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DAY 4
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金融量化交易系列 第 4

04.金融時間序列分析

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一、 金融資料的獨特性

金融報酬率序列具有四大獨特現象,是分析時必須考量的重點:

  • 報酬率無自我相關:當期報酬率與前期無關,難以直接預測方向,符合效率市場假說。
  • 波動率群聚:市場波動傾向於成群出現,「大波動後接著大波動,小波動後接著小波動」,意味著風險(波動性)是可預測的
  • 厚尾現象:極端漲跌發生的頻率遠高於常態分佈的預期,代表市場風險更高。
  • 槓桿效應:價格下跌對波動率的推升效果,通常大於同等幅度的上漲。

二、 定態性:分析的基石

  • 核心概念定態性 (Stationarity) 指序列的統計特性(如均值、變異數)不隨時間改變。這是時間序列建模的基礎前提。
  • 隨機漫步 (Random Walk):股價常被視為非定態的隨機漫步 ($P_t = P_{t-1} + \epsilon_t$),其最佳預測就是當前價格。
  • 處理方法:最常用的方法是差分 (Differencing),例如計算對數報酬率,將非定態的價格序列轉換為定態的報酬率序列。

三、 模型識別:ACF 與 PACF 的應用

透過自我相關函數 (ACF)偏自我相關函數 (PACF) 來判斷適合的 ARMA 模型類型。

  • ACF:顯示序列與過去值(包含間接影響)的相關性。
  • PACF:顯示序列與過去值排除中間影響後的純粹相關性。

模型識別規則 (Box-Jenkins 方法):

模型 ACF 特徵 PACF 特徵
AR(p) 指數衰減 在第 p 期後截斷
MA(q) 在第 q 期後截斷 指數衰減
ARMA(p,q) 指數衰減 指數衰減

截斷 (Cut-off):相關係數突然降至 95% 信賴區間內。<br>
衰減 (Tails off):相關係數逐漸緩慢地趨近於零。

四、 模型檢驗:殘差分析

  • 白噪音 (White Noise):一個理想模型的殘差應為白噪音,代表模型已成功提取所有可預測的資訊,剩下的純屬隨機。
  • Ljung-Box 檢定:用來檢驗殘差序列是否為白噪音。若檢定結果的 p-value > 0.05,則無法拒絕「殘差是白噪音」的虛無假設,代表模型擬合良好。

五、 標準分析流程

一個基本的時間序列分析流程可濃縮為以下步驟:

  1. 資料準備:獲取資料並轉換為報酬率序列。
  2. 定態性檢定:使用 ADF 檢定確保序列是定態的。
  3. 模型識別:繪製 ACF/PACF 圖來判斷 ARMA 模型的可能階數 (p, q)。
  4. 模型擬合:根據識別結果建立時間序列模型。
  5. 模型檢驗:使用 Ljung-Box 檢定確認模型殘差為白噪音

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