copula函数
1、Sklar定理
Sklar定理(二元形式):若H(x,y)是一个具有连续边缘分布的F(x)与G(y)的二元联合分布函数,那么存在唯一的copula函数C使得H(x,y)=C(F(x),G(y))。
反之,如果C是一个copula函数,而F,G是两个任意的概率分布函数,那么由上式定义的H函数一定是一个联合分布函数,且对应的边缘分布函数刚好就是F和G。
Sklar定理告诉我们一件很重要的事情,一个联合分布关于相关性的性质完全由它的copula函数决定,与它的边缘分布没有关系。
在已知H,F,G的情况下,能够算出它们的copula:
C(u,v)=H[F-1(u),G-1(v)]
2、什么是copula函数?
copula函数实际上是一个概率。
假设我们有n个变量(U
1,U
2
,…,U
N
),这n
个变量都定义在[0,1],copula函数C(u
1,u
2
,…,u
n
)即是P{U
1
<u
1
,U
2
<u
2
,…,U
n
<u
n
},
(这里的n个变量是相互关联的)。
(1)copula是最全面的相关性
(2)copula可以有尾部相依性
(3)copula定义的C(u
1,u
2
,…,u
n
)=P{U
1
<u
1
,U
2
<u
2
,…,U
n
<u
n
}对应的概率密度函数为
c(u
1,u
2
,…,u
n
)=∂n C(u
1
,u
2
,… ,u
n
)/∂u
1
∂u
2
…∂u
n
,f
i
(x
1
,x
2
,…,x
n
)为联合分布函数
F i (x
1
,x
2
,…,x
n
)= U
i
的概率密度函数,f
i
(x
1
,x
2
,…,x
n
)为U
i
的概率密度函数,则有:
f(x
1
,x
2
,…,x
n
)= c(u
1
,u
2
,…,u
n
)*[ f
1
(x
1
,x
2
,…,x
n
)*…*f
n
(x
1
,x
2
,…,x
n
)]
3、只要满足下面3个条件的函数都是copula函数(以二元为例)
(1)定义域为[0,1]*[0,1],值域为[0,1],即C:[0,1]*[0,1]->[0,1]
(2)C(u,0)=c(0,v)=0;C(u,1)=u;C(1,v)=v
(3)0≤∂C/∂u≤1;0≤∂C/∂v≤1
4、copula函数的种类
(1)多元正态分布的copula(高斯copula):(边缘分布是均匀分布的多元正态分布)
(2)多元t分布的copula:t-copula
(3)阿基米德copula(人工构造)
令φ:[0,1]→[0,∞]是一个连续的,严格单调递减的凸函数,且φ(1)=0,其伪逆函数φ[-1] 由下式定义:那么由下式定义的函数C:[0,1]*[0,1]→[0,1]是一个copula,通过寻找合适的函
数φ利用上式所生成的copula都是阿基米德类copula,并称φ为其生成函数,且阿基米德类copula都是对称的,即C(u,v)=C(v,u)。
只要找到合适的生成函数,那么就可以构造出对应的阿基米德类copula。
5、为什么金融风险管理中常用copula?
不同的两个资产会始终同时达到最糟的状况吗?因为有资产相关性的影响,可以使两个资产之间在一定程度上同向变动或反向变动,可能发生对冲,从而减少风险,因此我们需要知道资产之间的相关性,然而金融中的分布,大多都不是
常见的分布,比如股价报酬率的分布、零息债券这种价格有上限的资产,而相关系数是有局限性的,这时对于两个资产只能用copula结合起来。
阿基米德类函数。