Anpassungstest für Copulas
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- Dirk Diefenbach
- vor 8 Jahren
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1 Anpassngstest für Coplas Anwenngen af nanzmarktaten Semnar für Wrtschafts- n Sozalstatstk Dpl. math. oec. Jaran Dobrć
2 Überblck. Defntonen, Enführng n Bespele. Inferenz 3. Vorhanene Anpassngstest 4. Dobrć & Schm (005) mofzerter Ch- Qarat Anpassngstest 5. Dobrć & Schm (007) Anpassngstest mttels Rosenblatt s MPI-Transformaton Dpl. math. oec. Jaran Dobrć
3 ρ BP 0.7 ρ SP 0.70 τ0.53 λ L 0. Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 3
4 . Lnearer Korrelatonskoeffzent nach Bravas Pearson ρ BP ρ BP msst e Stärke es lnearen Zsammenhangs ρ BP mn E [( ( ) )] X a X + b Var( X ) [ 0,] ρ BP ( T ( X ), X ) ρ ( X X ) BP, ρ BP [ ]. A. mn ma ρ, ρ [, ] BP BP ρ BP var ( X ) var( X ) [ X (, ) ( ) ( )] Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 4
5 n f, X varabel X ~ LN(0,), X ~ LN(0, σ ), σ > 0 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 5
6 . Seperatonstheorem von Sklar (959) X (,, ) C(,, ) ( ),, ( ) X (,, )C( ( ),, ( )) C(,, ) X ( - ( ),, - ( )) C(,, ) ( ),, ( ) X (,, ) Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 6
7 Copla Ist ene -mensonale Vertelngsfnkton af [0,] mt nformen nvaraten Ranvertelngen. Es glt für e nkton C: [0,] [0,] :. ür jees [0,] glt C()0 falls mnestens ene Koornate von glech Nll st.. alls alle Koornaten von glech sn, mt Asnahme von, ann glt C(). 3. ür alle a(a,,a ) n b(b,,b ) mt a b,,,, glt V C ([a, b]) 0. Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 7
8 Coplachte (I) Ene nkton c:[0,] [0, ) mt C ( )... c( s s ),..., für,, [0,] heßt Coplachte. 0 0 s... s Ist C -mal partell ff bar, so glt c (,..., ) ( ) C... Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 8
9 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 9 Coplachte (II) Bestzt X e Dchte f X so glt: n ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) X X X f c f,,,, K K X ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) X X X X f f c,,,, K K X
10 Unabhänggket X C réchet-höffng Schranken.3 Spezalfälle X (, K, ) ( ) om( ) (, K, ) [0,], ma X W ma ( ) +,0 ( ) mn{ ( ), K ( )} ( ) +,0 C( ) mn{, K, } M ( ) X Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 0
11 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć Bvarate logstsche Vertelng ( ) ( ) ( ) R + + X, ep ep, ( ) ( ) ( ) ( ),, C + X ( ) ln ( ) ( ) ep( ) ep + ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ), + X
12 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć
13 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 3 Nee bvarate Vertelngsfnkton G mt Copla C ( ) ( ). 3,4 0, 0,, ep ; > λ λ λ ( ) ( ) ( ) ( ) λ λ λ ;, ; ;, C G ( ) ( ) ( ) ( ),, C + X ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ep( ) ep ep λ λ λ
14 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 4(a)
15 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 4(b)
16 .4 Spezelle Coplaklassen Archmesche Coplas: Se φ:[0,] [0, ), so ass t ( ) ϕ () t 0 für,, n t[0, ), mt φ()0 n φ(0), ann st C ene archmesche Copla: C ( ) ϕ ϕ( ) Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 5
17 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 6. Clayton. Gmbel ( ) ; + + ϑ ϑ τ ϑ ϑ ϑ C ( ) ( ) ϑ ϑ τ ϑ ϑ ϑ ln ep ; C ( ) 0 ; > ϑ ϑ ϕ ϑ, t t ( ) ( ) ln ; ϑ ϑ ϕ ϑ, t t
