Analiza Portfelowa
Model Markowitza
Piotr Miszczyoski
SKN OPTEAM
Uniwersytet Łódzki
Plan prezentacji:
- Wstęp – Jak to się wszystko zaczęło…
- Podstawowe pojęcia. Stopa zwrotu, wariancja, kowariancja.
- Podstawowe założenia, idea modelu Markowitza.
- Model Markowitza dla portfela złożonego z dwóch aktywów.
- Model Markowitza dla portfela złożonego z wielu aktywów.
- Prosty przykład empiryczny. Rozwiązanie zadania Genio Szczęściarz.
- Wady i zalety modelu Markowitza.
- Podsumowanie – Jak się zabrad do budowy własnego modelu w MS Excel…
© Piotr Miszczyński
Wstęp
Analiza portfelowa powstała w latach 50’tych XX wieku. Jej fundamenty zostały
stworzone przez Harrego Markowitza, ekonomisty z University of Chicago.
Markowitz w swoich badaniach naukowych
dotyczących rynku akcji zauważył , że
współczesne mu wtedy modele oparte na
teorii
Present
Value
nie
uwzględniają
czynnika ryzyka.
Oparte na tym spostrzeżeniu późniejsze
badania doprowadziły go do stworzenia
podwalin
nowej
teorii
zwanej
alokacją
portfelową w warunkach niepewności.
Dziś popularnie zwaną analizą portfelową –
portfolio analisis.
© Piotr Miszczyński
•Markowitz, Harry M. (1952). "Portfolio Selection". Journal of Finance 7 (1): 77-91.
•Markowitz, Harry M. (1956). "The optimization of a quadratic function subject to
linear constraints". Naval Research Logistics Quarterly 3: 111-133.
•Markowitz, Harry M. (1959). Portfolio Selection: Efficient Diversification of
Investments. John Wiley & Sons, New Jersey. (reprinted in 1970 by Yale University
Press,
; second edition in 1991, Blackwell Publishing,
Wstęp
Markowitz przedstawił swoją teorię w poniższych publikacjach:
© Piotr Miszczyński
Wstęp
Na marginesie warto wspomnied, że Markowitz, na spółkę z Mertonem Millerem i
Williamem Sharpem, otrzymali w 1990 roku nagrodę Nobla z dziedziny nauk
ekonomicznych „za ich pionierski wkład w teorię ekonomii finansowej”.
Harry M. Markowitz
Merton H. Miller
William F. Sharpe
© Piotr Miszczyński
Podstawowe pojęcia
Stopa zwrotu
– jest to stosunek zysku, który przynosi dane aktywo, do
nakładów poniesionych na jego zakup. Jest to miara dochodu z aktywa.
R
t
– stopa zwrotu z aktywa w okresie t
P
t
– cena akcji w okresie t
D
t
– dywidenda wypłacona w okresie t
Wariancja -
jest miarą ryzyka. Im jest większa tym większe ryzyko inwestycji
w dane aktywo.
T
– długość szeregu stóp zwrotu
– średnia stopa zwrotu
© Piotr Miszczyński
Odchylenie standardowe
– także miara ryzyka,
łatwiejsza w interpretacji od wariancji.
Podstawowe pojęcia
Kowariancja
– jest miarą zależności kursu jednego aktywa z kursem
innego aktywa.
R
it
– stopa zwrotu z aktywa i w okresie t
R
jt
– stopa zwrotu z aktywa j w okresie t
Współczynnik korelacji – jest także miarą zależności jednego kursu
od drugiego, tyle że łatwiejszym w interpretacji.
Var
i
– wariancja stóp zwrotu z aktywa i
Var
j
– wariancja stóp zwrotu z aktywa j
Ujemna korelacja oznacza, że
gdy kurs jednego aktywa
rośnie to drugiego spada.
Dodatnia korelacja oznacza,
że gdy kurs jednego aktywa
rośnie to drugiego też rośnie.
© Piotr Miszczyński
Idea modelu Markowitza
Przyjmując, iż inwestorzy
charakteryzują się awersją do ryzyka,
należy przyjąć, że każdy wzrost
ryzyka z inwestycji w jedno aktywo
jest rekompensowany wzrostem
oczekiwanego zysku.
ryzyko
zysk
ryzyko
zysk
Markowitz zauważył, że gdy
jednocześnie inwestujemy w dwa
rodzaje akcji o różnym ryzyku to
jesteśmy w stanie zmniejszyć ryzyko
inwestycji. Krzywa przedstawia różne
proporcje aktywów w portfelu.
