金融工程讲稿(第三章CAPM模型)

1第三章两基金分离定理与资本资产定价模型第二节资本资产定价模型（CAPM）资本资产定价模型（CAPM）是近代金融学的奠基石。1952年，马柯维茨（HerryM.Markowitz）在其博士论文《投资组合的选择》一文中首先提出建立现代资产组合管理的理论，12年后，威廉·夏普（WilliamSharpe）、约翰·林特纳（JohnLintner）与简·莫辛（JanMossin）将其发展成资本资产定价模型。马科维茨投资组合理论的中心是“分散原理”，他应用数学上的二维规划建立起一整套理论模型，系统地阐述了如何通过有效的分散化来选择最优投资组合的理论与方法。马科维茨的理论有一定的局限性：偏重于质的分析而缺乏量的分析，无从知道证券该分散到何种程度才能达到风险和收益的最佳组合。夏普在此基础上对证券市场价格机制进行了积极深入的研究，于1964年建立了资本资产定价模型，较好地描述了证券市场上人们的行为准则，使证券均衡价格、证券收益——风险处于一种清晰的状态。该模型的重要意义是将数学引入了理性投资分析，为金融市场的发展和规范提供了依据。它所涉及到的数学理论并不是很复杂的，用一些积分和概率论的基础知识就可以解决，但它后来的发展远远超过了这些。一、资本市场线若不考虑无风险证券，符合正确投资策略的优化组合在有效组合边界上。加入无风险证券后，新的最优化组合的点一定落在连接fr点和包含所有可能的有风险组合的双曲线所围区域及其边界的某一点的直线上。如图1，效用值最大的半直线一定是和有效组合边界相切的那一条。图11、资本市场线的定义与有效组合边界相切的那一条半直线构成了无风险证券和有风险资产组合的有效边界，这条半直线就被称为资本市场线（CAL—capitalmarketline）。因为有系统风险存在，最小方差组合A点不是无风险的，所以有结论：（1）有效组合边界和代表预期收益率大小的纵坐标轴不接触；（2）A点的预期收益率高于无风险利率fr，即A点要高于代表无风险证券收益、落在纵轴上的坐标点BRE(r)rfMAP02fr。当考虑无风险证券后，根据市场是否允许卖空无风险利率，新的有效组合将分成以下两种情况进行讨论：（1）不允许卖空无风险利率时，资本市场线frM和原来的有效组合边界MB部分构成新的有效组合。（2）允许卖空无风险利率时，资本市场线frMR构成新的有效组合。资本市场线在切点M右上方包含的投资组合，是卖空了无风险证券（即以无风险利率贷款）后，将所得的资金投资于M点所代表的有风险资产组合。设MrE和M分别为M点所代表的有风险资产组合的预期收益率和标准差，有风险资产组合的投资资金比例为M，则投资于无风险证券的资金比例为M1。那么加上无风险证券后的预期收益率和标准差PrE和P为：PMfMfPrrErrE(1)MMP(2)(1)式即为通过无风险利率点fr与市场组合点M的资本市场线的方程。其斜率MfMrrE就是夏普比（Sharpe’sratio），表示单位市场风险的超额收益率，夏普比越大越好。2、两基金分离定理依然成立其中一项基金是无风险证券，另一项是切点M代表的有风险资产的组合。3、结论（1）资本市场线上任何一点所代表的投资组合都可以由一定比例的无风险证券和M点所代表的有风险资产组合生成。（2）最佳投资设计方案与投资者的收益/风险偏好无关，投资者的收益/风险偏好体现在组合中无风险证券所占的比重。4、应用只要找到切点M代表的有风险资产的组合，再加上无风险证券，就能生成最佳投资方案。二、市场组合1、市场组合的定义市场组合就是一个缩小了的市场盘子，它包含市场上存在的所有资产，且组合中各种资产的比例和市场上每种资产的总市值占所有资产总市值的比例相同。有风险资产的市场组合是从市场组合中拿掉无风险证券后的组合。在图1中，资本市场线与有风险资产的有效组合边界的切点M所代表的资3产组合就是有风险资产的市场组合。