18 Ellptsche Coplaklasse. Gass Copla C ( ) Φ Φ ( ), K Φ ( ) R R ( ), C R ( ) Φ ( ) Φ ( ) L ep K T R R ( π ). t ν,r -Copla C ( ) t t ( ), K, t ( ) R, ν R,ν ( ) v v C R, υ ( ) v + Γ v+ t ( ) t ( ) L K + T - R υ Γ ( v ) υ π R Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 7
19 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 8
20 ˆ ˆ ( ) ( ) Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 9
21 . Momentenmethoe. Bestmme ranvertelngsnvarate (coplaabhängge) Korrelatonskoeffzenten β, z.b. τ, ρ SP, λ L oer λ U as er Orgnalstchprobe. Lete as er fnktonalen Bezehng zr gewählten Coplafamle en z schätzenen Coplaparameter θ her θ ( X, X ) β ( U U ) β, g( β ) ˆ θ g( ˆ β ) Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 0
22 . Mamm Lkelhoo Schätzng MLE parametrsch halbparametrsch Eakte-MLE IM-MLE C-MLE Enschrtt Ansatz Zweschrtt Ansatz Dpl. math. oec. Jaran Dobrć (a)
23 . Mamm Lkelhoo Schätzng f X ( ) f ( ) (, K, ) c ( ) K ( ) MLE, X, X X parametrsch halbparametrsch T arg ma ln f t ; t ( ) ϑˆ ϑ ( ), ˆ t,..., l T ln c ( ( ), K, ( )) + f ( ) ˆ ϑe MLE arg mal ϑ Θ t ( ϑ) t t t ln T t ϑ T t lnc ( ( ), K, ( ); ϑ ˆ ϑ ) ˆ argma, ˆ ϑ t ( ˆ ϑ, ˆ ϑ ) T IM t ˆ ϑ CMLE argma T t lnc ( ˆ ( ), K, ˆ ( ) ϑ) t t ; Enschrtt Ansatz Zweschrtt Ansatz Dpl. math. oec. Jaran Dobrć (b)
24 Loglkelhoo Wert Entschengshlfen ( ( ) LL ln L ϑˆ Akake Informatonskrterm AIC ln L ˆ ϑ + ( ( ) q Schwarz sches Informatonskrterm SIC ( L( ˆ ) + q ln( T ) ln ϑ Dpl. math. oec. Jaran Dobrć
25 .3 Nchtparametrsche stanzbaserene Methoen Emprsche Copla C emp nach Dehevels (979) C emp t T t,l, T T T t r t t [ 0,] ( ) ( ) 0 sp C emp C a. s. Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 3
26 p T Selektonskrteren ˆ ϑ arg mn ( C ) emp, C L t T T t ϑ Θ C emp ( ), C( ; ϑ) ( C ) t T emp t, L, T t C T t, L, T ; ϑ p p Nachtele: Aswertng von M T Gr Pnkten n jeem Iteratonsschrtt notweng! T000, M Mllon, 3 M Mllare Aswertngen. Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 4
27 3. ermanan et al. (00 & 005) Emprscher Copla Prozess T ( C ( ) C( ) ) G ( ) emp C Emprscher Coplakernchte Prozess ( T h ) c ( ) c( ) ( ) Ν( 0 Σ), ker Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 5
28 ermanan s Anpassngstest Zwe Anpassngstests baseren af em emprschen Coplakernchte Prozess Bee Teststatstken sn äßerst komplzert Vor Anwenng a pror Schätzng es Coplaparameters notweng (MLE wr vorgeschlagen) Asymptotsch enwanfre, aber be enlchen Stchproben? Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 6
29 C Smlatonsergebnsse, ; λ, θ λ Π, + λ C, ; θ ( ) ( ) ( ) rank ( ) λ θ.test.test Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 7
30 3. Mltvarate Probablty Integral Transformaton (MPIT) nach Rosenblatt (95) z z z ( X,, X ) ~ X K X ~,, K ( ) P( X ) X ( ) ( ) P( X X ) ( ) T M M M, T X X ( ) P( X X, K, X ) (, ) T X X, K, X K, Z T ( X ),, K,,.. v. U ( 0,) ( Z, K, Z ) ~ Π oer W [ ] Φ χ ( ) Z ~ Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 8
31 C Chen et al. (004) MPIT af Kernchtebass Gass (, ; λ, ρ ) λ C (, ) + ( λ) C ( ) 4, t, ρ ρ λ ρ T Test T Test Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 9
