本科生证券投资学第4章

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1、第四章第四章 最优投资组合理论最优投资组合理论投资过程的两个重要任务：证券分析和市场分析：评估所有可能的投资工具的风险和期望回报率特性在对证券市场进行分析的基础上，投资者确定最优的证券组合：从可行的投资组合中确定最优的风险-回报机会，然后决定最优的证券组合最优证券组合理论选择的目标：使得均值-标准差平面上无差异曲线的效用尽可能的大选择的对象：均值-标准差平面上的可行集The optimization technique is the easiest part of the portfolio construction problem.The real arena of competition

2、among portfolio managers is in sophisticated security analysis.证券组合理论的三个基本原理：投资者厌恶风险，投资在风险证券需要风险酬金不同投资者对待证券组合风险-期望回报率的态度不同，以效用函数来刻画正确衡量一个证券的方式是看它对整个证券组合波动的贡献。Top-down analysiscapital allocation decisionasset allocation decisionsecurity selection decision证券组合选择问题通过分析资本市场，一个中心的事实是，风险资产的回报平均来说高于无风险资产的回

3、报，而且回报越高，风险越大。One interesting consequence of having these two conflicting objectives is that the investor should diversify by purchasing not just one security but several.一期投资模型：投资者在期初投资，在期末获得回报。一期模型是对现实的一种近似，如对零息债券、欧式期权的投资。虽然许多问题不是一期模型，但作为一种简化，对一期模型的分析是分析多期模型的基础。1.一些基本概念回报率由于期末的收益是不确定的，所以回报率为随机变量。价

4、格与回报率之间是一一决定的关系，给定价格，就可算出回报率，反过来，给出了回报率，就可决定价格。在在以以下下的的章章节节里里，通通常常以以回回报报率率为为研研究究对对象象，并并假假设设，字字母母（或或者者字字母母上上加加一一波波浪浪线线）表表示示随随机机变变量量，字字母母上上加加一一横横线表示期望值。线表示期望值。由于违约、通货膨胀、利率风险、再投资风险等不确定因素，证券市场并不存在绝对无风险的证券。到期日和投资周期相同的国库券视为无风险。能够进行投资的绝大多数证券是有风险的。风险利用回报率的方差或者标准差来度量期望回报率利用回报率的期望值来刻画收益率 1.1 证券组合的回报率假设有 种可得的不

5、同资产，我们把初始财富分成 份，投资到这 种资产上，设 为投资在第i 种资产上的财富,；如果以比例表示，则为 ，为投资在第 i种资产上的财富的份额，以 表示第i种资产的回报率，则到期末,由i产生的收益为 或者 ，从而该证券组 合的总收益为 ，该证券组合的回报率为例子：表4-1：计算证券组合的期望回报率（1）证券和证券组合的值证券 在证券组合 每股的初始 在证券组合初始名称中的股数市场价格 总投资 市场价值中的份额A 100 40元 4,000元4,000/17,000=0.2325B 200 35C 100 62证券组合的初始市场价值=17,200元 在表4-1（1）中，假设投资者投资的期间为

6、一期，投资的初始财富为17200元，投资者选择A、B、C三种股票进行投资。投资者估计它们的期望回报率分别为16.2%，24.6%，22.8%。这等价于，投资者估计三种股票的期 末 价 格 分 别 为 46.48元 因 为(46.48-40)/40=16.2%，43.61元因为43.61-35/35=24.6%，76.14元因为76.14-62/62=22.8%。证券组合期望回报率有几种计算方式，每种方式得到相同的结果。（2）利用期末价格计算证券组合的期望回报率证券 在证券组合 每股的期末名称中的股数 预期价值 总的期末预期价值元 46.48元 100=4,648元元 43.61元 200=8,

7、722元元 76.14元 100=7,614元 证券组合的期末预期价值=20,984元证券组合的期望回报率=(20,984元-17,200元)/17,200元=22.00%在表4-1（2）中，先计算证券组合的期末期望价值，再利用计算回报率的公式计算回报率，即，从证券组合的期末期望价值中减去投资的初始财富，然后用去除这个差。尽管这个例子里只有三种证券，但这种方法可以推广到多种证券。（3）利用证券的期望回报率计算证券组合的期望回报率证券 在证券组合初 证券的 在证券组合的期望名称始价值中份额 期望收益率 回报率所起的作用A0.2325 16.2%0.2325 16.2%=3.77%B0.4070

8、24.6%0.4070 24.6%=10.01%C0.3605 22.85 0.3605 22.8%=8.22%证券组合的期望回报率=22.00%在表4-1（3）中，把证券组合期望回报率表示成各个股票期望回报率的加权和，这里的权是各种股票在证券组合中的相对价值。既可以用证券组合中各种证券的数量来表示证券组合，也可以用证券组合中各种证券所占证券组合初始价值的份额来表示证券组合。在上表中，既可用（100，200，100）来表示该证券组合，也可用（0.2325，0.4070，0.3605）来表示。1.2 证券组合回报率的方差和标准差方差标准差例子：对于前面的A，B，C三种证券这里 表示证券 和 之间