（1）任何市场上的资产都必然被包含在M点所代表的资产组合里。（2）当市场均衡时，对任何一种资产都不会有过度的需求和过度的供给。2、指数化投资指数化投资是成熟证券市场的一种重要的投资方法，即完全按照证券价格指数所包含的证券构建投资组合来进行投资。构筑指数化投资的步骤：（1）按照市场的组成比例构筑有风险资产的组合；（2）将资金按照投资者的收益/风险偏好分投到无风险证券和所构筑的有风险市场组合中。指数化投资在选取目标跟踪指数的时候通常有两个基本要求，一是对其构成基本个体的要求，即对构成指数的成份股的具体要求，需要其具有良好的流动性、收益平稳性、样本稳定性、行业及市场代表性和未来成长性等；二是对目标指数作为一个整体的要求，需要目标指数能及时反映市场平均走势，指数波动程度小，走势平稳抗操纵，能具有较低的跟踪成本和较小的跟踪误差等等。主动性投资不仅风险高，而且收益低；而指数化投资的多样化组合能够降低风险。指数化投资策略提供的是市场平均回报。而积极的投资策略是争取获得高于市场平均回报的收益，即击败市场，这只有在市场本身存在缺陷时才能实现。如果市场是充分有效率的，击败市场就是不可能的。三、资本资产定价模型（CAPM）资本资产定价模型讨论的是单项有风险资产在资本市场上的定价问题，该模型建立在一系列较为严格的假设条件下。（一）假设条件1、投资者通过投资组合在某一段时期内的预期收益率和标准差来评价这个投资组合。用收益率的期望来衡量收益的好坏，用方差来度量风险的大小，所以也称为均值—方差证券组合模型。2、投资者永不满足，而且厌恶风险，其原则是收益一定时，风险最小化（单位收益的风险最小），风险一定时，收益最大化（单位风险的收益最大）。3、市场处于完善的竞争状态——存在许多投资者，且每位投资者的财富份额都很小，所以投资者都是价格的接受者，不具备“做市”的力量。4、所有投资者都有相同的投资期限，只计划持有投资资产一个相同的周期，他们只关心投资计划期内的情况，不考虑计划期以后的事情。5、投资者只能交易公开交易的金融工具如股票、债券等，不把人力资本（教育）、私人企业、政府融资项目等考虑在内。6、容许卖空无风险证券，即投资者可以不受限制地以固定的无风险利率借贷。7、所有的投资工具都可以无限分割，如果投资者愿意，他可以单独买卖资产的任何一部分。8、市场环境无摩擦——无税和无交易成本。9、对于所有投资者而言，信息是免费的，而且是立即可得的。10、所有投资者的行为都是理性的，都遵循马柯维茨的投资组合选择模型来优化自己的投资行为。11、一致性预期——所有的投资者都以相同的观点和分析方法来对待各种投资工具，对所交易的金融工具未来收益现金流的概率分布、预期值和方差等都有相同的估计。4（二）资本资产定价模型任何单个风险证券都是非有效的证券，其总风险可以分解为系统风险（整个市场变动引起的资产变化的可能性）和非系统风险（单纯由某个资产本身的特点造成资产价格波动的可能性）。非系统风险可通过多样化投资来减少或消除，而系统风险难以通过分散投资的方法加以规避。若市场上共有n项有风险资产，市场组合的预期收益率为MrE，市场组合的方差niiMiMM12，第i项资产与市场组合的协方差njijjMiM1，则第i项资产的预期收益率iMMfMfirrErrE2。令2MiMi，称为第i项资产的系数，则fMifirrErrE。在市场均衡的条件下，每项资产和投资组合都必定位于以预期收益率rE为纵轴，为横轴的一条向右上方倾斜的直线上，这条反映rE和关系的直线就是证券市场线（SML—securitymarketline）。由于市场投资组合是有效率的，因而证券市场线必经过这样一点，其值为1，预期收益率为MrE，即证券市场线必经过MrE,1点。另外，它也经过点fr,0，两点相连即得到如图2所示的证券市场线。图2资本市场线与证券市场线的区别：1、横坐标不同。资本市场线的横坐标是投资组合的标准差，而证券市场线的横坐标是系数。