32 3.3 Malervegne n Sornette (003 & 006) Gass H 0 : C( ) C ( ; ρ ) für en ρ Gass H : C( ) C ( ; ρ ) für alle ρ Y ρ j, j Φ Cov [ ( X )] ( ρ) Φ ( X ) [ ] ( ( X )), Φ ( X ) [ Φ ( )] j j j j j ~ χ Bentzng emprscher Ranvertelngen Überprüfng anhan Anerson-Darlng oer Kolmogorov Testsstatken Drch Bootstrapng Ermttlng er neen asymptotschen Vertelng Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 30
33 Ergebnsse Smlatonen halten en α-ehler ncht en Schlechte Power bzgl. er t v -Copla Emprsche Unterschng an Akten er NYSE (3 bvarate Paare) Tagesrenten vom eb. 9 bs Dez T500 75% wr e Gasscopla ncht verworfen 99% für e ersten 5 Jahre 9% für e letzten 5 Jahre Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 3
34 4. Dobrć, Schm (005) Mofzerter Ch-Sqare Test H 0 : C(, v) C(, v; ϑ) für en ϑ Θ H : C(, v) C(, v; ϑ) für alleϑ Θ (, V ): ( ( X ), ( Y )) falls X, Y U t t ( ) X t Y t U ˆ, Vˆ : ˆ ( X ), ˆ ( Y ) t t X t Y t bekannt falls, ( ) nbekannt Se B j, mt,..,r n j,,s ene Zerlegng von [0,], n r s Rechtecke entscher Größe p j ( ) P ( U, V ) ( B ) ( ) j ϑ C, v ϑ ϑ ; B j X Y Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 3
35 Vorgehenswese N j Anzahl ( U t, Vt ) n Bj Nˆ Anzahl j ( Uˆ ) t, Vˆ t n Bj χ ˆ ϑ [ A ] ( ϑ) emp [ A] [ A arg mn χ ] ( ϑ) χ ϑ Θ [ A] [ A] ˆ emp j emp T p j j ( ϑ) ( ϑ) ( ) r s N j T p ( ) ϑ χ r s q χ ˆ ϑ χ ( [ ] ( )) r s Nˆ j T p ϑ B j emp ( ϑ) j T pj ( ϑ) [ B] [ B arg mn χ ] ( ϑ) ϑ Θ [ B] [ B] ˆ emp emp ( ) ϑ χ r s q( r) ( s) Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 33
36 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć
37 Smlatonsergebnsse C Gass (, v; ρ), T 500, M 5000, r s 9 υ 63 ρ Emp. Mttel. Emp. Varanz Verwerfngshäfgket α 0.0 α 0.05 α Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 35
38 Kernchte gg. theoretsche Dchte Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 36
39 H 0 : C(, v) C Gass (, v; ρ) H : (- λ) C Gass (, v; ρ) + λ C t (, v; ν, ρ) für λ [0,] Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 37
40 H H 0 : : C(, v) (- λ) C C Gass Gass (, v; ρ) (, v; ρ) + λ C Clayton (, v; θ ) für λ [0,] Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 38
41 DAX 30 Unterschng Zetram vom eb. 9 bs eb. 0 TageslogrentenT53 8 AG nsbesonere 8 bvarate Paare Getestet af Clayton, rank, Gmbel n arle Morgenstern Coplajewels 8 verworfen! Test af Gass Coplajewels 8 verworfen! Test af t v - Copla, v,,0 ٧ ٧ Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 39
42 DAX 30 Backtestngnterschng Zetlche Veränerng er Abhänggketsstrktr vom eb. 996 bs eb. 00 Asgewähltes Zetfenster beträgt 4 Jahre T000 Insgesamt 53 Beobachtngszetpnkte Klassenentelng rs9 Getestet af e Clayton, Gmbel, Plackett, Gass n skrete t v -Copla, v,,0 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 40
43 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 4
44 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 4
45 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 43
46 5. Dobrć, Schm (007) Anpassngstest mttels MPIT nach Rosenblatt Asgangspnkt U C U U Dmensonsrekton rch ( ( ), K, C ( U U, K, U )) Π W, ~ [ ] Φ χ ( ) Überprüfng er Ch-Qarat Vertelng rch e Anerson Darlng Teststatstk A T mt h T T T j j ( ), j, K, T G w j Z ~ ( j ) [ ln( h ) + ln( h )] j T j+ Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 44
47 Gasscopla mt T 500 n M5000 lm T A A T A X ; ρ bekannt B A. lm T T A X ; ρ nbekannt ρ\α α. α.05 α.0 α. α.05 α.0 ρ ρ ρ ρ ρ Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 45
