆ , ∆X

0

∝ exp − 1 2σ

12

n

t=1

(∆X

t

1

− φ

11

∆X

t−1

)

2

× I

(−1,1)

11

)

∝ exp



n

t=1

∆X

t−12

12

φ

11

n

t=1

∆X

t−1

(∆X

t

1

)

n

t=1

∆X

t−12

2

× I

(−1,1)

11

)

断 規 得 .

p = 2

場合

2

自己回

∆X

t

=

2

+ φ

21

∆X

t−1

+ φ

22

∆X

t−2

+ ε

2,t 仮定 場合,

∆X

0

, ∆X

−1 え 条件付尤度 ,

2πσ

22

exp − 1

22

n

t=1

(∆X

t

2

− φ

21

∆X

t−1

− φ

22

∆X

t−2

)

2 あ .

い , 2 事前 規 , 2

∼ N (h

2

, s

22

)

,条件付事後

f (

2

22

, φ

21

, φ

22

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

)

f

2

22

, φ

21

, φ

22

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

∝ exp − (

2

− h

2

)

2

2s

22

× exp − 1 2σ

2

n

t=1

(∆X

t

2

− φ

21

t−1

φ

22

∆X

t−2

)

2

∝ exp − 1 2σ

2

n

t=1

(

2

− )

2

いう 規 得 . ,

σ

2

= σ

22

h

2

+ s

22 nt=1

(∆X

t

− φ

21

∆X

t−1

− φ

22

∆X

t−2

)

2

σ

22

+ ns

22

, σ

2

= σ

22

s

22

σ

22

+ ns

22

σ

22 事前 逆 ン

σ

22

∼ IG (α

0

, β

0

)

,条件付事後

f (σ

22

|

2

, φ

21

, φ

22

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

)

f σ

22

|

2

, φ

21

, φ

22

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

∝ σ

22 −(1+α )

exp − β

0

σ

22

× σ

22

exp − 1 2σ

22

n

t=1

(∆X

t

2

− φ

21

∆X

t−1

− φ

22

∆X

t−2

)

2

∝ σ

22

(

1+α +

)

exp − 1

σ

12

β

0

+

n

t=1

(∆X

t

2

− φ

21

∆X

t−1

− φ

22

∆X

t−2

)

2

,逆 ン 得 .

い ,自己回 係数

φ

21

φ

22 発生 .定常性

ン ン 行う ,

Levinson4Durbin

等式

φ

21

=

φ

11

− φ

11

φ

22 用い 式 偏自己相関係数 表現 ,

∆X

t

=

2

+ (φ

11

− φ

11

φ

22

) ∆X

t−1

+ φ

22

∆X

t−2

+ ε

2,t 得 . ,

∆X

0

, ∆X

−1 条件付尤度 ,

2πσ

22

exp − 1 2σ

22

n

t=1

{∆X

t

2

− φ

11

(1 − φ

22

) ∆X

t−1

− φ

22

∆X

t−2

}

2 計算 .い ,定常性 満 範 考慮 ,

φ

11 事前 区間

(−1, 1)

一様 ,条件付事後

f (φ

11

|

2

, σ

22

, φ

22

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

)

f φ

11

|

2

, σ

22

, φ

22

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

∝ exp − 1 2σ

22

n

t=1

{∆X

t

2

− φ

11

(1 − φ

22

) ∆X

t−1

− φ

22

∆X

t−2

}

2

× I

(−1,1)

11

)

∝ exp − 1

2,φ2

11

2,φ

)

2

× I

(−1,1)

11

)

あ ,区間

(−1, 1)

断 規

T N

2,φ

, σ

2,φ2 従う.

2,φ

=

nt=1

(∆X

t

∆Xt − 1 −

2

∆X

t−1

− φ

22

∆X

t−1

∆X

t−2

) (1 − φ

22

)

2 nt=1

∆X

t−12

, σ

2,φ2

= 2σ

22

(1 − φ

22

)

2 nt=1

∆X

t−12

あ . 様 定常性 満 範 考慮 ,

φ

22 事前 区間

(−1, 1)

一様 ,条件付事後

f (φ

22

|

2

, σ

22

, φ

11

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

)

f φ

22

|

2

, σ

22

, φ

11

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

∝ exp − 1 2σ

22

n

t=1

{∆X

t

2

− φ

11

∆X

t−1

− φ

22

(∆X

t−2

− φ

11

∆X

t−1

)}

2

× I

(−1,1)

22

)

∝ exp − 1 2σ

2,φ

22

2,φ

)

2

× I

(−1,1)

22

)

計算 ,区間

(−1, 1)

T N

(−1,1) 2,φ

, σ

22,φ 従う.

