r語言股票數據分析作業

A. CAPM 在 R語言中實現

通過CAPM模型在R語言中實現計算貝塔系數，我們以三支股票的每日收盤價和上證指數每月收益，以及無風險利率Rf為輸入數據，旨在計算出每隻股票的收益R。隨後，我們用R與Rm-Rf進行回歸，從而得出貝塔系數。

步驟如下：

1. **計算股票收益**：首先，我們需要計算三隻股票的收益。這一操作直接關繫到後續CAPM模型的准確性。

2. **處理SSE指數的超額收益**：由於數據為每月的上證指數收盤價，我們需要將其轉化為每日收益，並計算超額收益，即上證指數收益與無風險利率的差值。

3. **合並數據**：將股票收益與上證指數超額收益合並為同一表格，為後續的回歸分析做好准備。

4. **回歸分析**：使用R語言的lm函數進行回歸分析，得到的輸出結果包含截距和貝塔值。我們關注的是貝塔值，它代表了股票相對於市場組合的價格波動情況。

具體操作中，我們以單個資產為例，利用lm函數進行回歸分析，通過summary(lm(a~b))得到的回歸結果，我們可以用特定代碼提取出貝塔值。在數據處理時，我們使用group_by(issue_id,yymm)對數據進行分組，計算每隻股票每月的貝塔值。

整個過程不僅涉及數據的預處理、模型的構建與回歸分析，還涵蓋了對CAPM模型原理的理解與應用。個人筆記中的步驟和代碼示例僅供參考，歡迎在實際操作中進行修正與優化。

B. R語言中的時間序列分析模型：ARIMA-ARCH / GARCH模型分析股票價格

R語言中的ARIMAARCH / GARCH模型分析股票價格主要包括以下幾個步驟：

1. 確保時間序列的平穩性：

   • 平穩性是時間序列建模的前提。對於非平穩的股票價格時間序列，可以通過差分或對數轉換將其轉換為平穩序列。例如，對數價格的差分可以穩定方差，使其更適合進行後續的模型分析。

2. 應用ARIMA模型：

   • ARIMA模型用於捕捉時間序列中的線性關系。通過觀察自相關函數和偏自相關函數來識別模型的參數，如ARIMA中的p、d、q。
   • 使用AICc來選擇最優的ARIMA模型，權衡模型復雜度與擬合度。
   • 檢查殘差的ACF和PACF以確認模型的有效性，確保模型殘差無明顯滯後，即模型已充分捕捉時間序列中的線性關系。

3. 引入ARCH / GARCH模型：

   • 當ARIMA模型的殘差顯示波動性時，說明時間序列中存在異方差性，此時需要引入ARCH或GARCH模型來捕捉這種波動性。
   • 通過觀察殘差平方的ACF/PACF以及選擇合適的ARCH或GARCH模型來建模序列的條件方差。

4. 組合ARIMAARCH / GARCH模型：

   • 混合模型如ARIMAARCH或ARIMAGARCH結合了ARIMA模型的線性預測能力和ARCH/GARCH模型的波動性分析能力，能更准確地預測股票價格的變化。
   • 實際應用中，需要根據數據的特性和模型的診斷結果來選擇和調整模型的參數。

5. 模型驗證與預測：

   • 在選定模型後，需要對模型進行驗證，確保其能夠准確描述時間序列的特性。
   • 使用驗證後的模型進行未來值的預測，並評估預測的准確性和可靠性。

總結： ARIMAARCH / GARCH模型組合在金融時間序列預測中非常重要，它們提供了更精確的預測能力。 在應用這些模型時，需要理解序列的平穩性，選擇合適的模型參數，並利用新信息不斷更新模型以提高預測的准確性。

C. 拓端tecdat|R語言股票收益分布一致性檢驗KS檢驗Kolmogorov-Smirnov、置換檢驗Permutation Test可視化

今年的收益是否真的與典型年份的預期不同？這是一個常見的問題，可以通過均值相等或方差相等的測試來回答。然而，問題進一步深化時，我們開始關注收益密度之間的差異，這涉及所有時刻和尾部行為的比較。這個問題的答案往往不那麼直觀。

在正式檢驗收益密度之間差異的方法中，Kolmogorov-Smirnov檢驗和置換檢驗（Permutation Test）是兩種常用手段。Kolmogorov-Smirnov檢驗基於經典的統計理論，通過比較兩個分布的累積分布函數（CDF）來評估它們的相似性。置換檢驗則是一種現代方法，它通過模擬來評估兩個樣本是否來自相同的分布。

首先，我們從價格數據中提取每日收益。通過計算均值和標准差，我們可以觀察到2018年與其它年份的收益存在輕微差異。為了更直觀地理解這些差異，我們可以估算收益密度。

接下來，我們通過Kolmogorov-Smirnov檢驗來評估2018年收益分布與其它年份收益分布之間的差異。這一檢驗通過計算累積分布函數之間的最大差異來量化分布的相似性。最大差異的分布已知，且作為檢驗統計量，如果該值在理論分布的尾部顯著，則可以推斷分布存在差異。

在R語言中，我們能夠輕松執行Kolmogorov-Smirnov檢驗，得到最大差異為0.067和P值為0.3891，表明沒有證據表明2018年的分布與其他年份的分布存在顯著差異。

置換檢驗作為另一種方法，同樣能夠用於比較兩個密度或分布的相似性。相比於Kolmogorov-Smirnov檢驗依賴於極限分布，置換檢驗通過模擬提供了一種不依賴於漸進性的方法。通過在假設下排列數據，我們可以估計實際差異是否顯著大於預期差異，從而得出分布是否相同的結論。

在R語言中，執行置換檢驗後，我們得到的P值與Kolmogorov-Smirnov檢驗結果相當，進一步驗證了我們的假設，即2018年的每日收益分布與其它年份的分布沒有顯著差異。

此外，我們還介紹了兩種方法的R語言代碼實現，以便讀者能夠直接在自己的環境中進行操作和驗證。

最後，提及了關於Matlab、R語言在疾病制圖、隨機波動率模型、貝葉斯估計、生存分析等領域應用的其他文章，旨在提供更廣泛的統計分析工具和方法。