© Piotr Miszczyński
Idea modelu Markowitza
Dlaczego kombinacja dwóch rodzajów aktywów pozwala osiągnąć ten sam
zysk przy mniejszym ryzyku?
Wynika to ze
związków korelacyjnych pomiędzy aktywami. Jeżeli dwa
aktywa
są ze sobą ujemnie skorelowane to ich kombinacja w portfelu może
spowodować spadek ryzyka bez konieczności utraty zysku.
Gdy tracimy na spadku
wartości jednego aktywa to jednocześnie wzrasta
wartość aktywa ujemnie z nim skorelowanego co w zależności od stopnia
skorelowania powoduje
częściowe bądź całkowite pokrycie strat.
(Niestety w praktyce ten ostatni przypadek nie
występuje)
© Piotr Miszczyński
Idea modelu Markowitza
Z teorii Markowitza wynika, iż
istnieje duża ilość portfeli
efektywnych, ale tylko jeden z nich
daje minimalne ryzyko.
ryzyko
zysk
Portfel efektywny, to taki, dla
którego nie istnieje inny portfel o tej samej
oczekiwanej stopie zysku i mniejszym ryzyku oraz taki, dla
którego nie
istnieje inny portfel o tym samym ryzyku i
większej oczekiwanej stopie zysku.
(Jest to
tożsame z efektywnością w sensie Pareto)
Według Markowitza preferencją racjonalnego inwestora jest wybór portfela
efektywnego.
© Piotr Miszczyński
Model dla dwóch aktywów
x
i
– udział aktywów i w portfelu
x
j
– udział aktywów j w portfelu
W nawiasie znajduje się
ograniczenie zakładające
z góry ustaloną
minimalną stopę zwrotu
założoną przez
inwestora, oznaczoną
symbolem R
0
.
© Piotr Miszczyński
Model dla dwóch aktywów
Miniprzykład
Dane:
X
1
=0,5 (50%)
X
2
=0,5 (50%)
Var
1
=0,05
S
1
=0,2236 (tj. 22,36%)
Var
2
=0,045
S
2
=0,2121 (tj. 21,21%)
Corr
x1 x2
=-0,8
Celem jest wykazanie, że gdy dane są skorelowane to wariancja portfela jest
mniejsza od wariancji poszczególnych aktywów z osobna.
Var
portfolio
= x
1
2
*Var
1
+x
2
2
*Var
2
+2*x
1
*x
2
*S
1
*S
2
*corr
x1 x2
Var
portfolio
= 0,25*0,05+0,25*0,045+2*0,5*0,5*0,223607 *
0,212132 *-0,8=
=0,0125 +0,01125 -0,01897 =
= 0,004776
Ryzyko portfela mierzone odchyleniem standardowym
S
portfolio
= 0,069111 (tj. zaledwie 6,9%)
© Piotr Miszczyński
Model dla wielu aktywów
Można także skonstruować model dla wielu aktywów.
Daje to
możliwość dodatkowego zmniejszenia ryzyka przy niezmienionej
stopie zysku.
Poniższy rysunek pokazuje jak portfele względem aktywów dobranych
parami w modelach
dwuskładnikowych mają się do jednego portfela
złożonego ze wszystkich aktywów jednocześnie.
ryzyko
zysk
© Piotr Miszczyński
Model dla wielu aktywów
W ogólnym przypadku model Markowitza dla wielu
aktywów można zapisać następująco:
© Piotr Miszczyński
Model dla wielu aktywów
Lub w bardziej użytecznej formie macierzowej:
gdzie:
x
– kolumnowy wektor udziałów
kolejnych aktywów w portfelu
V
– macierz wariancji kowariancji
stóp zwrotu aktywów w portfelu
1
– kolumnowy wektor jedynkowy
0
– kolumnowy wektor zerowy
R
– wierszowy wektor
oczekiwanych stóp zwrotu dla
poszczególnych aktywów (średnie
stopy zwrotu w badanym okresie)
© Piotr Miszczyński
Przykład empiryczny
Pan Genio
Szczęściarz w swoje urodziny 10 kwietnia wygrał w loterii
znaczną sumę pieniędzy. Aby nie wydać wygranej kwoty postanowił
zainwestować. Pan Genio nie wiedział, że dane archiwalne o
notowaniach
spółek są dostępne w Internecie i stwierdził, że zacznie
spisywać z gazety notowania spółek. Ponieważ tata Pana Genia był
hutnikiem
więc chciał on zainwestować swoje pieniądze w spółki
przemysłu metalowego. 25 maja Pan Genio stwierdził, że ma
wystarczającą ilość danych by stwierdzić, że warto zainwestować w
spółki przemysłu metalowego. Ponieważ bał się zainwestować
wszystkich
pieniędzy w jedną spółkę by nie stracić pieniędzy, postanowił
zakupić akcje kilku spółek. Nie wiedział tylko w jakiej proporcji ma
zainwestować w dane spółki by zminimalizować ryzyko i jednocześnie
zarobić jak najwięcej.
