SECRET
SECRET личный блог
17 октября 2017, 10:57

Задачка по теории вероятностей

Всем привет!

Предлагаю поломать голову над следующей задачкой. Ее решение вполне применимо в трейдинге и возможно кому-то поможет.

Имеется N случайных величин (СВ), распределенных по нормальному закону. Каждая из них имеет отрицательную корреляцию K одновременно со всеми остальными СВ. Необходимо найти минимальное возможное значение K и построить график K(N). Дополнительно можно построить график корреляции между суммой N-1 CВ и оставшейся СВ.
45 Комментариев
  • baron_samedi
    17 октября 2017, 11:07
    спасибо огромное.
    недавно думал о подобном, а Вы так четко сформулировали...
    Это мне напоминает кажется формулы Эйнштейна  и вероятности частиц… ;-))))
  • maxman
    17 октября 2017, 11:15
    Как-то некорректно поставлена задача. Когда говорят о взаимо-корреляционной функции или авто-корреляционной функции, то имеется ввиду как раз функция (набор СВ), но ни как не о числе. Если у вас нормальное распределение (Гаусов купол) то как каждое конкретное число может иметь отрицательную корреляцию относительно любого другого числа? 

    Хорошую генерацию последовательностей с наименьшей величиной взаимной корреляции (одной последовательности относительно другой последовательности) дают коды Голда. 
      • maxman
        17 октября 2017, 11:51
        SECRET, 
        автокорреляция это когда следующее приращение зависит от предыдущего во временном ряде. 
        Автокорреляция это свертка функции (временного ряда) со своей копией, сдвинутой на N отчетов K=f(x)*f(x-i). Каждое i дает свое значение автокорреляционной функции. Если система динамическая и на вход поступают новые значения временного ряда и вы пересчитываете автокорреляцию, то да следующее приращение автокоррелционной функции зависит от предыдущего, так как эти отчеты используются в расчете.   

        Все же не понятно, что именно вам нужно. Значение автокорреляционной функции зависит от самих СВ и больше ни от чего, вы можете только сдвижку менять, при определенной сдвижке вы можете получить локальный минимум корреляции, который при получении следующего СВ может уже и не быть локальным минимумом. 
        Соответственно, вы хотите синтезировать некую функцию корреляция которой с исходными СВ будет минимальна или что? 


  • Sergey Pavlov
    17 октября 2017, 11:19
    Чего автор этим предложением-то хотел сказать?:))
    Каждая из них имеет отрицательную корреляцию K одновременно со всеми остальными СВ.
    Сперва придется решить задачку по русскому языку, а уж потом по ТВ.
  • _sk_
    17 октября 2017, 11:21
    1) Теория вероятностЕЙ, конечно же. (UPD: Спасибо, что исправили).

    2) Судя по всему, в условие надо дописать, что отдельные величины Xi имеют одинаковые математические ожидания EXi и дисперсии Var Xi.

    3) Без ограничения общности считаем, что математическое ожидание каждой из величин равно 0 и дисперсия совпадает со вторым моментом E Xi^2 и равна 1, тогда корреляция равна математическому ожиданию произведения двух таких случайных величин r = E XiXj. Сумма S = X1+...+XN величин имеет неотрицательный второй момент E S^2 >= 0, который равен N*EX1^2 + N*(N-1)*EX1X2 = N*1 + N*(N-1)*r, откуда r >= -1/(N-1).

    4) Наверное, надо ещё доказать, что существует многомерное нормальное распределение, для которого это равенство достигается. В этом случае K(N) = -1/(N-1) — график гиперболы.

    5) Самое сложное — теперь придумать этому применение в трейдинге. :)
      • tores
        25 октября 2017, 07:40
        SECRET, есть другое решение. Пусть есть N случайных чисел x1, х2, ..., Хn нормально распределенных и с мат ожиданием 0 и дисперсией 1. Пусть корреляция между ними одинакова  и равна К. Пусть есть СВ Y — нормально распределенная и с корреляцией со всеми Xn равной тоже К. Найдем корреляцию суммы Х1+Х2+...+Хn и Y => r =( E[(X1+..+Xn)*Y] — E(X1+...+Xn)*EY ) / корень(D(X1+..+Xn)*D(Y)).
        Упростим выражение:
        1) E[(X1+..+Xn)*y] = Е(X1*Y)+E(X2*Y)+...+E(Xn*Y) = K+K+...+K=N*K
        2) E(X1+...+Xn)*EY = 0, т.к. EY =0
        3) D(X1+..+Xn)*D(Y) = D(X1+..+Xn)*1= D(X1)+...+D(Xn)+2*K*N!/(N-2)!/2! => D(Xn) =1 => N+K*(N-1)*N

