garch模型分析股票_什么是arch模型和garch模型

A. 什么是arch模型和garch模型

1、ARCH模型（Autoregressive conditional heteroskedasticity model）全称“自回归条件异方差模型”，解决了传统的计量经济学对时间序列变量的第二个假设（方差恒定）所引起的问题。

2、GARCH模型称为广义ARCH模型，是ARCH模型的拓展，由Bollerslev(1986)发展起来的。

（1）GARCH模型（波勒斯勒夫（Bollerslev），1986年）。GARCH（p，q）模型为：

(1)garch模型分析股票扩展阅读：

GARCH的发展：

传统的计量经济学对时间序列变量的第二个假设：假定时间序列变量的波动幅度（方差）是固定的，不符合实际，比如，人们早就发现股票收益的波动幅度是随时间而变化的，并非常数。这使得传统的时间序列分析对实际问题并不有效。

罗伯特·恩格尔在1982年发表在《计量经济学》杂志（Econometrica）的一篇论文中提出了ARCH模型解决了时间序列的波动性（volatility）问题，当时他研究的是英国通货膨胀率的波动性。

B. 如何用eviews进行GARCH模型测股票波动性，要具体步骤

Eviews是Econometrics Views的缩写，直译为计量经济学观察，通常称为计量经济学软件包。它的本意是对社会经济关系与经济活动的数量规律，采用计量经济学方法与技术进行“观察”。另外Eviews也是美国QMS公司研制的在Windows下专门从事数据分析、回归分析和预测的工具。使用Eviews可以迅速地从数据中寻找出统计关系，并用得到的关系去预测数据的未来值。Eviews的应用范围包括：科学实验数据分析与评估、金融分析、宏观经济预测、仿真、销售预测和成本分析等。
GARCH模型是一个专门针对金融数据所量体订做的回归模型，除去和普通回归模型相同的之处，GARCH对误差的方差进行了进一步的建模。特别适用于波动性的分析和预测，这样的分析对投资者的决策能起到非常重要的指导性作用，其意义很多时候超过了对数值本身的分析和预测。
一般的GARCH模型可以表示为：
Y（t）=h（t）^1/2*a（t） ⑴
h（t）=h（t-1）+a（t-1）^2 ⑵
其中ht为条件方差，at为独立同分布的随机变量，ht与at互相独立，at为标准正态分布。⑴式称为条件均值方程；⑵式称为条件方差方程，说明时间序列条件方差的变化特征。为了适应收益率序列经验分布的尖峰厚尾特征，也可假设服从其他分布，如Bollerslev （1987）假设收益率服从广义t-分布，Nelson（1991）提出的EGARCH模型采用了GED分布等。另外，许多实证研究表明收益率分布不但存在尖峰厚尾特性，而且收益率残差对收益率的影响还存在非对称性。当市场受到负冲击时，股价下跌，收益率的条件方差扩大，导致股价和收益率的波动性更大；反之，股价上升时，波动性减小。股价下跌导致公司的股票价值下降，如果假设公司债务不变，则公司的财务杠杆上升，持有股票的风险提高。因此负冲击对条件方差的这种影响又被称作杠杆效应。由于GARCH模型中，正的和负的冲击对条件方差的影响是对称的，因此GARCH模型不能刻画收益率条件方差波动的非对称性。

C. GARCH模型的缺陷

由于GARCH (p,q)模型是ARCH模型的扩展,因此GARCH(p,q)同样具有ARCH(q)模型的特点。但GARCH模型的条件方差不仅是滞后残差平方的线性函数,而且是滞后条件方差的线性函数。
GARCH模型适合在计算量不大时,方便地描述了高阶的ARCH过程,因而具有更大的适用性。但GARCH(p,q)模型在应用于资产定价方面存在以下的不足:
①GARCH模型不能解释股票收益和收益变化波动之间出现的负相关现象。GARCH(p,q)模型假定条件方差是滞后残差平方的函数,因此,残差的符号不影响波动,即条件方差对正的价格变化和负的价格变化的反应是对称的。然而在经验研究中发现,当利空消息出现时,即预期股票收益会下降时,波动趋向于增大;当利好消息出现时,即预期股票收益会上升时,波动趋向于减小。GARCH(p,q)模型不能解释这种非对称现象。
②GARCH(p,q)模型为了保证非负,假定(2)式中所有系数均大于零。这些约束隐含着的任何滞后项增大都会增加因而排除了的随机波动行为,这使得在估计GARCH模型时可能出现震荡现象。