Pomóż Panu Geniowi zbudować portfel inwestycyjny wykorzystując
model Markowitza i zebrane przez Pana Genia dane.
© Piotr Miszczyński
Przykład empiryczny
Dane zebrane przez Pana Genia
Za spółki przemysłu metalowego Pan Genio uznał poniższe 11 spółek.
1. Ferrum SA
2. Grupa Kęty SA
3. Hutmen SA
4. KGHM Polska Miedź SA
5. Koelner SA
6. Odlewnie Polskie SA
7. Stalexport SA
8. Stalprodukt SA
9. Śrubex SA
10. Toora Poland SA
11. Zetkama SA
© Piotr Miszczyński
Przykład empiryczny
Data
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
2007-04-11
34,4 191,5
33,8 112,9
62,5 10,05
5,69
1060 45,88 27,99 18,78
2007-04-12 32,95
186 30,78 113,6 62,65
9,71
5,43
1060 45,39 27,74
17,8
2007-04-13 33,49
187
30,5 111,8
63,5
9,85
5,56
1100
46,6
27,3
18,7
2007-04-16
33
187 26,97 117,9
64,4
9,8
5,58
1070 46,66
27,1
18,7
2007-04-17
32,3 190,5 26,98 118,1
62,4
9,8
5,65
1100 46,45 26,54
19,2
2007-04-18
32
191 25,65 116,8
64
9,91
7
1110
47,9 27,34
19
2007-04-19
31
193 24,62 114,7
62,9
9,77
6,85
1100 48,29 27,35 19,35
2007-04-20 31,98
195 25,63 116,7
64,4 10,29
7,21
1097 49,08
27
19,1
2007-04-23 31,48 197,8 23,88 117,5
64,4 10,38
8,28
1113
48,8
26,5 18,62
2007-04-24 31,45
196 24,14 112,8 65,85
10,3
8,05
1090
46,5
26
18,4
2007-04-25 31,46
197 24,24 109,8
70 10,35
7,71
1090 47,48
26,5
18,2
2007-04-26 32,69 199,1
24,6
108
70 10,53
7,62
1090
46,9
27 19,04
2007-04-27
32,4
203 25,75 105,5
69
10,8
7,13
1120
48,9
26,7 18,22
2007-04-30
32,2 195,1 25,37
107
68 10,69
7,06
1160 48,49
27 18,72
2007-05-02 32,45
201
26
109 71,85 10,75
7,4
1230 48,94 27,89 18,65
2007-05-04
36,5
205 26,05 112,1
72,5
11,2
7,95
1244 49,18 28,39 21,04
2007-05-07 37,05
205
28
113
72,5
10,8
8,02
1270 48,26 26,11 22,02
2007-05-08 34,25
210
27,9 109,1
72,5 10,06
7,39
1256 48,25
25,5 21,99
2007-05-09
36 213,5 27,42
112
70,4
9,9
7,31
1233
47,3
24,5
22
2007-05-10
32,6
210
26,5 107,5
67,5
9,8
6,92
1250
46,6
23,7
21,9
2007-05-11 34,47
213
25,8
106
68,3
9,75
7,24
1230 46,87
24,5
22
2007-05-14
34,5
214
26
105
70 10,16
7,22
1280
48,5
24,5 22,19
2007-05-15 33,55
209
26 103,9
68,9
9,9
7
1278 48,28
24,4 22,14
2007-05-16
33
206
27 102,1
69
9,89
6,75
1293 47,69 24,43
22
2007-05-17 32,45 207,8
27
100
69,5
9,63
6,45
1284 47,39
25
22,1
2007-05-18 31,87 212,9 26,21
99,1 69,05
9,66
6,31
1275
46,5 24,92 22,09
2007-05-21 32,49 213,5
25,7 103,5
71 10,45
6,53
1307
47,5
25,1
23
2007-05-22
32
213 26,01 106,2
72,8 10,21
6,6
1318
48 24,95
23,5
2007-05-23
34,2
210
26,2 105,3
74,5 10,06
6,8
1318 47,78
25 24,17
2007-05-24
33
210 26,05 104,7
75 10,09
7,39
1315
49 25,15
23,9
2007-05-25
32,5
210 26,34
105 74,75
9,9
7,19
1318
51,1
25,3
24,6
© Piotr Miszczyński
Przykład empiryczny
ROZWIĄZANIE
Wszelkie obliczenia były
prowadzone w arkuszu
kalkulacyjnym MS Excel.