48 Powernterschng für e bvarate Gass Copla gegen e t-copla, v,,0, ρ0.8 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 46
49 Bootstrap Verfahren. Schätze rch e Momentenmethoe en Coplaparameter θ T n A T as er Orgnalstchprobe. Generere..v. Beobachtngen as ener z testenen Copla mt em geschätztem Parameter θ T 3. Bestmme θ* n A* as er genererten Stchprobe 4. Weerhole e Schrtte n 3 B-mal, mt B als e Anzahl er Boostrap Weerholngen 5. De Nllhypothese wr verworfen falls, A T >A *B (-α) st. De krtschen Werte entsprechen en gebootstrapten emprschen (-α)-qantlen Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 47
50 Smlatonsergebnsse Verwerfngshäfgket nter H 0 gg. t 0 gg. Clayton N B α ρ SP 0.4 ρ SP 0.8 ρ SP 0.4 ρ SP 0.8 ρ SP 0.4 ρ SP Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 48
51 DAX 30 Unterschng Clayton Copla wr 8 mal verworfen Gass Copla wr 8 mal verworfen t ٧, ٧,,0? ٧ Bestätgng aller Unterschngen es mofzerten Ch-Sqare Tests Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 49
52 Lteratrhnwese Kap. : Nelsen, R. B. (006) An Introcton to Coplas. Secon Eton. Sprnger, New York. Joe, H. (997) Mltvarate Moels an Depenence Concepts. Chapman & Hall, Lonon. Kap. : Joe, H. (005) Asymptotc effency of the two-stage estmaton metho for copla-base moels. Jornal of mltvarate Analyss. Vol 94, p Dehevels, P. (979) La foncton e épenance emprqe et ses proprétés- n test non paramétrqe népenence. Aca me Royale e Belgqe-Blletn e la Classe es Scences, 5th ser. 65, pp Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 50
53 Lteratrhnwese Kap. 3: ermanan, J.-D., Ralovć, D., Wegkamp, M. (00) Weak convergence of emprcal copla processes. CREST. ermanan, J.-D. (005) Goones-of-ft tests for coplas. Jornal of mltvarate Analyss. Vol 95, pp Chen, X., an, Y., Patton, A. (004) Smple Tests for Moels of Depenence Between Mltple nancal Tmes Seres. Malevergne, Y., Sornette, D. (003) Testng the Gassan Copla hypthess for fnancal assets epenence. Qanttatve nance. Vol 3, pp Malevergne, Y., Sornette, D. (006) Etreme nancal Rsk rom Depenence to Rsk Management. Sprnger. New York. Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 5
54 Lteratrhnwese Kap. 4: Dobrć, J., Schm,. (005) Testng Gooness of t for Parametrc amles of Coplas -- Applcaton to nancal Data. Commncatons n Statstcs: Smlaton an Comptaton, Volme 34, Isse 4, pp Kap. 5: Dobrć, J., Schm,. (007) A Gooness of t Test for Coplas base on Rosenblatt's Transformaton. orthcomng n Comptatonal Statstcs an Data Analyss. Dpl. math. oec. Jaran Dobrć 5
55
56 Backp-olen
57 DAX 30 v BAS HVB BMW BAYER D.B. SAP SIEM. VW BAS HVB 4* BMW 4 3 BAYER 3* 3* 3* D. BANK SAP 6* 4* 4* 5* 4* SIEMENS 3 3 3* VW 5* 4 3* 4* 4 5* 4 v (5) 9 (5) 3 (3) () Dpl. math. oec. Jaran Dobrć B
58 Dpl. math. oec. Jaran Dobrć B Erweterng af höhere Dmensonen st ene bel. ganzahlge Zelegng von [0,] ) ( j j j j j k q k k f ( ) 5 5 5, 000, M 500, T ), ;,, ( j j Gass f R k k k R C ρ ρ ρ ρ ρ ρ
59 Smlatonsergebnsse (3) Emp. ρ Emp. Mttel Verwerfngshäfgket α 0.0 α 0.05 α Dpl. math. oec. Jaran Dobrć B 3
60 Clayton H 0 : C (, v; θ ) θ.0759 rs v Emp. Mttel. Emp. Var. Emp. θ Antel er Verwerfngen α 0.0 α 0.05 α Dpl. math. oec. Jaran Dobrć B 4
nonparametrische Tests werden auch verteilungsfreie Tests genannt, da sie keine spezielle Verteilung der Daten in der Population voraussetzen
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