D. 如何用GARCH(1,1)求股票的具体波动率数据

以哈飞股份(600038)为例，运用GARCH（1,1）模型计算股票市场价值的波动率。

GARCH（1,1）模型为：

(1)

(2)

其中，为回报系数，为滞后系数，和均大于或等于0。

（1）式给出的均值方程是一个带有误差项的外生变量的函数。由于是以前面信息为基础的一期向前预测方差，所以称为条件均值方程。

（2）式给出的方程中：为常数项，（ARCH项）为用均值方程的残差平方的滞后项，（GARCH项）为上一期的预测方差。此方程又称条件方差方程，说明时间序列条件方差的变化特征。

通过以下六步进行求解：

本文选取哈飞股份2009年全年的股票日收盘价，采用Eviews 6.0的GARCH工具预测股票收益率波动率。具体计算过程如下：

第一步：计算日对数收益率并对样本的日收益率进行基本统计分析，结果如图1和图2。

日收益率采用JP摩根集团的对数收益率概念，计算如下：

其中Si，Si-1分别为第i日和第i-1日股票收盘价。

图1 日收益率的JB统计图

对图1日收益率的JB统计图进行分析可知：

（1）标准正态分布的K值为3，而该股票的收益率曲线表现出微量峰度（Kurtosis=3.748926>3），分布的凸起程度大于正态分布，说明存在着较为明显的“尖峰厚尾”形态；

（2）偏度值与0有一定的差别，序列分布有长的左拖尾，拒绝均值为零的原假设，不属于正态分布的特征；

（3）该股票的收益率的JB统计量大于5%的显著性水平上的临界值5.99，所以可以拒绝其收益分布正态的假设，并初步认定其收益分布呈现“厚尾”特征。

以上分析证明，该股票收益率呈现出非正态的“尖峰厚尾”分布特征，因此利用GARCH模型来对波动率进行拟合具有合理性。

第二步：检验收益序列平稳性

在进行时间序列分析之前，必须先确定其平稳性。从图2日收益序列的路径图来看，有比较明显的大的波动，可以大致判断该序列是一个非平稳时间序列。这还需要严格的统计检验方法来验证，目前流行也是最为普遍应用的检验方法是单位根检验，鉴于ADF有更好的性能，故本文采用ADF方法检验序列的平稳性。

从表1可以看出，检验t统计量的绝对值均大于1%、5％和10%标准下的临界值的绝对值，因此，序列在1%的显著水平下拒绝原假设，不存在单位根，是平稳序列，所以利用GARCH（1,1）模型进行检验是有效的。

图2 日收益序列图

表1ADF单位根检验结果

第三步：检验收益序列相关性

收益序列的自相关函数ACF和偏自相关函数PACF以及Ljung-Box-Pierce Q检验的结果如表3（滞后阶数 =15）。从表4.3可以看出，在大部分时滞上，日收益率序列的自相关函数和偏自相关函数值都很小，均小于0.1，表明收益率序列并不具有自相关性，因此，不需要引入自相关性的描述部分。Ljung-Box-Pierce Q检验的结果也说明日收益率序列不存在明显的序列相关性。

表2自相关检验结果

第四步：建立波动性模型

由于哈飞股份收益率序列为平稳序列，且不存在自相关，根据以上结论，建立如下日收益率方程：

(3)

(4)

第五步：对收益率残差进行ARCH检验

平稳序列的条件方差可能是常数值，此时就不必建立GARCH模型。故在建模前应对收益率的残差序列εt进行ARCH检验，考察其是否存在条件异方差，收益序列残差ARCH检验结果如表3。可以发现，在滞后10阶时，ARCH检验的伴随概率小于显著性水平0.05，拒绝原假设，残差序列存在条件异方差。在条件异方差的理论中，滞后项太多的情况下，适宜采用GARCH（1,1）模型替代ARCH模型，这也说明了使用GARCH（1,1）模型的合理性。