2、意义不同。资本市场线反映的是有效投资组合预期收益率与风险之间的1.0E(r)rfME(rM)0SML5均衡关系，风险溢价是组合标准差的函数；而证券市场线反映的是单个风险证券或证券组合预期收益率与风险衡量指标系数之间的均衡关系。CAPM的结论是建立在均衡市场基础上的，现实中单个证券或证券组合所代表的点并不严格地落在SML上，而是分布在它周围。这被认为是证券价格出现偏差的情况：位于SML上方的点，表示证券的价格被低估了，投资于这样的证券可获得额外的收益；位于SML下方的点，表示证券的价格被高估了，投资于这样的证券获得的收益率将低于预期收益率。（三）关于系数的讨论系数的一个重要性质是具有线性可加性，即在一个包含n项资产的投资组合里，各项资产的比重是i，系数是i，则组合的系数为niii1。一项资产的风险补偿应当是它的系数乘以有风险资产的市场组合的风险补偿。1、0，该资产的收益率变化与市场同向。（1）1时，该资产的价格波动大于市场的平均价格波动，风险补偿大于市场组合的风险补偿，若市场收益率上升，该资产的收益率上升的幅度比市场平均水平高；若市场收益率下降，其收益率下降的幅度也比市场平均水平高。（2）10时，该资产的价格波动小于市场的平均价格波动，风险补偿小于市场组合的风险补偿，若市场收益率上升，该资产的收益率上升的幅度比市场平均水平低；若市场收益率下降，其收益率下降的幅度也比市场平均水平低。2、0，该资产的收益率变化与市场反向。这就意味着在市场收益率上升时，投资者应当选择投资于系数大于1的资产，而当市场收益率下降时，投资者应当选择投资于系数小于1的资产，以最大化其投资收益。（四）模型评价资本资产定价模型独特的优点是简单和明确，为解决单项资产的价格问题提供了简便的方法，在诸多重要应用中有很高的精确度。具体来说：（1）用系数来确定单项资产所包含的系统风险量；（2）通过市场组合的概念求出了风险的市场价格fMrrE（SML的斜率）；（3）将单项资产的系统风险和风险的市场价格联系在一起，从而得出了在均衡市场条件下计算单项资产价值的标准化公式。6然而自从该模型在理论上确立后，在大量的实践中，遭遇到巨大的挑战和质疑。总的来说，资本资产定价模型的缺陷有以下几点：（1）建立在严格的假定条件的基础之上，跟现实脱离太远，即使在欧美这样较为成熟的市场条件下进行检验，都不具有适用性，更不用说在证券市场发展很不成熟、根本没有达到完全市场条件的中国了。因此，它得出的结论也仅仅是指导性的；（2）把收益率当作随机变量，因此其理论基础之一就是随机漫步理论(或称效率市场理论)，那么其缺陷至少也会来源于随机漫步理论本身的不足；（3）该模型只研究市场的均衡状态。众所周知，证券市场特别是股市的波动幅度是相当大的，影响因素也很多，即证券市场处于不均衡状态之中，而且证券价格也不一定总是由不均衡向均衡运动，故资本资产定价模型在实际中并不能给出准确的买卖时机。（4）模型是一阶段的，没有考虑当交易可以不断发生时的情况。尽管资本资产定价模型同实证检验并不完全一致，但是以夏普为首的金融经济学家已经把理性预期和效率市场理论作为一种研究原则或工具，并对金融资产和投资组合的风险衡量作了深入的研究，提出了单个金融资产预期收益率与其系统性风险值的均衡关系，从而导出了各种资产根据其系统性风险定价的资本资产定价模型。应该说，他们的工作是建设性的，把马科维茨的研究向前推进了一大步。正是因为如此，夏普和马科维茨同时获得1990年诺贝尔经济学奖，这是证券研究领域首次获此殊荣，也是世人对他们在确定均衡价格模型的有效性方面所作的工作给予的肯定。（五）模型修正资本资产定价模型被称为投资界的重要定律，它在受到广泛赞同的同时也受到极大的质疑。国内理论界和投资界都很关注其实际应用问题。当上述的假设条件不满足时，就要考虑对模型进行修正。1、布莱克（Black）CAPM如果市场上没有无风险资产，那么资本资产定