diff --git a/P269 每只资产均有两个预测/每只资产均有两个预测.md b/P269 每只资产均有两个预测/每只资产均有两个预测.md new file mode 100644 index 0000000..2f4af5c --- /dev/null +++ b/P269 每只资产均有两个预测/每只资产均有两个预测.md @@ -0,0 +1,289 @@ +## 每只资产均有两个预测 + +- **资产数量**:有 \( N \) 个资产。 +- **预测信号数量**:总共有 \( K = 2N \) 个预测信号。这意味着**每个资产都有两个预测信号**。 + - 我们将所有资产的第一个预测信号集合记为向量 \( \mathbf{g_1} \)(例如,所有资产的动量信号)。 + - 将所有资产的第二个预测信号集合记为向量 \( \mathbf{g_2} \)(例如,所有资产的估值信号)。 + - 完整的信号向量为 \( \mathbf{g} = \{\mathbf{g_1}, \mathbf{g_2}\} \)。 + + +为了在数学上可解且能得出清晰结论,模型做了一系列简化假设。 + +#### 假设一:信号间的相关性结构 (公式 11A-7) + + +\[ +Var\{\mathbf{g}\} = \mathbf{Std} \cdot +\begin{bmatrix} +\mathbf{P} & p_{12} \cdot \mathbf{P} \\ +p_{12} \cdot \mathbf{P} & \mathbf{P} +\end{bmatrix} +\cdot \mathbf{Std} +\] + +这个假设定义了所有信号之间的相关性结构: + +1. **组内相关性相同**: + - 所有 \( \mathbf{g_1} \) 内部的信号(例如,资产1的动量 vs 资产2的动量)具有相同的相关系数矩阵 \( \mathbf{P} \)。 + - 所有 \( \mathbf{g_2} \) 内部的信号(例如,资产1的估值 vs 资产2的估值)也具有**相同的**相关系数矩阵 \( \mathbf{P} \)。 + + +2. **组间相关性为常数**: + - 对于**同一个资产 \( n \)**,它的两个不同信号 \( g_{1n} \) 和 \( g_{2n} \)(例如,资产1的动量 vs 资产1的估值)之间的相关系数是一个常数 \( p_{12} \)。 + - 对于**不同资产**,它们的异类信号之间的相关性(例如,资产1的动量 vs 资产2的估值)被假设为等于 \( p_{12} \) 乘以它们同类信号之间的相关系数。这正是分块矩阵中非对角块 \( p_{12} \cdot \mathbf{P} \) 的含义。 + +这个假设极大地简化了现实,它意味着信号间的复杂相关性结构仅由两个关键参数驱动:**同类信号的相关矩阵 \( \mathbf{P} \)** 和 **异类信号的相关常数 \( p_{12} \)**。 + +#### 假设二:信号与收益率的相关性结构 (公式 11A-8) + + +\[ +Cov\{\mathbf{r},\mathbf{g}\} = \mathbf{\Omega} \cdot [IC_1 \cdot \mathbf{I} \quad IC_2 \cdot \mathbf{I}] \cdot +\begin{bmatrix} +\mathbf{P} & \mathbf{0} \\ +\mathbf{0} & \mathbf{P} +\end{bmatrix} +\cdot \mathbf{Std} +\] + +这个假设定义了预测信号与未来收益率之间的关系: + +1. **统一的预测能力**: + - 所有 \( \mathbf{g_1} \) 类型的信号(如所有动量信号)与其对应资产收益率的信息系数都是 \( IC_1 \)。 + - 所有 \( \mathbf{g_2} \) 类型的信号(如所有估值信号)与其对应资产收益率的信息系数都是 \( IC_2 \)。 + - 这承认了不同类型的信号可能具有不同的平均预测能力。 + +2. **交叉协方差的简化**: + - 这个假设的一个关键简化是,它**切断了异类信号对非对应资产的预测能力**。注意矩阵 \( \begin{bmatrix} \mathbf{P} & \mathbf{0} \\ \mathbf{0} & \mathbf{P} \end{bmatrix} \) 中的非对角块是 \( \mathbf{0} \)。 + - 这意味着,资产 \( n \) 的收益率 \( r_n \) 与资产 \( m \) 的异类信号 \( g_{2m} \)(当 \( n \neq m \))之间的协方差为0。换句话说,资产A的估值信号对资产B的收益率没有直接的预测能力,它们之间的任何关联都是通过信号相关性间接传递的。 + +将上述两个假设代入预测基本公式(用于计算阿尔法 \( \mathbf{\phi} \) 的公式): + +\[ +\mathbf{\phi} = Cov\{\mathbf{r}, \mathbf{g}\} \cdot Var^{-1}\{\mathbf{g}\} \cdot (\mathbf{g} - E\{\mathbf{g}\}) +\] + +经过复杂的矩阵运算(求逆和乘法),作者得到了化简后的最终结果(公式 11A-9): + + +\[ +\mathbf{\phi} = \mathbf{\Omega} \cdot +\begin{bmatrix} +\frac{IC_1 - p_{12} \cdot IC_2}{1 - p_{12}^2} \cdot \mathbf{I} & \frac{IC_2 - p_{12} \cdot IC_1}{1 - p_{12}^2} \cdot \mathbf{I} +\end{bmatrix} +\cdot \mathbf{Std}^{-1} \cdot (\mathbf{g} - E\{\mathbf{g}\}) +\] + +--- +## 公式 (11A-9)的推导过程 + +**预测基本公式(阿尔法形式):** + +\[ +\mathbf{\phi} = Cov\{\mathbf{r}, \mathbf{g}\} \cdot Var^{-1}\{\mathbf{g}\} \cdot (\mathbf{g} - E\{\mathbf{g}\}) +\] + +**给定假设:** + +\[ +\text{(11A-7)}\quad Var\{\mathbf{g}\} = \mathbf{Std} \cdot +\begin{bmatrix} +\mathbf{P} & p_{12} \mathbf{P} \\ +p_{12} \mathbf{P} & \mathbf{P} +\end{bmatrix} +\cdot \mathbf{Std} +\] + +\[ +\text{(11A-8)}\quad Cov\{\mathbf{r},\mathbf{g}\} = \mathbf{\Omega} \cdot [IC_1 \mathbf{I} \quad IC_2 \mathbf{I}] \cdot +\begin{bmatrix} +\mathbf{P} & \mathbf{0} \\ +\mathbf{0} & \mathbf{P} +\end{bmatrix} +\cdot \mathbf{Std} +\] + +**目标:** 将 (11A-7) 和 (11A-8) 代入基本公式,化简得到: + +\[ +\mathbf{\phi} = \mathbf{\Omega} \cdot +\begin{bmatrix} +\frac{IC_1 - p_{12} IC_2}{1 - p_{12}^2} \mathbf{I} & \frac{IC_2 - p_{12} IC_1}{1 - p_{12}^2} \mathbf{I} +\end{bmatrix} +\cdot \mathbf{Std}^{-1} \cdot (\mathbf{g} - E\{\mathbf{g}\}) +\] + +--- + +### 推导步骤 + +#### 步骤 1: 定义分块矩阵 + +令 + +\[ +\mathbf{V} = \begin{bmatrix} +\mathbf{P} & p_{12} \mathbf{P} \\ +p_{12} \mathbf{P} & \mathbf{P} +\end{bmatrix} +\] +则 + +\[ +Var\{\mathbf{g}\} = \mathbf{Std} \cdot \mathbf{V} \cdot \mathbf{Std} +\] + +令 + +\[ +\mathbf{C} = [IC_1 \mathbf{I} \quad IC_2 \mathbf{I}] \cdot +\begin{bmatrix} +\mathbf{P} & \mathbf{0} \\ +\mathbf{0} & \mathbf{P} +\end{bmatrix} += [IC_1 \mathbf{P} \quad IC_2 \mathbf{P}] +\] +则 + +\[ +Cov\{\mathbf{r},\mathbf{g}\} = \mathbf{\Omega} \cdot \mathbf{C} \cdot \mathbf{Std} +\] + +现在,阿尔法公式变为: + +\[ +\mathbf{\phi} = \mathbf{\Omega} \cdot \mathbf{C} \cdot \mathbf{Std} \cdot (\mathbf{Std} \cdot \mathbf{V} \cdot \mathbf{Std})^{-1} \cdot (\mathbf{g} - E\{\mathbf{g}\}) +\] + +#### 步骤 2: 处理逆矩阵 + +利用矩阵逆的性质 \( (ABC)^{-1} = C^{-1}B^{-1}A^{-1} \),可得: + +\[ +(\mathbf{Std} \cdot \mathbf{V} \cdot \mathbf{Std})^{-1} = \mathbf{Std}^{-1} \cdot \mathbf{V}^{-1} \cdot \mathbf{Std}^{-1} +\] + +代入阿尔法公式: + +\[ +\mathbf{\phi} = \mathbf{\Omega} \cdot \mathbf{C} \cdot \mathbf{Std} \cdot \mathbf{Std}^{-1} \cdot \mathbf{V}^{-1} \cdot \mathbf{Std}^{-1} \cdot (\mathbf{g} - E\{\mathbf{g}\}) +\] + +\[ +\mathbf{\phi} = \mathbf{\Omega} \cdot \mathbf{C} \cdot \mathbf{V}^{-1} \cdot \mathbf{Std}^{-1} \cdot (\mathbf{g} - E\{\mathbf{g}\}) +\] +这里,\( \mathbf{Std} \cdot \mathbf{Std}^{-1} = \mathbf{I} \)。 + +**至此,问题转化为求 \( \mathbf{V}^{-1} \)。** + +#### 步骤 3: 求 \( \mathbf{V}^{-1} \) + +我们有 + +\[ +\mathbf{V} = \begin{bmatrix} +\mathbf{P} & p_{12} \mathbf{P} \\ +p_{12} \mathbf{P} & \mathbf{P} +\end{bmatrix} += \begin{bmatrix} +1 & p_{12} \\ +p_{12} & 1 +\end{bmatrix} \otimes \mathbf{P} +\] +其中 \( \otimes \) 表示 Kronecker 积。 + +根据 Kronecker 积的性质,\( (A \otimes B)^{-1} = A^{-1} \otimes B^{-1} \)。因此: + +\[ +\mathbf{V}^{-1} = \begin{bmatrix} +1 & p_{12} \\ +p_{12} & 1 +\end{bmatrix}^{-1} \otimes \mathbf{P}^{-1} +\] + +计算 \( \begin{bmatrix} 1 & p_{12} \\ p_{12} & 1 \end{bmatrix}^{-1} \): + +\[ +\begin{bmatrix} +1 & p_{12} \\ +p_{12} & 1 +\end{bmatrix}^{-1} = \frac{1}{1 \cdot 1 - p_{12} \cdot p_{12}} \begin{bmatrix} +1 & -p_{12} \\ +-p_{12} & 1 +\end{bmatrix} = \frac{1}{1 - p_{12}^2} \begin{bmatrix} +1 & -p_{12} \\ +-p_{12} & 1 +\end{bmatrix} +\] + +所以: + +\[ +\mathbf{V}^{-1} = \frac{1}{1 - p_{12}^2} \begin{bmatrix} +1 & -p_{12} \\ +-p_{12} & 1 +\end{bmatrix} \otimes \mathbf{P}^{-1} = \frac{1}{1 - p_{12}^2} \begin{bmatrix} +\mathbf{P}^{-1} & -p_{12} \mathbf{P}^{-1} \\ +-p_{12} \mathbf{P}^{-1} & \mathbf{P}^{-1} +\end{bmatrix} +\] + +#### 步骤 4: 计算 \( \mathbf{C} \mathbf{V}^{-1} \) + +回顾 \( \mathbf{C} = [IC_1 \mathbf{P} \quad IC_2 \mathbf{P}] \)。 + +现在计算 \( \mathbf{C} \mathbf{V}^{-1} \): + +\[ +\mathbf{C} \mathbf{V}^{-1} = [IC_1 \mathbf{P} \quad IC_2 \mathbf{P}] \cdot \frac{1}{1 - p_{12}^2} \begin{bmatrix} +\mathbf{P}^{-1} & -p_{12} \mathbf{P}^{-1} \\ +-p_{12} \mathbf{P}^{-1} & \mathbf{P}^{-1} +\end{bmatrix} +\] + +这是一个 \( 1 \times 2 \) 分块矩阵与 \( 2 \times 2 \) 分块矩阵的乘法。结果是一个 \( 1 \times 2 \) 分块矩阵: + +- **第一个分块**: + +\[ + IC_1 \mathbf{P} \cdot \mathbf{P}^{-1} + IC_2 \mathbf{P} \cdot (-p_{12} \mathbf{P}^{-1}) = IC_1 \mathbf{I} - p_{12} IC_2 \mathbf{I} = (IC_1 - p_{12} IC_2) \mathbf{I} + \] + +- **第二个分块**: + +\[ + IC_1 \mathbf{P} \cdot (-p_{12} \mathbf{P}^{-1}) + IC_2 \mathbf{P} \cdot \mathbf{P}^{-1} = -p_{12} IC_1 \mathbf{I} + IC_2 \mathbf{I} = (IC_2 - p_{12} IC_1) \mathbf{I} + \] + +别忘了乘以前面的标量系数 \( \frac{1}{1 - p_{12}^2} \)。所以: + +\[ +\mathbf{C} \mathbf{V}^{-1} = \frac{1}{1 - p_{12}^2} \begin{bmatrix} +(IC_1 - p_{12} IC_2) \mathbf{I} & (IC_2 - p_{12} IC_1) \mathbf{I} +\end{bmatrix} +\] + +#### 步骤 5: 得到最终结果 + +将 \( \mathbf{C} \mathbf{V}^{-1} \) 代回第 2 步得到的阿尔法表达式: + +\[ +\mathbf{\phi} = \mathbf{\Omega} \cdot \left( \frac{1}{1 - p_{12}^2} \begin{bmatrix} +(IC_1 - p_{12} IC_2) \mathbf{I} & (IC_2 - p_{12} IC_1) \mathbf{I} +\end{bmatrix} \right) \cdot \mathbf{Std}^{-1} \cdot (\mathbf{g} - E\{\mathbf{g}\}) +\] + +将标量系数 \( \frac{1}{1 - p_{12}^2} \) 提至矩阵前方,即得到最终公式: + + +\[ +\mathbf{\phi} = \mathbf{\Omega} \cdot +\begin{bmatrix} +\frac{IC_1 - p_{12} IC_2}{1 - p_{12}^2} \mathbf{I} & \frac{IC_2 - p_{12} IC_1}{1 - p_{12}^2} \mathbf{I} +\end{bmatrix} +\cdot \mathbf{Std}^{-1} \cdot (\mathbf{g} - E\{\mathbf{g}\}) +\] + +**推导完毕。** + +--- \ No newline at end of file