Determination Value at Risk via Monte Carlo simulation Stanovení Value at Risk pomocí metody simulace Monte Carlo



Podobné dokumenty
Value at Risk. Karolína Maňáková

Význam stress testingu v oblasti risk managemementu

Změna hodnoty pozice v důsledku změn tržních cen.

Změna hodnoty pozice v důsledku změn tržních cen.

1. Přednáška. Ing. Miroslav Šulai, MBA

Simulace. Simulace dat. Parametry

Vybrané poznámky k řízení rizik v bankách

VYUŽITÍ PRAVDĚPODOBNOSTNÍ METODY MONTE CARLO V SOUDNÍM INŽENÝRSTVÍ

Kvantifikace operačního rizika v rámci Přistupu distribuce ztrát

Rovnovážné modely v teorii portfolia

Příručka k měsíčním zprávám ING fondů

Cvičení 3. Posudek únosnosti ohýbaného prutu. Software FREET Simulace metodou Monte Carlo Simulace metodou LHS

Příručka k měsíčním zprávám ING fondů

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA EKONOMICKÁ FAKULTA KATEDRA FINANCÍ

MATEMATICKÉ PRINCIPY VÍCEROZMĚRNÉ ANALÝZY DAT

Použití modelu Value at Risk u akcií z

Cvičení 9. Posudek únosnosti ohýbaného prutu metodou LHS v programu FREET. Software FREET Simulace metodou LHS

Kvantifikace akciového a měnového rizika pomocí metodologie Value at Risk

Pravděpodobnost v závislosti na proměnné x je zde modelován pomocí logistického modelu. exp x. x x x. log 1

STANOVENÍ SPOLEHLIVOSTI GEOTECHNICKÝCH KONSTRUKCÍ. J. Pruška, T. Parák

Náhodný vektor a jeho charakteristiky

4. Na obrázku je rozdělovací funkce (hustota pravděpodobnosti) náhodné veličiny X. Jakou hodnotu musí mít parametr k?

FINANČNÍ A INVESTIČNÍ MATEMATIKA 2

Lineární regrese. Komentované řešení pomocí MS Excel

Vybraná rozdělení náhodné veličiny

2 Zpracování naměřených dat. 2.1 Gaussův zákon chyb. 2.2 Náhodná veličina a její rozdělení

E(X) = np D(X) = np(1 p) 1 2p np(1 p) (n + 1)p 1 ˆx (n + 1)p. A 3 (X) =

4EK211 Základy ekonometrie

Vícerozměrná rozdělení

Náhodná veličina Číselné charakteristiky diskrétních náhodných veličin Spojitá náhodná veličina. Pravděpodobnost

Charakteristika rizika

Model pro simulaci staví na výpočtu hrubého domácího produktu výdajovou metodou:

1 Analytické metody durace a konvexita aktiva (dluhopisu) $)*

Pravděpodobnost a aplikovaná statistika

Varianta Pravděpodobnost Výnos A 1 Výnos A 2 1 0,1 1% 0,1 3% 0,3 2 0,2 12% 2,4 28% 5,6 3 0,3 6% 1,8 14% 4,2

Aplikace při posuzování inv. projektů

Chyby měření 210DPSM

Téma 22. Ondřej Nývlt

Poznámky k předmětu Aplikovaná statistika, 4. téma

Finanční modely v oblasti Consultingu

Pravděpodobnost a statistika, Biostatistika pro kombinované studium. Jan Kracík

MÍRY ZÁVISLOSTI (KORELACE A REGRESE)

Bodové a intervalové odhady parametrů v regresním modelu

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Analysis of the personal average tax rate evolution at the selected taxpayers in the Czech Republic during the years of

Aplikace teoretických postupů pro ocenění rizika při upisování pojistných smluv v oblasti velkých rizik

Modelování rizikovosti úvěrových portfolií

Hodina 50 Strana 1/14. Gymnázium Budějovická. Hodnocení akcií

Metodologie pro Informační studia a knihovnictví 2

Cvičení 9 dekompozice časových řad a ARMA procesy

Regresní analýza 1. Regresní analýza

Příklad 2: Obsah PCB v játrech zemřelých lidí. Zadání: Data: Program:

Generování pseudonáhodných. Ing. Michal Dorda, Ph.D.