        Тогда получаем упрощенное выражение:
        r=N*K/корень(N+K*(N-1)*N) = корень(N/(1+K(N-1)))*K
        Известно что r>=-1 тогда:
        корень(N/(1+K(N-1)))*K >=-1, возведем в квадрат обе части:
        N/(1+K*(N-1))*K^2>=1
        N*K^2-(N-1)*K-1>=0, решаем квадратное уравнение относительно К и получаем корни:
        K=1, K=-1/N.

        Таким образом r>=-1 при К>=-1/N для СВ Х1, Х2, ..., Хn и Y.
        Если сделать замену Y=Xn+1 то K>=-1/(Nn+1  -  1)






  • God
    17 октября 2017, 11:29
    А разве тут N может быть больше 2?
  • tores
    17 октября 2017, 11:57
    ну во-первых корреляционная матрица должна быть положительно определенной
  • rvins
    17 октября 2017, 12:01
    Не понимаю как тут N может быть больше 2. 
    • Bigorent.Ru
      17 октября 2017, 12:09
      rvins, дак наверно многомерная случайная величина
  • Wasiliew Wasilij
    17 октября 2017, 12:16
    Какое значение у автора более минимальное: -0,000001 или -10000000?
      • Wasiliew Wasilij
        17 октября 2017, 20:44
        SECRET, а почему не -1?!
          • Wasiliew Wasilij
            18 октября 2017, 21:34
            SECRET, но вопрос-то в теме про корреляцию?)
  • Eskalibur
    17 октября 2017, 12:52
    "  неотрицательный второй момент E S^2 >= 0, который равен N*EX1^2 + N*(N-1)*EX1X2 = N*1 + N*(N-1)*r   "

    откуда такая формула второго момента, у нас же N СВ.
  • Eskalibur
    17 октября 2017, 12:55
     E S^2 >= 0, который равен N*EX1^2    вот такой будет второй момент
      • Eskalibur
        17 октября 2017, 13:13
        SECRET, теперь ясно. 
  • tores
    17 октября 2017, 12:57
    Получилось так:
    />
    N K
    2 -1
    3 -0,5
    4 -0,33
    5 -0,25
    6 -0,2

    Получается график гиперболы в IV четверти декартовой системы координат, где по х — число используемых случайных величин и у- корреляция между СВ.
    • tores
      17 октября 2017, 12:57
      Max, вроде не сложная задача, а какой толк то от нее?
        • tores
          17 октября 2017, 13:47
          SECRET, спасибо за интересную задачу. посмотрел решение второй части задачи, попробовал посчитать корреляцию суммы N-1  для N=3 и N=4. Получилось что корреляция суммы N-1 СВ c СВ номер N составляют около 99% и 98%. В целом смысл улавливается, если есть три актива с отрицательной корреляцией, цены или дельта цена которых отрицательно коррелируют, то сумма изменений цен двух активов будет практически функциональной  зависимостью от изменения цены третьего актива.
        • robomakerr
          21 октября 2017, 12:31
          SECRET, 
          «Каждая из них имеет отрицательную корреляцию K одновременно со всеми остальными»
          а как такое возможно вообще? может имелось в виду «нулевую»?
    • Eskalibur
      17 октября 2017, 13:02
      Max, прям точно K(N) = -1/(N-1)
      • tores
        17 октября 2017, 13:18
        Eskalibur, да, так получается
  • Niktesla (бывш. Бабёр-Енот)
    17 октября 2017, 14:21
    Дожили...
    SECRET походу решил в портфельное инвестирование удариться… 
    • ves2010
      17 октября 2017, 19:27
      Бабёр-Енот, скорее всего он выбирает одну из нескльких бумаг для торговли либо один из нескольких вариантов настроек

Активные форумы
Что сейчас обсуждают

Старый дизайн
Старый
дизайн