Rozwiązanie otrzymano przy
pomocy dodatku Solver.
Z pomocą Solvera można
otrzymać strukturę portfela
odpowiadającą zminimalizowanej
wariancji portfela.
R
portfolio
= 0,001173 (tj.0,117%)
Var
portfolio
= 0,000109
S
portfolio
=0,0104 (tj. 1,04%)
Nazwa spółki
x
R
T
Ferrum SA
0,00%
-0,105%
Grupa Kęty SA
34,46%
0,321%
Hutmen SA
6,33%
-0,752%
KGHM Polska Miedź SA
19,85%
-0,215%
Koelner SA
1,53%
0,624%
Odlewnie Polskie SA
0,00%
-0,009%
Stalexport SA
0,00%
0,974%
Stalprodukt SA
17,77%
0,748%
Śrubex SA
2,39%
0,380%
Toora Poland SA
17,66%
-0,309%
Zetkama SA
0,00%
0,956%
© Piotr Miszczyński
Przykład empiryczny
Struktura portfela Pana Genia:
0,00%
35,99%
0,00%
5,71%
15,51%
0,00%
0,00%
27,12%
6,50%
1,21%
7,97%
Ferrum SA
Grupa Kęty SA
Hutmen SA
KGHM Polska Miedź SA
Koelner SA
Odlewnie Polskie SA
Stalexport SA
Stalprodukt SA
Śrubex SA
Toora Poland SA
Zetkama SA
© Piotr Miszczyński
Wady i zalety
Zalety:
-
model jest bardzo łatwy do zastosowania
(np. poprzez implementację w programie MS Excel)
-
jest punktem wyjścia dla innych modeli
(np. dla modelu Sharpe’a, zwanego także modelem CAPM)
Wady:
-
model zakłada, że inwestuje się w aktywa ryzykowne.
Można zastosować modyfikację polegającą na wymieszaniu
portfela akcji z inwestycją w obligacje.
-
opiera się na danych historycznych.
Pomocne mogą tu być metody symulacyjne i ekonometryczne
mogące służyć przy prognozowaniu danych, na podstawie
których rozwiązujemy model Markowitza.
© Piotr Miszczyński
Podsumowanie
•Należy zebrać dane z GPW.
Są one dostępne w internecie:
Najlepiej brać kursy zamknięcia (CLOSE)
Dla wygody obliczeń należy uporządkować dane od najstarszych do najmłodszych w kolumnach
umieszczając kolejne spółki.
(Uwaga, należy sprawdzić czy dane są poprawnie ułożone względem dat)
•Należy obliczyć dzienne stopy zwrotu dla wszystkich spółek.
•Następnie należy wyliczyć średnie z dziennych stóp zwrotu dla całego okresu próby.
•Należy stworzyć Macierz wariancji-kowariancji stóp zwrotu za pomocą funkcji =KOWARIANCJA
•Następnie tworzymy wektor udziałów. Na początek wpisujemy ręcznie równe udziały (np. dla 10 spółek
będzie to dziesięć komórek z wartością 10%)
•W jednej z komórek należy obliczyć wariancje portfela działaniem na macierzach.
•Obliczeń dokonujemy przy pomocy dodatku Solver.
Minimalizowaną komórką celu jest wariancja portfela. Komórki zmieniane to udziały poszczególnych akcji.
Należy dodać ograniczenie, że suma udziałów jest równa 100%.
Jak się zabrać do budowy własnego modelu w MS Excel…
© Piotr Miszczyński
Podsumowanie
Źródła książkowe:
-
Trzaskalik T. (red), „Metody wielokryterialne na polskim rynku
finansowym”, PWE Warszawa, 2006
-
Jajuga K, Jajuga T. „Inwestycje”, PWN, 2005
-
Luenberger D.G., „Teoria inwestycji finansowych”, PWN, 2003
Źródła internetowe:
-Wikipedia the free encyklopedia - http://en.wikipedia.org
-Oficjalna strona fundacji Nobla -
- money.pl
- www.parkiet.com
© Piotr Miszczyński
Dziękuję za uwagę
Piotr Miszczyoski
SKN OPTEAM
Uniwersytet Łódzki
www.opteam.uni.lodz.pl
Studenckie Koło Naukowe Wspomagania Decyzji Gospodarczych