Karta předmětu prezenční studium

Application of the Value at Risk Model to Stock Prices. Aplikace modelu Value at Risk na kurzech akcií

PARAMETRICKÁ STUDIE VÝPOČTU KOMBINACE JEDNOKOMPONENTNÍCH ÚČINKŮ ZATÍŽENÍ

Chyba predikce při rezervování metodou Chain Ladder u korelovaných vývojových trojúhelníků

Analýza dat na PC I.

Náhodné veličiny jsou nekorelované, neexistuje mezi nimi korelační vztah. Když jsou X; Y nekorelované, nemusí být nezávislé.

y = 0, ,19716x.

Poznámky k předmětu Aplikovaná statistika, 4. téma

8 Coxův model proporcionálních rizik I

P13: Statistické postupy vyhodnocování únavových zkoušek, aplikace normálního, Weibullova rozdělení, apod.

Téma 4: Stratifikované a pokročilé simulační metody

Definice spojité náhodné veličiny zjednodušená verze

Měření dat Filtrace dat, Kalmanův filtr

NÁHODNÝ VEKTOR. 4. cvičení

Zápočtová práce STATISTIKA I

Ekonomické modelování pro podnikatelskou praxi

KGG/STG Statistika pro geografy

Popisná statistika kvantitativní veličiny

Metoda backward výběru proměnných v lineární regresi a její vlastnosti

Téma 10: Spolehlivost a bezpečnost stavebních nosných konstrukcí

Měření závislosti statistických dat

Systém rizikové analýzy při sta4ckém návrhu podzemního díla. Jan Pruška

Metodologie pro Informační studia a knihovnictví 2

ROZDĚLENÍ NÁHODNÝCH VELIČIN

FINANČNÍ MODELY. Koncepty, metody, aplikace. Zdeněk Zmeškal, Dana Dluhošová, Tomáš Tichý

VLIV STATISTICKÉ ZÁVISLOSTI NÁHODNÝCH VELIČIN NA SPOLEHLIVOST KONSTRUKCE

Náhodné chyby přímých měření

UNIVERZITA OBRANY Fakulta ekonomiky a managementu. Aplikace STAT1. Výsledek řešení projektu PRO HORR2011 a PRO GRAM

Obr. 1: Vizualizace dat pacientů, kontrolních subjektů a testovacího subjektu.

Ing. Ondřej Audolenský

Náhodná veličina a rozdělení pravděpodobnosti

Matematika III 10. týden Číselné charakteristiky střední hodnota, rozptyl, kovariance, korelace

Zpracování náhodného vektoru. Ing. Michal Dorda, Ph.D.

NÁHODNÁ ČÍSLA. F(x) = 1 pro x 1. Náhodná čísla lze generovat některým z následujících generátorů náhodných čísel:

Význam ekonomického modelování

8. Normální rozdělení

odpovídá jedna a jen jedna hodnota jiných

Náhodné (statistické) chyby přímých měření

Pravděpodobnost a matematická statistika Doc. RNDr. Gejza Dohnal, CSc. dohnal@nipax.cz

Vysvětlivky k měsíčním reportům fondů RCM

Náhodná veličina a její charakteristiky. Před provedením pokusu jeho výsledek a tedy ani sledovanou hodnotu neznáte. Proto je proměnná, která

KRRB M E T O D Y A T E C H N I K Y

Řízení rizik v podnikání. Ing. Stanislav Matoušek

JEDNOVÝBĚROVÉ TESTY. Komentované řešení pomocí programu Statistica

KGG/STG Statistika pro geografy

FINANČNÍ A INVESTIČNÍ MATEMATIKA Metodický list č. 1

Transkript:

