Zagadnienia

12. Hipoteza efektywnego rynku - ekonometria racjonalnych oczekiwań

Teoria dużej próbki cd. Przykład: Teoria racjonalnych oczekiwań. (1 wykład)

12.1. Przykład E.Fama - konstrukcja modelu

Określenie.
Mówimy, że rynek jest efektywny, gdy w sposób efektywny wykorzytywana jest posiadana informacja. Ceny na efektywnym rynku ”w pełni” odzwierciedlają dostępne informacje.

Przeanalizujemy przykład E.Fama, aby sprawdzić na ile rynek amerykańskich bonów skarbowych jest efektywny. Ograniczymy się do bonów jednomiesięcznych.

Charakterystyka instrumentu:
czas życia 1 miesiąc,
wypłata 100 USD,
zakup z dyskontem.

Podstawą analizy będą dane miesięczne:
t – numer kolejny miesiąca;
Vt – cena bonu na początku miesiąca t;
Pt – indeks cen konsumenta (CPI) na początku miesiąca t (por. [10], §1.4).

Na ich podstawie wyznaczamy:
Rt – miesięczną stopę zwrotu dla bonów w miesiącu t

Rt=1-VtVt, czyli Vt=11+Rt;

πt – miesięczną stopę inflacji od początku miesiąca t-1 do początku miesiąca t

πt=Pt-Pt-1Pt-1=PtPt-1-1;

rt – realną stopę zwrotu w miesiącu t-1 (por.[10], §1.4)

rt=1Pt-Vt-1Pt-1Vt-1Pt-1=Pt-1PtVt-1-1=1+Rt-11+πt-1=Rt-1-πt1+πt.

Ze względu na małą inflację będziemy stosowali wzór przybliżony

rtRt-1-πt.

Ponadto w analizie uwzględnimy wielkości nieobserwowalne:
π^t+1,t – prognozowaną (oczekiwaną) na początku miesiąca t stopę inflacji w miesiącu t ( π^t+1,t jest prognozą πt+1);
ηt – błąd prognozy inflacji

ηt=πt-π^t,t-1;

r^t+1,t – prognozowaną (oczekiwaną) na początku miesiąca t realną stopę zwrotu z bonów w miesiącu t ( r^t+1,t jest prognozą rt+1);

r^t+1,t=Rt-π^t+1,t1+π^t+1,tRt-π^t+1,t;

It – zasób informacji dostępny dla inwestorów na początku miesiąca t

a)ItRt,Rt-1,,πt,πt-1,,
b)ItIt-1It-2.

Własność b) oznacza, że agenci nie zapominają informacji z poprzednich miesięcy.

It modelujemy jako σ-ciała, natomiast Vt,Pt,Rt,πt,rt,π^t+1,t,ηt,r^t+1,t modelujemy jako zmienne losowe klasy L2 mierzalne względem It.

12.2. Hipoteza efektywnego rynku

Hipoteza efektywnego rynku opiera się na dwóch założeniach:
E1. Racjonalne oczekiwania inflacyjne

π^t+1,t=E(πt+1|It).

E2. Stała oczekiwana realna stopa zwrotu

rtr^t+1,t=r.

Przeanalizujemy wnioski jakie wynikają z założeń E1 i E2.

Lemat 12.1
a)E(ηt+1|It)=0;
b)Itσηt,ηt-1,;
c)proces ηt jest ciągiem przyrostów martyngałowych.

Dowód.
Ad a.

E(ηt+1|It)=E(πt+1-π^t+1,t|It)=E(πt+1|It)-π^t+1,t=π^t+1,t-π^t+1,t=0.

Punkt b wynika z faktu, że dla st zmienna losowa ηs jest Is mierzalna zatem

σηsIsIt.

Punkt c wynika z a i b.

E(ηt+1)=E(E(ηt+1|It))=E(0)=0.
E(ηt+1|ηt,ηt-1,)=E(E(ηt+1|It)|ηt,ηt-1,)=E(0|)=0.

Szczególnie ważne są wnioski dotyczące wielkości obserwowalnych gdyż można je przetestować.

Wniosek 12.1
a)Rt-1-πt=r-ηt;
b)Ert=r;
c)proces rt nie jest autoskorelowany;
d)E(πt+1|It)=-r+Rt.

Dowód.
Zauważmy, że z przyjętych założeń wynika co następuje

Rt-1-πt=Rt-1-π^t,t-1-πt-π^t,t-1=r^t,t-1-ηt=r-ηt.

Z drugiej strony

Rt-1-πt=rt,

zatem

rt=r-ηt.

Ponieważ stopa r jest deterministyczna to

Ert=r-Eηt=r.

Ponadto proces ηt jest ciągiem przyrostów martyngałowych, zatem nie jest on autoskorelowany i to samo dotyczy procesu rt. Punkt d wynika z faktu, że

πt+1=Rt-r+ηt+1.