表3日收益率残差ARCH检验结果

第六步：估计GARCH模型参数，并检验

建立GARCH（1,1）模型，并得到参数估计和检验结果如表4。其中，RESID(-1)^2表示GARCH模型中的参数α，GARCH（-1）表示GARCH模型中的参数β，根据约束条件α+β<1，有RESID(-1)^2+GARCH（-1）=0.95083＜1，满足约束条件。同时模型中的AIC和SC值比较小，可以认为该模型较好地拟合了数据。

表4日收益率波动率的GARCH（1,1）模型的参数估计

E. 时间序列基础

1.随机时序分析的基本概念
1）随机变量：简单的随机现象，如某班一天学生出勤人数，是静态的。
2）随机过程：随机现象的动态变化过程。动态的。如某一时期各个时刻的状态。
所谓随机过程，就是说现象的变化没有确定形式，没有必然的变化规律。用数学语言来说，就是事物变化的过程不能用一个（或几个）时间t的确定的函数来描述。
如果对于每一特定的t属于T（T是时间集合），X(t)是一个随机变量，则称这一族无穷多个随机变量{X(t),t属于T}是一个随机过程。

2.白噪声序列
1）纯随机过程：随机变量X（t）（t=1，2，3……），如果是由一个不相关的随机变量的序列构成的，即对于所有s不等于k，随机变量Xs和Xk的协方差为零，则称其为 纯随机过程 。
2）白噪声过程：如果一个纯随机过程的期望和方差均为常数，则称之为 白噪声过程 。白噪声过程的样本实称成为白噪声序列，简称白噪声。
3）高斯白噪声序列：如果白噪声具体是服从均值为0、方差为常数的正态分布，那就是 高斯白噪声序列 。

3.平稳性序列
1）平稳性可以说是时间序列分析的基础。平稳的通俗理解就是时间序列的一些行为不随时间改变，所谓平稳过程就是其统计特性不随时间的平移而变化的过程。
2）即时间序列内含的规律和逻辑，要在被预测的未来时间段内能够延续下去。这样我们才能用历史信息去预测未来信息，类似机器学习中的训练集和测试集同分布。
3）如果时间序列的变化是没有规律的、完全随机的，那么预测模型也就没有用。
4）平稳性的数学表达：如果时间序列在某一常数附近波动且波动范围有限，即有常数均值和常数方差，并且延迟k期的序列变量的自协方差和自相关系数是相等的或者说延迟k期的序列变量之间的影响程度是一样的，则称该序列为平稳序列。简单说就是没有明显趋势且波动范围有限。

4.严平稳/强平稳
1）通俗来说，就是时间序列的联合分布随着时间变化严格保持不变。
2）数学表达：如果对所有的时刻 t， (yt1,yt2,…ytm)的联合分布与(y(t1+k),(yt2+k),…y(tm+k))的联合分布相同，我们称时间序列 {yt} 是严平稳的。也就是时间序列的联合分布在时间的平移变换下保持不变。

5.弱平稳
1）数学表达：均值不变，协方差Cov（yt，y(t-k)）=γk，γk依赖于k。
2）即协方差也不随时间改变，而仅与时间差k相关。
3）可以根据根据时间序列的折线图等大致观察数据的（弱）平稳性：*所有数据点在一个常数水平上下以相同幅度波动。
4）弱平稳的线性时间序列具有短期相关性（证明见参考书），即通常只有近期的序列值对现时值得影响比较明显，间隔越远的过去值对现时值得影响越小。至于这个间隔，也就是下面要提到的模型的阶数。

6.严平稳和弱平稳的关系
1）严平稳是一个很强的条件，难以用经验的方法验证，所以一般将弱平稳性作为模型的假设条件。
2）两者并不是严格的包含与被包含关系，但当时间序列是正态分布时，二者等价。