Determination Value at Risk via Monte Carlo simulation Stanovení Value at Risk pomocí metody simulace Monte Carlo Kateřina Zelinková 1 Abstract The financial institution, namely securities firms, banks and insurance company, commonly use simulation approaches, known as Monte Carlo methods. We can value complex derivatives and measure risk via this method. Monte Carlo method is used to simulate a variety of different scenarios for the portfolio value on the target date. Because of its flexibility, the simulation method is by far the most powerful approach to Value at Risk. The aim of paper is determined Value at Risk via Monte Carlo simulation for different significance level and for one day time horizon. Key words Value at Risk, simulation Monte Carlo, EWMA, Geometric Brownian Motion, Cholesky matrix JEL Classification: C16, G, G3 1. Úvod Většina finančních institucí používá simulační techniky, známé jako metoda Monte Carlo. Simulace Monte Carlo je velmi flexibilní nástroj, který je aplikován ve financích. Většinou se daná metoda používá, pokud neexistuje analytické řešení problému. Simulace Monte Carlo se zabývá např. [1], [], [4], [7]. Standardem pro měření a řízení tržních rizik je ukazatel hodnoty Value at Risk (VaR), jež kvantifikuje maximální ztrátu, která nebude se zvolenou pravděpodobností překročena v horizontu několika nejbližších dní. Problematika Value at Risk je popsána v celé řadě knih např. [1], [3], [5] a [6]. Cílem příspěvku je stanovit hodnotu Value at Risk pomocí metody Monte Carlo pro dané hladiny spolehlivosti za daný časový horizont. Stanovení VaR je provedeno na hladinách pravděpodobnosti 0,1 %, 0,5 %, 1 %, 5 % a 10 % a časový horizont je jeden den. V první části příspěvky je krátce popsána metodologie Value at Risk, dále geometrický Brownův proces, pomocí něhož se vyvíjejí výnosy akcí a exponenciální vážený klouzavý průměr pro odhad kovarianční matice. Další část článku se zabývá aplikací uvedených metodologických postupů. Odhad Value at Risk je proveden na portfoliu, které je složeno z pěti akcií. 1 VŠB-TU Ostrava, Faculty of Economics, Department of Finance, Sokolská tř. 33, 701 1, katerina.zelinkova.@vsb.cz. Tento článek vznikl za finanční podpory v rámci projektu SGS SP01/19. 684

. Value at Risk VaR je velmi rozšířené měřítko v oblasti řízení rizik. Používá se pro kvantifikaci tržního, pojistného, kreditního či operačního rizika. Výhodou tohoto kritéria je, že poskytuje jedno číslo, které shrnuje celkové riziko portfolia finančních aktiv a proto, si získal oblibu mezi manažery, zejména finančních institucí. Ukazatel Value at Risk je definován jako nejmenší predikovaná ztráta na dané hladině pravděpodobnosti za daný časový interval. Také lze charakterizovat Value at Risk jako jednostranný interval spolehlivosti potencionálních ztrát hodnoty portfolia po danou dobu držení, což lze zapsat: ( α, t ) ( ) ( ) F x = P X VaR x = α (1) kde F ( x ) je distribuční funkce, α je hladina spolehlivosti and t je časový horizont. Metoda Monte Carlo Jedná se o metodu založenou na podobném základu jako historická simulace, její přístup je srovnatelný, avšak místo historických dat jsou generována data budoucí, hypotetická. Scénáře využívají určitého předpokladu o vývoji výnosu aktiva v budoucnosti. Základními údaji většinou bývá střední hodnota a rozptyl historických dat. Dále jsou simulovány náhodné vývoje hodnot portfolia pro většinou několik tisíc scénářů. Z této simulace je poté zjištěno reálné rozdělení pravděpodobnosti výskytu budoucích dat odhad Value at Risk..1 Geometrický Brownův proces Pro modelový popis jevů, jako jsou ceny akcií či výnosy, se nejčastěji používá geometrický Brownův proces. Tento proces je nejčastější praktickou aplikací Wienerova procesu. Podstatou procesu je měnění libovolné veličiny náhodným způsobem v čase. Je vhodný pro instrumenty s pevnými příjmy, neboť zde nejsou žádné cenové šoky a ceny se vyvíjejí náhodně. Brownův geometrický proces, u něhož se cena vyvíjí exponenciálním trendem, je určen následovně dx = α x + σ x dz () Aby byla patrná interpretace jednotlivých parametrů, a celého procesu lze Brownův proces zapsat jako dx = α. dt + σ. dz, (3) x kde dx je výnos aktiva α udává výnos aktiva za jednotkové období a σ udává směrodatnou x odchylku výnosu za jednotkové období a dz je náhodná veličina z normovaného normálního rozdělení.. Ewma Exponenciální váženy klouzavý průměr (EWMA) slouží pro odhad rozptylu a kovariance. Jedná se o zvláštní případ modelu GARCH s jedním parametrem λ. Daný parametr je odvozen z modelu GARCH, a platí pro něj, že se musí nacházet v rozmezí mezi 0 a 1, jak ukazuje následující rovnice ϖ = 0, α = 1- λ, β = λ a tedy 0 λ < 1. Parametr λ je označován jako tlumící (decay) faktor. 685

