Kursprognose mittels nichtlinearer Regression (MLP) vs. linearer Regression (OLS) am Beispiel der wöchentlichen Rendite des Dow Jones EURO STOXX 50
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Christoph Obenhuber
- Abgabedatum: Mai 2003
- Umfang: 120 Seiten
- Dateigröße: 905,3 KB
- Note: 1,0
- Institution / Hochschule: Wirtschaftsuniversität Wien Österreich
- ISBN (eBook): 978-3-8324-7536-9
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-7536-9 P - ISBN (CD) :978-3-8324-7536-9 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Obenhuber, Christoph Mai 2003: Kursprognose mittels nichtlinearer Regression (MLP) vs. linearer Regression (OLS) am Beispiel der wöchentlichen Rendite des Dow Jones EURO STOXX 50, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Zeitreihenmodelle, Prognoseverfahren, Künstliche Intelligenz, Optimierungsverfahren, Financial Time Series Analysis
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Diplomarbeit von Christoph Obenhuber
Zusammenfassung:
Die vorliegende Arbeit soll einerseits einen kurzen Überblick über Konzepte der quantitativ orientierten Finanzanalyse geben, andererseits im Speziellen die Möglichkeiten der nichtlinearen Regression zur Kursprognose im Vergleich zur linearen Regression behandeln.
Quantitative Verfahren zur Vorhersage von Aktienkursen, Wechselkursen oder anderer Kapitalmarktgrößen haben in den letzten Jahren vor allem vor dem Hintergrund fallender Kurse an den internationalen Kapitalmärkten und dem abnehmenden Vertrauen der Anleger in Analystenmeinungen an Bedeutung gewonnen. Nachdem in den Jahren des Internethypes in blindem Vertrauen auf die euphorischen Einschätzungen der großen Investmenthäuser in die Firmen der New Economy investiert wurde, folgten mit dem Platzen der Spekulationsblase für einen Großteil der Kleinanleger, aber auch für institutionelle Investoren massive Vermögensverluste. Als Folge dessen wurde der Ruf nach quantitativen Verfahren der Finanzanalyse, mit denen sich unabhängig von subjektiven Einschätzungen zukünftige Kursentwicklungen prognostizieren lassen, wieder laut.
Im Folgenden soll gezeigt werden, welche Verfahren der quantitativen Finanzanalyse zur Verfügung stehen und welchen Beitrag zur Kursprognose die nichtlineare Regression bzw. die lineare Regression, beide in der Praxis verwendete Vertreter quantitativer Analyseverfahren, leisten können. Schwerpunktmäßig wird in dieser Arbeit Erstere behandelt, da das bisher in der Finanzanalyse dominierende und am häufigsten eingesetzte Verfahren, nämlich die lineare Regression, meist wenig zufriedenstellende Ergebnisse geliefert hat und folglich die Vermutung nahe legt, dass bei der Kursprognose die Aufdeckung nichtlinearer Zusammenhänge von großer Bedeutung ist. Ein „neuerer Ansatz“ zur Modellierung nichtlinearer Abhängigkeiten stellt in diesem Zusammenhang die Anwendung Künstlicher Neuronaler Netze dar, wobei in der vorliegenden Arbeit die Perceptrons, eine Familie der Neuronalen Netze, näher behandelt werden. Neben der theoretischen Abhandlung der wichtigsten Methoden soll an Hand einer Fallstudie die praktische Anwendbarkeit untersucht werden. Sowohl mittels nichtlinearer als auch mittels linearer Regression wird versucht, die wöchentlichen Renditen des europäischen Aktienindexes Dow Jones EURO STOXX 50 zu prognostizieren bzw. die Güte der erhaltenen Prognosen gegenüberzustellen.