7.单位根非平稳序列（可转换为平稳序列的非平稳序列）
在金融数据中，通常假定资产收益率序列是弱平稳的。但还有一些研究对象，比如利率、汇率、资产的价格序列，往往不是平稳的。对于资产的价格序列，其非平稳性往往由于价格没有固定的水平，这样的非平稳序列叫做单位根（unit-root）非平稳序列。
1）最著名的单位根非平稳序列的例子是随机游走（random walk）模型：
pt=μ+p(t-1)+εt
μ是常数项（漂移：drift）。εt是白噪声序列，则pt就是一个随机游走。它的形式和AR模型很像，但不同之处在于，AR模型中，系数的模需要小于1，这是AR的平稳性条件，而随机游走相当于系数为1的AR公式，不满足AR模型的平稳性条件。
随机游走模型可作为（对数）股价运动的统计模型，在这样的模型下，股价是不可预测的。因为εt关于常数对称，所以在已知p(t-1)的条件下，pt上升或下降的概率都是50%，无从预测。
2）带趋势项的时间序列
pt=β0+β1*t+yt，yt是一个平稳时间序列。
带漂移的随机游走模型，其均值和方差都随时间变化；而带趋势项的时间序列，其均值随时间变化，但方差则是不变的常数。
单位根非平稳序列可以进行平稳化处理转换为平稳序列。比如用差分法处理随机游走序列，用用简单的回归分析移除时间趋势处理带趋势项的时间序列。

建立具体的模型,需解决如下三个问题模型的具体形式、时序变量的滞后期以及随机扰动项的结构。

μ是yt的均值；ψ是系数，决定了时间序列的线性动态结构，也被称为权重，其中ψ0=1；{εt}为高斯白噪声序列，它表示时间序列{yt}在t时刻出现了新的信息，所以εt称为时刻t的innovation（新信息）或shock（扰动）。
线性时间序列模型，就是描述线性时间序列的权重ψ的计量经济模型或统计模型，比如ARIMA。因为并非所有金融数据都是线性的，所以不是所有金融数据都适合ARIMA等模型。

①自回归模型（AR）
用变量自身的历史时间数据对变量进行回归，从而预测变量未来的时间数据。
p阶（滞后值，可暂理解为每个移动窗口有p期）自回归公式即AR(p)：

②移动平均模型（MA）
移动平均模型关注的是误差项的累加，能够有效消除预测中的随机波动。
可以看作是白噪声序列的简单推广，是白噪声序列的有限线性组合。也可以看作是参数受到限制的无穷阶AR模型。

③自回归移动平均模型（ARMA）
有时候，要用很多阶数的AR和MA模型（见后面的定阶问题），为解决这个问题提出ARMA模型。
对于金融中的收益率序列，直接使用ARMA模型的时候较少，但其概念与波动率建模很相关，GARCH模型可以认为是对{εt}的ARMA模型。

④自回归差分移动平均模型（ARIMA）
ARIMA比ARMA仅多了个"I"，代表的含义可理解为 差分。
一些非平稳序列经过d次差分后，可以转化为平稳时间序列。我们对差分1次后的序列进行平稳性检验，若果是非平稳的，则继续差分。直到d次后检验为平稳序列。