9、的协方差。假设A，B，C三种证券的方差-协方差矩阵为则证券组合 的方差为证券形成地组合的回报率标准差不大于单个证券回报率标准差的加权平均。分散化(Diversification)只要 ，则两个证券形成地证券组合回报率的标准差小于单个证券回报率标准差的加权平均。直观解释只要证券相互之间地相关系数小于1，则证券形成地证券组合回报率的标准差小于单个证券回报率标准差的加权平均。两个证券组合回报率之间的协方差证券组合1：证券组合2：证券组合1、2之间的协方差为所有风险厌恶者的无差异曲线如图1所示，在均值-标准差平面上，为严格增的凸函数，并且，越在西北方向的无差异曲线，其效用越高。图1：风险回避者的无差异

10、曲线3.不不具具有有无无风风险险证证券券的的资资本本市市场场中中的的证证券组合选择券组合选择假设在无摩擦市场上存在 N 种可交易风险证券，所有资产回报率的期望和方差均有限且期望互不相等。这 N 种可交易风险证券的回报率以向量 表示，表示期望值向量。而这N 种可交易风险证券回报率的协方差矩阵以 表示证券组合的期望收益率和方差给定证券组合期望回报率方差当证券的种类越来越多时，证券组合回报率的方差的大小越来越依赖于证券之间的协方差而不是证券的方差。3.1 可行集可行集由N 种可交易风险证券中的任意 K 种形成的证券组合构成的集合称为可行集。在均值-标准差平面上来刻画可行集。例子：两种证券形成的可行集

11、假设证券1的期望回报率 ，标准差为 ；证券2的的期望回报率 ，标准差为 。设由证券1、2形成的证券组合 分别有证券组合的期望回报率假设证券1、2收益率的相关系数为 ，则证券组合回报率的标准差为 每个证券组合回报率的标准差的上、下界证券组合D：上界在 =1时达到，下界在 =-1时达到证券组合收益率的标准差的上下界证券组合收益率的标准差的上下界下界上界下界分散化导致风险缩小分散化导致风险缩小。实际的可行集一维双曲线例子；=0，-0.1 =-1 =1 =0可行集的方程假设 =0，由1、2两种证券形成的可行集在均值-标准差平面上的表示。证券组合 的期望回报率 标准差为 通过找出 与 之间的关系可行集的

12、方程得到为一双曲线最小方差证券组合MVP(minimum-variance portfolio)三种以上证券形成的可行集可行集的两个重要性质（1）只要N 不小于3，可行集对应 于均值-标方差平面上的区域为二维的。（2）可行集的左边向左凸。可行集三种证券形成可行集的例子三点形成地区域3.2 有效集定理有效集定理投资者从满足如下条件的证券组合可行集中选择他的最优证券组合：（1）对给定的回报，风险水平最小（2）对给定的风险水平，回报最大；满足上面两个条件的证券组合集称为有效集。下面分两步把有效集定理应用到可行集上，得到投资者最优的可投资集。3.3 把有效集定理第一条应用到可行集给定期望回报率，找方差

13、最小的证券组合证券组合前沿定义：一个证券组合称为前沿证券组合，如果它在所有具有相同期望回报率的证券组合中具有最小方差。定义：所有前沿证券组合构成的集合称为证券组合前沿。证券组合前沿的性质性质1：整个证券组合前沿可以由任何两个前沿证券组合生成。性质2：前沿证券组合的任何凸组合仍然在证券组合前沿上。证券组合前沿的方程任意前沿证券组合的回报率的期望和标准差满足如下方程：在期望-标准差平面上的证券组合前沿单个证券与证券组合在均值-标准差平面上的位置3.4 把有效集定理的第二条应用到证券组合前沿在证券组合前沿上，给定风险，找期望回报率最高的证券组合。有效集和非有效集最小方差证券组合定义：比最小方差证券组

14、合回报高的前沿证券组合称为有效证券组合，既不是最小方差证券组合又不是有效证券组合的前沿证券组合称为非有效证券组合。问题：先利用第二条，再利用第一条，得到的有效集是否一样？3.5 只有两种证券时的特例假设市场上只存在两种证券A和B。A具有较高的期望回报率和较高的标准差。相关系数3.5 只有两种证券时的特例 可行集、证券组合前沿和有效集期望回报率 A MVP B 标准差不同相关系数时的证券组合前沿相关系数越小，曲线弯曲越厉害。极限状况每对证券只有一个相关系数。当只有两种证券时，可行集与证券组合前沿一致问题：如果证券 A 的期望回报率高于证券B 的期望回报率，而标准差小于 B 的标准差，这时的可行集