2,φ

=

nt=1

(∆X

t−2

− φ

11

∆X

t−1

) (∆X

t

2

− φ

11

∆X

t−1

)

nt=1

(∆X

t−2

− φ

11

∆X

t−1

)

2

,

σ

22,φ

= σ

22

n

t=1

(∆X

t−2

− φ

11

∆X

t−1

)

2 あ .

以 , 偏自己相関係数 条件付事後 あ . ,

i

目 偏自己相関係数

φ

11

[i]

φ

22

[i]

発生 間 ,

φ

21

[i] = φ

11

[i] − φ

11

[i]φ

22

[i]

用い

φ

21

[i]

更新 必要

p = 3

場合

3

自己回

∆X

t

=

3

+ φ

31

∆X

t−1

+ φ

32

∆X

t−2

+ φ

33

∆X

t−3

+ ε

3,t 仮定 場合,

∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2 条件付尤度

2πσ

23

exp − 1 2σ

23

n

t=1

(∆X

t

3

− φ

31

∆X

t−1

− φ

32

∆X

t−2

− φ

33

∆X

t−3

)

2

え .

い , 3 事前 規 , 3

∼ N (h

3

, s

23

)

,条件付事後

f (

3

32

, φ

31

, φ

32

, φ

33

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2

)

f

3

32

, φ

31

, φ

32

, φ

33

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2

∝ exp − (

3

− h

3

)

2

2s

23

× exp − 1 2σ

23

n

t=1

(∆X

t

3

− φ

31

∆X

t−1

− φ

32

∆X

t−2

− φ

33

∆X

t−3

)

2

∝ exp − 1

23

(

3

− )

2

, 規 得 . ,

σ

23 あ .

= σ

32

h

3

+

nt=1

(∆X

t

− φ

31

∆X

t−1

− φ

32

∆X

t−2

− φ

33

∆X

t−3

)

σ

32

+ ns

23

,

σ

2

= σ

32

s

23

σ

32

+ ns

23

.

σ

23 事前

σ

23

∼ IG (α

0

, β

0

)

,条 件付事後

f (σ

32

|

3

, φ

31

, φ

32

, φ

33

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2

)

f σ

32

|

3

, φ

31

, φ

32

, φ

33

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2

∝ (σ

3

)

−(1+α )

exp − β

0

σ

32

× (σ

3

)

exp − 1 2σ

32

n

t=1

(∆X

t

3

− φ

31

∆X

t−1

− φ

32

∆X

t−2

− φ

33

∆X

t−3

)

2

∝ σ

23 −(1+α )

exp − β

3

σ

32

,逆 ン

IG (α

3

, β

3

)

従う.

α

3

= α

0

+ n

2 , β

3

= β

0

+ 1

2

n

t=1

(∆X

t

3

− φ

31

∆X

t−1

− φ

32

∆X

t−2

− φ

33

∆X

t−3

)

2 あ .

最後 自己回 係数 発生 い 考え う.い ,

Levinson4Durbin

2

等式,

φ

31

= φ

11

− φ

11

φ

22

− φ

22

φ

33

φ

32

= φ

11

− φ

11

φ

22

− φ

11

φ

33

+ φ

11

φ

22

φ

33 用い 偏自己相関係数 表現 等式

∆X

t

=

3

+ (φ

11

− φ

11

φ

22

− φ

22

φ

33

) ∆X

t−1

11

(1 − φ

22

− φ

33

+ φ

22

φ

33

) ∆X

t−2

+ φ

33

∆X

t−3

+ ε

3,t 得 . ,

∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2 条件付尤度

2πσ

32

exp − 1 2σ

3

n

t=1

{∆X

t

3

− (φ

11

− φ

11

φ

22

− φ

22

φ

33

) ∆X

t−1

−φ

11

(1 − φ

22

− φ

33

+ φ

22

φ

33

) ∆X

t−2

− φ

33

∆X

t−3

}

2 計算 .

φ

11 発生 考え う.

φ

11 事前 区間

(−1, 1)

一様

,条件付事後

f (φ

11

|

3

, σ

32

, φ

22

, φ

33

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2

)

f φ

11 3

, σ

23

, φ

22

, φ

33

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2

∝ exp − 1 2σ

32

n

t=1

11

{(1 − φ

22

) ∆X

t−1

+ (1 − φ

22

− φ

33

+ φ

22

φ

33

) ∆X

t−2

} +

3

+ φ

22

φ

33

∆X

t−1

+ φ

33

∆X

t−3

− ∆X

t

}

2

× I

(−1,1)

11

)

∝ exp − 1

3,φ2

11

3,φ

)

2

× I

(−1,1)

11

)

,区間

(−1, 1)

断 規

T N

(−1,1) 3,φ

, σ

3,φ2 従う.

