通俗解释
数学计算先要有明确问题
投资组合优化寻找在满足约束条件的同时,最符合指定数学目标的权重。目标可能与某项估计风险指标有关,约束条件则界定允许哪些组合。输出回答的是这个形式化问题,却无法判断这个问题是否涵盖个人或机构在意的一切。
此处的目标是最小方差,即使模型估计的投资组合收益率离散程度尽可能低。波动率是方差的平方根。两者都无法描述所有风险:流动性、永久损失、关系变化和极端事件可能需要另行考虑。只有结合输入和约束条件,称某个投资组合为最小方差组合才有意义。
我们使用 A 和 B 两项虚构资产。权重必须非负,且总和为一:模型仅允许多头、资金全额投入,不包含借款或持有现金的替代方案。假设两项资产收益率的相关性为零。零相关性使本次计算中的协方差项消失,但不代表资产相互独立,也不代表它们不能一起下跌。
示例解析
改变一项风险估计
起初,假设两项资产的年化波动率均为 20%。使用按一致年度口径估计的小数输入 0.20 和 0.20。在零相关性且风险估计相同的情况下,最小方差权重为各 50%。方差等于 0.5 的平方乘以 0.2 的平方,再加上同样的一项,得到 0.02。
取平方根后,投资组合年化波动率约为 14.14%。这是模型估计,不是最大可能亏损,也不是对结果范围的承诺。相较于 20% 的降低,来自假设的共同变动关系,以及权重进入方差公式的方式。
现在只将 A 的年化波动率估计改为 30%,B 仍为 20%,相关性仍为零。模型中 A 的权重变为 0.04 除以 0.13,约为 30.77%;B 的权重约为 69.23%。使用未舍入权重计算,投资组合年化波动率约为 16.64%。展示的百分比四舍五入至小数点后两位,这些假设输出不是配置建议。
| A 的初始模型权重 |
50.00% |
| B 的初始模型权重 |
50.00% |
| 初始投资组合波动率 |
14.14% |
| A 的修订后模型权重 |
30.77% |
| B 的修订后模型权重 |
69.23% |
| 修订后投资组合波动率 |
16.64% |
理解结果
精确的答案可能依赖不确定的输入
模型降低 A 的权重,是因为 A 的估计方差现在更高。模型并不了解公司质量、未来收益率或投资者的具体情况。预期收益率没有进入这一特定目标,因此不能凭输出声称修订后的投资组合能带来更好的收益率。
即使权重作出调整,修订后的最低波动率仍高于此前。这并不矛盾:改变输入,就改变了问题本身。新权重使修订后的方差函数在允许的组合中达到最小值;它们既不能恢复原先的风险估计,也不能证明实际风险会与任何一次估计相符。
CVX 的投资组合数学资料解释了权重、协方差和带约束的均值—方差模型。本例采用范围更窄的最小方差目标,以及两项资产的闭式计算,无需软件求解器也能理解。不同目标或约束条件会定义不同的优化问题,并可能产生不同权重。
局限与假设
计算表之外还有什么
波动率和相关性是估计值,并非固定属性。不同样本、度量期间和变化的市场环境,都可能改变它们。零相关性的假设尤其强:对于给定的正权重组合,与本例相比,正向共同变动通常会提高方差。优化计算无法通过增加小数位数来消除输入中的不确定性。
本例未考虑交易成本、税费、流动性限制和特定持仓限制,也未考虑收益率预测,以及方差无法有效概括的损失。因此,数学上可行的解,在模型之外仍可能不实用或不适当。学习的重点是识别这些遗漏并考察敏感性,而不是将算出的最小数字当作完整决策。
常见误区
将模型权重变成操作指令
只报告“A 占 30.77%”却不说明假设,会隐藏结果的含义。这个数字属于特定目标、两项风险估计、零相关性以及所述约束条件。清晰的解释应让这些条件始终与输出一同呈现,并区分算术正确性和实际运用任何模型所需的判断。
可选推导
查看推导过程
可选数学推导:零相关性下,两项资产的最小值。所有波动率输入均使用小数,并采用相同的年度口径。
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01
将方差写成 A 权重的函数
令 w 为 A 的权重,则 B 的权重为 1 − w。协方差为零使交叉项消失。可行区间为 0 ≤ w ≤ 1。
公式
方差等于 w 的平方乘以 A 的方差,加上括号一减 w 的平方乘以 B 的方差。
- A 的权重;B 的权重为 1 − w。
- 年化波动率;下标用于区分资产。
假设协方差为零。
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02
求驻点并检验
求导得到 2wσA² − 2(1 − w)σB² = 0。解得下方权重。二阶导数为 2(σA² + σB²),在本例输入下为正。解位于零与一之间,因此是满足约束条件的最小值。
公式
A 的权重等于 B 的方差除以 A 与 B 的方差之和。
起初 0.04 / 0.08 = 0.5。改变 A 后,0.04 / 0.13 ≈ 0.307692。
自测
检查你的理解
为什么 A 的波动率上升时,模型会降低其权重?
A 的方差对目标函数的贡献增加。在所述零相关性及约束条件下,最小值对应的权重向 B 偏移。
16.64% 的波动率是否限定了年度可能亏损的上限?
不是。标准差衡量离散程度,并非亏损上限,也不保证未来的观测结果。
为什么两项有效的优化计算可能给出不同权重?
估计值、目标或约束条件不同,定义的问题就不同。算术正确并不意味着这些假设可以互换。
继续学习
联系相关概念
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仅供教育学习
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