15、、证券组合前沿和有效集是什么？3.6 风险厌恶者的最优证券组合不存在无风险证券时的风险厌恶者的最优投资策略不同风险厌恶程度的投资者的最优投资策略Two mutual funds a limited number of portfolios may be sufficient to serve the demands of a wide range of investors,this is the theoretical basis of the mutual fund industry.4.具有无风险证券的资本市场中的证券组合选择Top-down analysis 对大多数投资者而言，货币市场

16、基金是最容易获得的无风险资产。买卖债券只不过是手段，而实质是存在无风险借贷的市场。假设在无摩擦市场上存在 N 种可交易风险证券和一种无风险证券。以 表示无风险利率。步骤首先利用例子分三步讨论：只允许购买无风险债券只允许卖出无风险债券可以自由交易其次，推广到一般情形4.1 只允许购买无风险债券例子：前面的A，B，C三种证券期望回报率向量为把无风险债券当作第4种证券，无风险利率为方差-协方差矩阵为首先考虑证券A和证券4形成的可行集、证券组合前沿、有效集（注意对权的限制）5种证券组合证券组合的期望回报率和标准差期望回报率标准差由证券A和证券4构成的5种证券组合的期望回报率和标准差由证券A和证券4构成

17、的5种证券组合在均值-标准差平面上的图示其次，考虑一个证券组合5与证券4形成的可行集、证券组合前沿、有效集。证券组合5由证券A、C构成证券组合5的期望回报率、标准差为证券组合5与证券4形成的可行集、证券组合前沿、有效集证券组合5从A变到C证券A、C、4形成的可行集、证券组合前沿、有效集证券A、B、C、4形成的可行集、证券组合前沿、有效集最后考虑由A、B、C、4形成的可行集、证券组合前沿、有效集投资者最优证券组合选择部分投资在无风险债券上全部投资在风险证券上4.2 只允许出售无风险债券首先考虑证券A和证券4形成的可行集、证券组合前沿、有效集（注意权的限制）4种证券组合由证券A和证券4构成的4种证

18、券组合的期望回报率和标准差由证券A和证券4构成的9种证券组合在均值-标准差平面上的图示其次，考虑一个证券组合5与证券4形成的可行集、证券组合前沿、有效集。证券组合5由证券A、C构成证券组合5的期望回报率、标准差为证券组合5与证券4形成的可行集、证券组合前沿、有效集证券组合5从A变到C证券A、C、4形成的可行集、证券组合前沿、有效集证券A、B、C、4形成的可行集、证券组合前沿、有效集最后考虑由A、B、C、4形成的可行集、证券组合前沿、有效集投资者最优证券组合选择卖出无风险债券全部投资在风险证券上4.3 无限制的借贷如何求这个切点4.4 推广到一般情形N种风险资产形成的证券组合前沿方程N种风险资产

19、和无风险资产形成的证券组合前沿N种风险资产和无风险资产形成的证券组合前沿方程4.5 风险厌恶者的最优投资策略风险厌恶者的无差异曲线存在无风险证券时的风险厌恶者的最优投资策略：分离性质分离性质：无论投资者的风险厌恶如何，他们选择相同的风险证券组合最优证券组合选择过程可以分成两步：决定最优风险证券组合依据风险厌恶的程度在无风险证券和风险证券之间配置资本。This result makes professional management more efficient and hence less costly.One management firm can serve any number of c

20、lients with relatively small incremental administrative costs.5.Optimal portfolio choice决定仅由风险证券构成的证券组合前沿决定由无风险证券和风险证券构成的证券组合前沿确定最优投资组合The theories of security selection and asset allocation are identical.实际市场中每个资产类进行最优投资组合选择，最高管理层决定每个资产类的投资预算。Passive strategiesdescribes a portfolio decision that av

21、oids any direct or indirect security analysis.The reasonthe alternative active strategy is not freefree-rider benefitActive strategies GIGOthe optimization technique is the easiest part of the portfolio construction problem.The real arena of competition among portfolio managers is security analysis.

22、6.最优证券组合的确定 10.市场模型与风险的分散化市场模型这里 =在给定的时间区间，证券 i 的回报率 =在同一时间区间，市场指标 I 的回报率 =截矩项 =斜率项 =随机误差项，Beta 值攻击型股票防御型股票风险的分散化市场风险唯一风险分散化导致市场风险的平均化分散化能够显著地缩减唯一风险。唯一风险 总风险 市场风险When we hold diversified portfolios,the contribution to portfolio risk of a particular security will depend on the covariance of that securitys return with those other securities,and not on the securitys variance,this implies that fair risk premium also should depend on covariance rather than total variability of returns.11.Risk-Sharing versus Risk-Pooling