⑤一般分析过程
1、 平稳性检验
ADF检验（单位根检验）：这是一种检查数据稳定性的统计测试。
原假设（无效假设）：时间序列是不稳定的。
2、 平稳化处理
平稳化的基本思路是：通过建模并估计趋势和季节性这些因素，并从时间序列中移除，来获得一个稳定的时间序列，然后再使用统计预测技术来处理时间序列，最后将预测得到的数据，通过加入趋势和季节性等约束，来还原到原始时间序列数据。
2.0 对数变换
对某些时间序列需要取对数处理，一是可以将一些指数增长的时间序列变成线性增长，二是可以稳定序列的波动性。对数变换在经济金融类时间序列中常用。
2.1 差分法
如果是单位根非平稳的（比如随机游走模型），可以对其进行差分化。它能让数据呈现一种更加平稳的趋势。差分阶数的选择通常越小越好，只要能够使得序列稳定就行。
2.2 平滑法
移动平均、指数加权移动平均
注：经差分或平滑后的数据可能因包含缺失值而不能使用检验，需要将缺失值去除
2.3 分解法
建立有关趋势和季节性的模型，并从模型中删除它们。
3 、建立模型：模型选择和模型的定阶
模型的选择即在AR、MA、ARMA、ARIMA中间如何选择。
模型的定阶即指定上面过程中产生的超参数p、q和d（差分的阶数）。
（1）用ACF和PACF图判断使用哪种线性时间序列模型
AR模型：ACF拖尾，PACF截尾，看PACF定阶。
MA模型：ACF截尾，PACF拖尾，看ACF定阶。
ARMA模型：都拖尾。（EACF定阶）
截尾：在某阶后迅速趋于0（后面大部分阶的对应值在二倍标准差以内）；
拖尾：按指数衰减或震荡，值到后面还有增大的情况。
ARIMA模型：适用于差分后平稳的序列。
（2）利用信息准则 函数选择合适的阶
对于个数不多的时序数据，可以通过观察自相关图和偏相关图来进行模型识别，倘若要分析的时序数据量较多，例如要预测每只股票的走势，就不可能逐个去调参了。这时可以依据AIC或BIC准则识别模型的p, q值，通常认为AIC或BIC值越小的模型相对更优。
AIC或BIC准则综合考虑了残差大小和自变量的个数，残差越小AIC或BIC值越小，自变量个数越多AIC或BIC值越大。AIC或BIC准则可以说是对模型过拟合设定了一个标准。
AIC （Akaike information criterion，赤池信息度量准则）
AIC=2k-2ln(L)
· BIC （Bayesian information criterion，贝叶斯信息度量准则）
BIC=kln(n)-2ln(L)
k为模型的超参数个数，n为样本数量，L为似然函数。
类比机器学习中的损失函数=经验损失函数+正则化项。
模型选择标准：AIC和BIC越小越好（在保证精度的情况下模型越简单越好）
4 、模型检验和评估（之前应切分训练集和验证集）
检验残差是否符合标准（QQ图）：是否服从均值为0，方差是常数的正态分布（εt是否是高斯白噪声序列）。
拟合优度检验（模型的评估）：R^{2和调整后的R} 2（R^2只适用于平稳序列）。
5 、预测
如果之前进行了标准化、差分化等，需要进行还原：
标准化的还原要注意是log(x+1)还是log(x)。

1 、基础概念
波动率
在期权交易中，波动率是标的资产的收益率的条件标准差。之前的平稳序列假设方差为常数，但当序列的方差不是常数时，我们需要用波动率对其变化进行描述。
对于金融时间序列，波动率往往具有以下特征：
存在波动率聚集（volatility cluster）现象。即波动率在一些 时间段 上高，一些时间段上低。
波动率以连续时间变化，很少发生跳跃。
波动率不会发散到无穷，而是在固定的范围内变化（统计学角度上说，其是平稳的）
杠杆效应：波动率对价格大幅上升和大幅下降的反应是不同的。
波动率模型/条件异方差模型
给资产收益率的波动率进行建模的模型叫做条件异方差模型。这些波动率模型试图刻画的数据有这样的特性： 它们是序列不相关或低阶序列相关的(比如股票的日收益率可能相关，但月收益率则无关)，但又不是独立的 。波动率模型就是试图刻画序列的这种非独立性。
定义信息集F(t-1)是包含过去收益率的一切线性函数，假定F(t-1)给定，那么在此条件下时间序列yt的条件均值和条件方差分别表示为：

F. GARCH模型测股票波动性需要什么数据

你只需下载股票每日历史价位就可以了。比方说你下载的是每日开盘价（用每日均价也是可以的），记为S1，S2， S3。。。然后，你需要把这些数字转换成价格日变化率，即（S2-S1）/S1, (S3-S2)/S2,...等等，然后把这组变化率数据导入Eviews, 按下面链接页面的步骤操作就可以，很容易的。
http://perso.fundp.ac.be/~mpetijea/MyEviews/Clips/clip17.html
加油。

G. 如何用garch模型预测出今后一个月的股票价格啊

模型在中国不行，国外的可以但也并不稳定，主要都是操盘手作怪

H. 什么是BEKK-MGARCH模型

如果题主明白ARCH或者GARCH模型是咋回事的话，那么MGARCH模型就是多变量形式，BEKK思想就是让所有的参数都以二次型的形式放进模型来确保所有的方差都是正的。这个主要是用来做波动性溢出效应。顾名思义，就是看变量的波动（variance）之间是否存在相关性。

garch模型分析股票

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