3,φ

=

n

t=1

{∆X

t

− + φ

22

φ

33

∆X

t−1

− φ

33

∆X

t−3

} C

1,t

n

t=1

C

1,t2

, σ

3,φ

= σ

32

n t=1

C

1,t2 あ ,

C

1,t

= (1 − φ

22

) ∆X

t−1

+ (1 − φ

22

− φ

33

+ φ

22

φ

33

) ∆X

t−2

あ .

φ

22 発生 い 考え .

φ

22 事前 区間

(−1, 1)

一様

,条件付事後

f (φ

22

|

3

, σ

32

, φ

11

, φ

33

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2

)

f φ

22 3

, σ

32

, φ

11

, φ

33

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2

∝ exp − 1 2σ

32

n

t=1

22

{(φ

11

+ φ

33

) ∆X

t−1

+ φ

11

(1 − φ

33

) ∆X

t−2

} + ∆X

t

3

− φ

11

∆X

11

− φ

11

(1 − φ

33

) ∆X

t−2

− φ

33

∆X

t−3

}

2

× I

(−1,1)

22

)

∝ exp − 1

3,φ2

22

3,φ

)

2

× I

(−1,1)

22

)

, 断 規

T N

(−1,1)

(

3,φ

, σ

3,φ

)

従う.

3,φ

=

n

t=1

{−∆X

t

+

3

+ φ

11

∆X

t−1

+ φ

11

(1 − φ

33

) ∆X

t−2

+ φ

33

∆X

t−3

} C

2,t

nt=1

C

2,t2

,

σ

3,φ2

= σ

23

n t=1

C

2,t2 あ ,

C

2,t

= (φ

11

+ φ

33

) ∆X

t−1

+ φ

11

(1 − φ

33

) ∆X

t−2

あ .

最後

φ

33 発生 考え .

φ

33 事前 区間

(−1, 1)

一様 条件付事後

f (φ

33

|

3

, σ

32

, φ

11

, φ

22

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2

)

f φ

33 3

, σ

23

, φ

11

, φ

22

, ∆ , ∆X

0

, ∆X

−1

, ∆X

−2

∝ exp − 1 2σ

32

n

t=1

33

22

∆X

t−1

+ φ

11

(1 − φ

22

) ∆X

t−2

− ∆X

t−3

}

+∆X

t

3

− φ

11

(1 − φ

22

) (∆X

11

+ ∆X

22

)}

2

× I

(−1,1)

33

)

∝ exp − 1

3,φ2

33

3,φ

)

2

× I

(−1,1)

33

)

, 断 規

T N

(−1,1) 3,φ

, σ

3,φ2 従う.

3,φ

=

nt=1

11

(1 − φ

22

) (∆X

11

+ ∆X

22

) − ∆X

t

+

3

} C

3,t

n

t=1

C

3,t2

, σ

23,φ

= σ

32

n t=1

C

3,t2 あ ,

C

3,t

= φ

22

∆X

t−1

+ φ

11

(1 − φ

22

) ∆X

t−2

− ∆X

t−3

あ .

i

偏自己相関係数,

φ

11

[i]

φ

22

[i], φ

33

[i]

発生

ッ 補間 ,

Levinson4Durbin

等式 利用

, う

φ

31

[i] φ

32

[i]

更新

φ

31

[i] = φ

11

[i] − φ

11

[i]φ

22

[i] − φ

22

[i]φ

33

[i],

φ

32

[i] = φ

11

[i] (1 − φ

22

[i] − φ

33

[i] + φ

22

[i]φ

33

[i]) .

3.1.3 条件付事後分 収束 サン 効率性

条件付事後 束 い

Geweke

束 定法 用い

Geweke (1992),

渡部 大森

(2000)

Geweke

定法 発生回数

M

,初期値 依 い 思わ 始

N

M − N

2

集団 均値 検定

法 あ . 論文

Geweke(1992)

い,始

0.1 × (M − N )

個,後

0.5 × (M − N )

個,以

2

, 束 定 用い 統計 無仮 : 両者 均 等 い 標準 規 従う. ,

意水準

10%

検定 行う場合 ,統計 絶対値

1.645

, 無仮 容 場合 ,事後 束 い 断 .