Pro odhad kovariance platí následující vztah σ ij; t+ 1, t 1 λ) rij, t + λ σ ij = ( ; t, t 1 kde σ je předikovaná kovariance mezi aktivy i a j. ij, t +1, t Parametr. modelu lze odhadnout pomocí kritéria RMSE a to tak, že nejprve se určí chyba jako rozdíl předpovědi a skutečnosti a následně se minimalizuje kritérium RMSE z r σ t = t t, t 1 1 (5) RMSE = zt T t Model EWMA se používá pro stanovení Value at Risk a je doporučován právě přímo autory metody RiskMetrics. Díky tomu, že nejnovější pozorování má největší váhu, je EWMA lepším nástrojem předpovědi, než tradiční klouzavé průměry, jejichž váhy jsou fixní. Díky tomu je tento model schopen rychleji reagovat na změnu tržních dat a lépe zachytit následky významnějšího šoku na trhu. Choleskeho matice Vygenerované hodnoty, které představují budoucí vývoj výnosů jednotlivých instrumentů, jsou mezi sebou nezávislé. Aby do nich byla promítnuta závislost jednotlivých instrumentů, je potřeba použít postup tzv. Choleskeho dekompozice. Základem je vypočtení korelační matice původních prvků a poté promítnutí této korelace do náhodných čísel. Principem výpočtu Choleskeho matice je rozložení kovarianční matice C na AA T, kde prvky na hlavní diagonále Choleskeho matice A jsou vypočítány jako i 1 k = 1 A = C A, (6) ik kde C jsou prvky kovarianční matice, A jsou prvky Choleskeho matice ik Prvky nad hlavní diagonálou jsou vypočítány i 1 C A A ik jk k i A =. (7) ij= A 3. Výsledky V této části je odhadnuta hodnota pro Value at Risk pomocí metody Monte Carlo. Stanovení VaR je provedeno na hladinách pravděpodobnosti 0,1 %, 0,5 %, 1 %, 5 % a 10 % a časový horizont je jeden den. Předpokládá se, že podíl jednotlivých aktiv v portfoliu je stejný. Odhad Value at Risk byl proveden pro lineární portfolio, které tvořilo 5 akciových titulů. Historické údaje jednotlivých aktiv jsou v období 31. 7. 011 31. 7. 01. V níže uvedené tabulce jsou základní charakteristiky jednotlivých titulů. Údaje jsou z RM systému. (4) 686