Inhaltsverzeichnis:
| 1. | Einleitung und Überblick | 6 |
| 2. | Überblick über die Methoden der Finanzanalyse | 9 |
| 2.1 | Thematik und Begriffsdefinitionen | 9 |
| 2.2 | Eigenschaften von Finanzmarktzeitreihen | 9 |
| 2.2.1 | Verteilungseigenschaften | 10 |
| 2.2.2 | Stationarität | 11 |
| 2.3 | Die These effizienter Kapitalmärkte und Prognostizierbarkeit | 11 |
| 2.4 | Instrumente der Finanzanalyse | 12 |
| 3. | Lineare Finanzanalyse | 13 |
| 3.1 | Grundkonzepte des ARIMA-Ansatzes | 13 |
| 3.1.1 | AR(p)-Modelle | 14 |
| 3.1.2 | MA(q)-Modelle | 14 |
| 3.1.3 | ARMA(p,q)-Modelle | 15 |
| 3.1.4 | ARIMA(p,d,q)-Modelle | 15 |
| 3.1.5 | Identifikation von AR(p)- und MA(q)-Modellen | 16 |
| 4. | Nichtlineare Finanzanalyse | 17 |
| 4.1 | Instrumente der nichtlinearen Analyse | 17 |
| 4.2 | Nichtlineare Testverfahren | 18 |
| 4.2.1 | Überblick | 18 |
| 4.2.2 | BDS-Test | 18 |
| 4.3 | Nichtlineare Modellierungsverfahren | 18 |
| 4.3.1 | Nichtlineare Prozesse | 18 |
| 4.3.2 | Nichtlineare autoregressive Modelle (NLAR-Modelle) | 19 |
| 4.3.3 | Modellierung von Heteroskedastizität | 19 |
| 4.3.3.1 | ARCH-Modelle | 20 |
| 4.3.3.2 | GARCH-Modelle | 21 |
| 4.3.3.3 | Erweiterungen des ARCH-Modells | 21 |
| 4.3.4 | Threshold Autoregressive Modelle (TAR-Modelle) | 22 |
| 4.3.5 | Modellbildung mittels Künstlicher Neuronaler Netze | 23 |
| 5. | Regressionsanalyse | 23 |
| 5.1 | Problemstellung | 23 |
| 5.2 | Die Regression in der Finanzanalyse | 24 |
| 6. | Lineare Regression | 25 |
| 6.1 | Das ökonometrische Grundmodell | 25 |
| 6.2 | Prämissen der Linearen Regression | 27 |
| 6.2.1 | Linearität der Regressionsgleichung | 28 |
| 6.2.2 | Erwartungswert Null der Residuen | 28 |
| 6.2.3 | Homoskedastizität der Residuen | 28 |
| 6.2.4 | Keine Autokorrelationen in den Residuen | 28 |
| 6.2.5 | Normalverteilte Residuen | 29 |
| 6.2.6 | Keine Multikollinearität zwischen den Regressoren | 29 |
| 6.3 | Schätzung der Regressionsfunktion mittels „Ordinary Least Squares“ (OLS-Schätzung) | 29 |
| 6.4 | Güteeigenschaften der OLS-Schätzung | 33 |
| 7. | Nichtlineare Regressionsanalyse | 34 |
| 7.1 | Einleitung und Überblick | 34 |
| 7.2 | Linearisierung nichtlinearer Funktionen | 35 |
| 7.3 | Nichtlineare Kleinste-Quadrate-Schätzung | 36 |
| 7.4 | Nichtlineare Regression mittels Künstlicher Neuronaler Netze (KNN) | 38 |
| 7.5 | Künstliche Neuronale Netze (KNN) | 39 |
| 7.5.1 | Einführung | 39 |
| 7.5.2 | Geschichte Neuronaler Netze | 41 |
| 7.5.3 | Aufbau Künstlicher Neuronaler Netze | 42 |
| 7.5.3.1 | Zellen als zentrales Element | 42 |
| 7.5.3.2 | Bestandteile Künstlicher Neuronaler Netze | 43 |
| 7.5.4 | Klassifizierung Künstlicher Neuronaler Netzwerke | 45 |
| 7.5.5 | Anwendungsmöglichkeiten Künstlicher Neuronaler Netze | 46 |
| 7.5.6 | Künstliche Neuronale Netze für finanzanalytische Aufgabenstellungen | 47 |
| 7.6 | Nichtlineare Regression mittels Multi-Layer Perceptrons (MLP) | 49 |
| 7.6.1 | Das Single-Layer Perceptron (SLP) | 49 |
| 7.6.1.1 | Propagierungsfunktion | 52 |
| 7.6.1.2 | Aktivierungsfunktion | 52 |
| 7.6.1.3 | Outputfunktion | 55 |
| 7.6.1.4 | Das Single-Layer Perceptron als Regressionsmodell | 55 |
| 7.6.2 | Das Multi-Layer Perceptron | 57 |