, ン ン 効率 調

Chib (2001)

非効率因子

Inefficiency

Factor, IF

計算

IF

, ン 計算

標 均 散 散 何倍 標 数 必要 あ 示

指標 あ ,

IF = 1 + 2

l=1

ˆ

ρ

l 算出 . ,

ρ ˆ

l

l

自己相関係 数 あ . , 論文 ,大塚

(2011)

,各務

(2011)

い,自己相関 係数 意 数 断 , 以降 高 自己相関係数

0

論文 推定法 , ン ン 対象 自己回 係数 偏自己相

関 係数 変換 い ,

AR(2)

仮定 場合

対象

φ

11

φ

22 あ ,

φ

21 推定値 ,各 ッ

φ

21

[i]

均値 用い

φ

11

, φ

22 推定値 求 後

Levinson4Durbin

利用 出 . ,

φ

21 ン ン 対象 条件付事後 計算 い い

Geweke

束 定統計

IF

計測 い.

3.2 計測

計測 際 , 知 推定 用い 先物価格 録期間 以降 あ ,仮定 妥当性 失わ い いう前提 置 ,先物

価格 用い 外挿 期間以降 推定 .

, 知 推定 確実性 伴う. 論文 知

確実性 考慮 計測 行う ,

MCMC

い 発生 値 い ,推定 い期間 真 価格 前 日差 予測 生成 .

論文 ,真 価格 値幅 限 影響 い価格 あ ,値幅

限 度 約 課 価格 観測価格 定義 い

. ,実験手 ,真 価格 発生 後 , 限値段幅

L

関係式

(2.1)

用い 観測価格 計算 2

い ,価格 前日差 録期間

t = 1, , n

あ , 推定

必要

l

日間 予測

{∆X

n+j

}

lj=1 生成 考え

l

商品先物 保 日数 指 ,第

4

章 数値実験 最大

20

日間 保 え . 論文

MCMC

推定 ,第

4

述 う ン 発生

12,000

回行 後 ,初期値 依

2,000

回 捨 ,

10,000

均値 推定値

推定 終了時

{∆X

n+j

}

lj=1

10,000

生成

場 指標 計測 ,

l

日間保 場合 積損益 lj=1

∆X

t+j

構築 .構築 積損益 真 価格変動 い あ

, 積損益 算出 場 指標 ,値幅 限 影響 い状況 商品先物 保 場合 場 考え . ,

VaR

α×100%

定義 ,値幅 限 真 価格 作用 観測機構

, 場参加者 値幅 限 度 あ いう共通 識 期待 変動 性 真 価格 表現 仮定 い .従 値幅 限 撤廃 いう前提

自由 場合 価格 形成 い.

, 積損益 側

α × 100%

用 ,

ES

α×100% ,推定

VaR

α×100%

lj=1

∆X

t+j 均値 用 .

い ,信用 計測 ,

{∆X

t+j

}

lj=1 倍率

η

積和

η

lj=1

∆X

t+j

,値幅 限 影響 い状況 商品先物

l

日間保 損失 算出 .追証 発生 ,保 日数

l

各時

j(1 ≤ j ≤ l)

条件式

(2.5)

用い 発生 ,追証 発生 場合

,常 投資家 追証 清算 選択 仮定 ,

(2.8)

用い 定 行う.追証発生後 引 損失 膨 , 引 証 金基準 使い果

積損失 大 場合 発生 .

,追証 発生 必 起 限 い 注

意 必要 あ . ,発生 追証 割合 確

, 条件付発生率 発生頻度 追証発生頻度 割 値 定義 . ,追証発生率, 発生率 条件付発生率 い

10,000

予測 発生 頻度 用い 比率 計算

損失

(2.8)

条件 均値 計算

,値幅 限 場 信用 計測 行う.生成

10,000

{∆X

t+j

}

lj=1 限値段幅

L (2.1)

関係 適用

, 時 観測価格 前日差

{∆P

t+j

}

lj=1 生成 .先程

l

j=1

∆P

t+j ,値幅 限 商品先物

l

日間保 場合 積損益

生成 ,値幅 限 影響 状況 場 指標 計測 .

,信用 計測 際 ,

η

lj=1

∆P

t+j 値幅 限 考慮 場 合 積損失 算出 後 ,保 日数

l

各時

j(1 ≤ j ≤ l)

追証,

発生 定 行い, 条件付発生率 損失 計算

. ,値幅 限 影響 引 能 能性 あ ,価

格 生成 際 ,計測 必要 保 日数 長い期間 予測 生 成 必要 あ .

第 4 値幅制限制度 影響:数値実

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