Tabulka 1: Základní charakteristiky E(RA) σ AAA -0,04806%,49% ČEZ -0,0343% 1,39% KB -0,06007% 1,80% Microsoft 0,0304% 1,41% Philips Morris 0,0435% 1,39% Nejprve byla odhadnuta kovarianční matice pomoci modelu EWMA. Pro predikci kovariance se používají informace z historických časových řad výnosů. Jednotlivé výnosy u každého z aktiv byly zjištěný jako logaritmus dvou po sobě jdoucích cen aktiv. Výsledné hodnoty parametru spolu s hodnotami kovariance namodelovanými dle vztahu (4) jsou zobrazeny v níže uvedené tabulce Tabulka. Tabulka : Kovarianční matice AAA ČEZ KB Microsoft Philips Morris AAA 0,00060159 0,00009377 0,00008440 0,0000033 0,00003840 ČEZ 0,00009377 0,0085671 0,00013404 0,00015580 0,00006704 KB 0,00008440 0,0009300 0,0009300 0,00005834 0,0001498 Microsoft 0,0000033 0,00005834 0,00005834 0,0156937 0,0000531 Philips Morris 0,00003840 0,0001498 0,0001498 0,0041630 0,0007893 Vzhledem k tomu, že vygenerované hodnoty nejsou mezi sebou korelované, je důležité vnést závislost mezi náhodné proměnné pomocí Choleskeho matice. Výpočet byl proveden dle vztahu (6) a (7). Tabulka 3: Choleskeho matice AAA ČEZ KB Microsoft Philips Morris AAA 0,04573 0,003831 0,003440876 0,00816766 0,001565601 ČEZ 0 0,09078598 0,001331539 0,00655 0,1718607 KB 0 0 0,03049695 0,00191311 0,00409807 Microsoft 0 0 0 0,1111318 0,000114730 Philips Morris 0 0 0 0 0,08094875 Nyní se použije nástroj v MS Excel Generátor pseudonáhodných čísel pro pokusů K = 1 000 a počet náhodných veličin 5, protože je v portfoliu pět akcií. Předpokládá se, že generované náhodné proměnné mají normální rozdělení. Nyní se promítne závislost mezi jednotlivé proměnné jako součin Choleskeho maticí s vygenerovanými náhodnými veličinami. Následně se provede simulace výnosů jednotlivých akcií pomocí geometrického Brownova procesu, tedy dle vztahu (3), přičemž náhodná veličina z normovaného normálního rozdělení, je právě ta, v níž je promítnuta závislost jednotlivých instrumentů. Jedním z posledních kroků je zjistit výnos portfolia pro jednotlivé scénáře. Nakonec se zjistí hodnota Value at Risk jako daný kvantil rozdělení výnosů portfolia. Tabulka 4. ukazuje odhad hodnoty VaR pro jednotlivé hladiny pravděpodobnosti. Tedy při hladině pravděpodobnosti 0,1 % bude predikovaná ztráta větší nebo rovna -0,7 %, což znamená, že pokud bude investovaná částka do portfolia ve výši 1.000 Kč, bude ztráta rovna nebo větší než -,7 Kč. 687

Tabulka 4: Odhad Value at Risk VaR 0,1% VaR 0,5% VaR 1% VaR 5% VaR 10% -0.7% -0.0% -0.19% -0.14% -0.11% V níže uvedeném grafu je znázorněno rozdělení pravděpodobnosti výnosu portfolia, přičemž na ose x jsou hodnoty výnosů stanoveného portfolia a ose y je jejich četnost. Graf 1:Histogram rozdělení pravděpodobnosti 4. Závěr Předložený příspěvek je věnován problematice simulace Monte Carlo. Právě pomocí dané metody lze stanovit hodnota Value at Risk, která se používá zejména ve finančních institucích ke zjištění kapitálové přiměřenosti. Value at Risk představuje minimální ztrátu na dané hladině pravděpodobnosti za daný časový interval. Aplikace dané problematiky byla provedena na výnosech z akcií, které jsou obchodovány na RM systému. Nejprve se odhadla kovarianční matice pomocí exponenciálního klouzavého průměru EWMA, ze které se následně odvodila Choleskeho matice. Vývoj jednotlivých instrumentů se vyvíjel dle geometrického Brownova procesu. Nakonec se vypočítal výnos portfolia pro jednotlivé scénáře a následně hodnota Value at Risk. Literatura [1] ALEXANDER, C.: 008. Value at Risk models. Chichester, John Wiley& Sons Inc. [] ARTZNER, P., DELBAEN, F., EBER, J. M., and HEATH, D.:1999.Coherent Measures of Risk. Mathematical Finance 9, 03 8. [3] HOLTON, G. A.:003. Value-at-risk: theory and practice. Boston: Academic Press. [4] HULL, J. C. 00. Options, Futures and other Derivatives. New Jersey, Pearson Education. [5] HULL, J. C. 007. Risk management and Financial Institutions. New Jersey, Pearson Education. [6] JORION, P. 007. Value at Risk: The New Benchmark for Managing Financial Risk. New York, McGraw-Hill. [7] ZMEŠKAL, Z et al. 004. Financial models.ostrava, VŠB TU. 688