| 7.6.2.1 | Das Multi-Layer Perceptron als Regressionsmodell | 59 |
| 7.6.2.2 | Lernen in Neuronalen Netzen | 61 |
| 7.6.2.2.1 | Grundvarianten von Lernregeln | 63 |
| 7.6.2.2.2 | Hebbsche Lernregel | 64 |
| 7.6.2.2.3 | Delta-Regel | 65 |
| 7.6.2.2.4 | Backpropagation-Regel | 65 |
| 7.6.3 | Backpropagation | 65 |
| 7.6.3.1 | Backpropagation-Lernprozess | 67 |
| 7.6.3.2 | Prinzip des Gradienten(abstiegs)verfahrens | 68 |
| 7.6.3.3 | Prinzip des Gradientenverfahrens neuronaler Netze | 69 |
| 7.6.3.4 | Herleitung der Backpropagation-Regel | 70 |
| 7.6.3.5 | Probleme des Lernverfahrens Backpropagation | 71 |
| 8. | Modellbildung | 72 |
| 8.1 | Einleitung | 72 |
| 8.2 | Analyse der Problemstruktur | 73 |
| 8.3 | Selektion relevanter Einflussgrößen | 74 |
| 8.3.1 | Allgemeines | 74 |
| 8.3.2 | Auswahl der Daten | 75 |
| 8.3.3 | Länge und Frequenz der verwendeten Zeitreihen | 76 |
| 8.3.4 | Weitere Überlegungen | 77 |
| 8.4 | Aufbereitung der Daten | 77 |
| 8.4.1 | Transformation der Daten | 77 |
| 8.4.2 | Lagstruktur der Daten | 78 |
| 8.5 | Spezifikation und Schätzung des Prognosemodells | 79 |
| 8.6 | Overfitting-Problematik | 80 |
| 8.7 | Überprüfung der Prognosegüte | 82 |
| 8.8 | Regressionsdiagnostik | 83 |
| 8.8.1 | Globale Prüfung der Regressionsfunktion | 84 |
| 8.8.1.1 | Bestimmtheitsmaß und Korrelationskoeffizient | 84 |
| 8.8.1.2 | Korrigiertes Bestimmtheitsmaß | 86 |
| 8.8.1.3 | Prüfung der Regressionskoeffizienten | 87 |
| 8.8.1.4 | Test der Annahmen des Regressionsmodells | 88 |
| 8.8.1.4.1 | Autokorrelation in den Residuen | 89 |
| 8.8.1.4.2 | Heteroskedastizität der Residuen | 90 |
| 8.8.1.4.3 | Normalverteilung der Residuen | 91 |
| 8.8.1.4.4 | Multikollinearität | 92 |
| 8.8.2 | Anwendung des Modells und Test gegen einen Benchmark | 93 |
| 9. | Fallstudie EURO STOXX 50 | 94 |
| 9.1 | Einleitung | 94 |
| 9.2 | Verwendete Software | 95 |
| 9.2.1 | ECANSE | 95 |
| 9.3 | Analyse der Problemstruktur und Wahl des geeigneten Prognoseinstrumentes | 95 |
| 9.4 | Selektion relevanter Einflussgrößen | 96 |
| 9.5 | Spezifikation und Schätzung des Prognosemodells | 98 |
| 9.5.1 | Spezifikation und Schätzung des linearen Regressionsmodells | 98 |
| 9.5.2 | Spezifikation und Schätzung des nichtlinearen Regressionsmodells | 99 |
| 9.6 | Überprüfung der Prognosegüte | 102 |
| 9.6.1 | Bestimmtheitsmaß | 103 |
| 9.6.2 | Hitrate | 104 |
| 9.6.3 | Test der Annahmen des Regressionsmodells | 105 |
| 9.6.3.1 | Autokorrelation in den Residuen | 105 |
| 9.6.3.2 | Heteroskedastizität der Residuen | 106 |
| 9.6.3.3 | Normalverteilung der Residuen | 107 |
| 9.6.3.4 | Multikollinearität | 108 |
| 9.6.4 | Anwendung der Modelle und Test gegen einen Benchmark | 109 |
| 10. | Resümee und Ausblick | 111 |
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Link zur Arbeit:
http://www.diplom.de/ean/9783832475369
Arbeit zitieren:
Obenhuber, Christoph Mai 2003: Kursprognose mittels nichtlinearer Regression (MLP) vs. linearer Regression (OLS) am Beispiel der wöchentlichen Rendite des Dow Jones EURO STOXX 50, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Zeitreihenmodelle, Prognoseverfahren, Künstliche Intelligenz, Optimierungsverfahren, Financial Time Series Analysis