Zatem

E(πt+1|It)=E(Rt-r+ηt+1|It)=Rt-r+E(ηt+1|It)=Rt-r.

12.3. Analiza danych empirycznych

Fam poddał analizie dane z okresu styczeń 1953 – lipiec 1971 obejmującego 223 miesiące.

12.3.1. Test na autokorelację realnych stóp zwrotu

W oparciu o próbę z 223 miesięcy wyznaczamy współczynniki autokorelacji szeregu czasowego rt, a następnie statystyki Q Ljunga-Boxa dla j=1,2,,12 współczynników autokorelacji. Wyniki przedstawione są w tabeli 12.1. W ostatniej kolumnie są przedstawione ”asymptotyczne” p-wartości (p-value) wyznaczone według wzoru

pj=1-χj2Qj

gdzie χj2 dystrybuanta rozkładu chi kwadrat z j stopniami swobody (granicznego rozkładu Qj gdy wielkość próbki rośnie do nieskończoności).

j ρ^p Q p-value
1 -0,101 2,3 0,128
2 0,172 9,1 0,011
3 -0,019 9,1 0,027
4 -0,004 9,1 0,058
5 -0,064 10,1 0,073
6 -0,021 10,2 0,117
7 -0,091 12,1 0,096
8 0,094 14,2 0,076
9 0,094 16,3 0,061
10 0,019 16,4 0,089
11 0,004 16,4 0,128
12 0,207 26,5 0,009
Tabela 12.1. Współczynniki autokorelacji i statystyki Q Ljunga-Boxa

Otrzymane p-wartości pj należą do przedziału 0,9%,12,8% co można uznać za potwierdzenie hipotezy o braku autokorelacji.

12.3.2. Test predykcji stopy inflacji π w oparciu o nominalną stopę zwrotu R

Z założeń modelu wynika, że stopa inflacji πt+1 i nominalna stopa zwrotu Rt są związane zależnością liniową

πt+1=Rt-r+ηt+1,

gdzie r jest stałą, a η można interpretować jako składnik losowy.

Aby zweryfikować powyższą równość wyznaczymy parametry strukturalne modelu regresji z wyrazem wolnym

πt+1=β1Rt+β2+ηt+1, (12.1)

a następnie przetestujemy prawdziwość hipotezy

H0:β1=1 wobec H1:β11.

Sprawdzamy czy dla modelu opisanego równaniem 12.1 spełnione są założenia modelu dużej próbki Z̃1-Z̃6.

Warunek Z̃1.
Kładziemy Yt=πt+1, Xt=Rt,1 i εt=ηt+1, otrzymujemy

Yt=Xtβ+εt.

Warunek Z̃2.
Stacjonarność i ergodyczność procesu Yt,Xt przyjmujemy (,,na wiarę”) po analizie wykresu.

Warunek Z̃3.

XtTXt=Rt1Rt,1=Rt2RtRt1.

Zatem

Σxx=EXtTXt=ERt2ERtERt1.

Warunek maksymalnego rzędu jest spełniony gdyż

detΣxx=ERt2-ERt2=D2Rt>0.

Warunek Z̃4.
Kładziemy

gt=εtRt,1=Rtηt+1,ηt+1.

Eηt+1=0 podobnie

E(Rtηt+1)=E(E(Rtηt+1|It))=E(RtE(ηt+1|It))=E(0)=0.

Zatem Egt=0 czyli spełniony jest warunek ortogonalności.

Warunek Z̃5.
Zauważmy, że dla każdego s zmienna losowa gs jest Is+1 mierzalna, a więc

Itσgt-1,gt-2,.

Zatem

E(gt|gt-1,)=E(E(gt|It)|gt-1,))=E(0)=0,

czyli proces gt jest ciągiem przyrostów martyngałowych.

Warunek Z̃6.
Warunkową homoskedastyczność przyjmujemy dla uproszczenia analizy modelu. Tym samym przyjmujemy odwracalność macierzy Σgg.

Na podstawie badanej próbki wyznaczamy estymator MNK parametrów β1 i β2

B1,0147,-0,8678.

Błąd standardowy B1 wynosi 0,1227 zatem statystyka testowa

t1=B1-1SB10,12.

Zatem p-wartość wynosi około 90%, czyli bez problemu możemy zaakceptować hipotezę H0.

12.3.3. Dyskusja wyników

Omówione powyżej testy potwierdzają hipotezę o efektywności rynku bonów w latach 1953 – 1971. Obserwacje w latach następnych nie potwiedziły już tej własności rynku. Można to tłumaczyć
dużymi skokami inflacji
i zdecydowaną interwencją FED na rynku.

Zauważmy ponadto, że powyższy przykład nie może być modelowany w terminach klasycznego modelu regresji gdyż nie jest spełniony warunek ścisłej egzogeniczności Z2.

Treść automatycznie generowana z plików źródłowych LaTeXa za pomocą oprogramowania wykorzystującego LaTeXML.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

Projekt współfinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego i przez Uniwersytet Warszawski.