Volatility forecasting in financial markets is an important issue because it is directly related to the profit of return. The volatility is generally modeled as time-varying conditional heteroskedasticity. A generalized autoregressive conditional heteroskedastic (GARCH) model is often used for modeling; however, it is not suitable to reflect structural changes (such as a financial crisis or debt crisis) into the volatility. As a remedy, we introduce the Markov regime switching GARCH (MRS-GARCH) model. For the empirical example, we analyze and forecast the volatility of the daily Korea Composite Stock Price Index (KOSPI) data from January 4, 2000 to October 30, 2014. The result shows that the regime of low volatility persists with a leverage effect. We also observe that the performance of MRS-GARCH is superior to other GARCH models for in-sample fitting; in addition, it is also superior to other models for long-term forecasting in out-of-sample fitting. The MRS-GARCH model can be a good alternative to GARCH-type models because it can reflect financial market structural changes into modeling and volatility forecasting.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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v.28
no.2
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pp.251-260
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2017
The option pricing of Black와 Scholes (1973) and Merton (1973) has been widely reported to fail to reflect the time varying volatility of financial time series in many real applications. For example, Duan (1995) proposed GARCH option pricing method through Monte Carlo simulation. However, financial time series is known to follow a fat-tailed and leptokurtic probability distribution, which is not explained by Duan (1995). In this paper, in order to overcome such defects, we proposed the option pricing method based on GARCH models with normal mixture errors. According to the analysis of KOSPI200 option price data, the option pricing based on GARCH models with normal mixture errors outperformed the option pricing based on GARCH models with normal errors in the unstable period with high volatility.
In GARCH context, the conditional variance (or volatility) is of a quadratic function of the observation process. Examine standard ARCH/GARCH and their variant models in terms of quadratic formulations and it is interesting to note that most models in GARCH context have contained neither the first order term nor the interaction term. In this paper, we consider three models possessing the first order and/or interaction terms in the formulation of conditional variances, viz., quadratic GARCH, absolute value GARCH and bilinear GARCH processes. These models are investigated with a view to model comparisons and applications to financial time series in Korea
Contrasted with the standard linear ARMA models, financial time series exhibits non-standard features such as fat-tails, non-normality, volatility clustering and asymmetries which are usually referred to as "stylized facts" in financial time series context (Terasvirta, 2009). We are accordingly led to ad hoc models (apart from ARMA) to accommodate stylized facts (Andersen et al., 2009). The paper aims to give a contemporary overview on financial and special time series models based on the recent literature and on the author's publications. Various models are illustrated including asymmetric models, integer valued models, multivariate models and high frequency models. Selected statistical issues on the models are discussed, bringing some perspectives to the future works in this area.
Volatility in the stock market returns is a measure of investment risk. It plays a central role in portfolio optimization, asset pricing and risk management as well as most theoretical financial models. Engle(1982) presented a pioneering paper on the stock market volatility that explains the time-variant characteristics embedded in the stock market return volatility. His model, Autoregressive Conditional Heteroscedasticity (ARCH), was generalized by Bollerslev(1986) as GARCH models. Empirical studies have shown that GARCH models describes well the fat-tailed return distributions and volatility clustering phenomenon appearing in stock prices. The parameters of the GARCH models are generally estimated by the maximum likelihood estimation (MLE) based on the standard normal density. But, since 1987 Black Monday, the stock market prices have become very complex and shown a lot of noisy terms. Recent studies start to apply artificial intelligent approach in estimating the GARCH parameters as a substitute for the MLE. The paper presents SVR-based GARCH process and compares with MLE-based GARCH process to estimate the parameters of GARCH models which are known to well forecast stock market volatility. Kernel functions used in SVR estimation process are linear, polynomial and radial. We analyzed the suggested models with KOSPI 200 Index. This index is constituted by 200 blue chip stocks listed in the Korea Exchange. We sampled KOSPI 200 daily closing values from 2010 to 2015. Sample observations are 1487 days. We used 1187 days to train the suggested GARCH models and the remaining 300 days were used as testing data. First, symmetric and asymmetric GARCH models are estimated by MLE. We forecasted KOSPI 200 Index return volatility and the statistical metric MSE shows better results for the asymmetric GARCH models such as E-GARCH or GJR-GARCH. This is consistent with the documented non-normal return distribution characteristics with fat-tail and leptokurtosis. Compared with MLE estimation process, SVR-based GARCH models outperform the MLE methodology in KOSPI 200 Index return volatility forecasting. Polynomial kernel function shows exceptionally lower forecasting accuracy. We suggested Intelligent Volatility Trading System (IVTS) that utilizes the forecasted volatility results. IVTS entry rules are as follows. If forecasted tomorrow volatility will increase then buy volatility today. If forecasted tomorrow volatility will decrease then sell volatility today. If forecasted volatility direction does not change we hold the existing buy or sell positions. IVTS is assumed to buy and sell historical volatility values. This is somewhat unreal because we cannot trade historical volatility values themselves. But our simulation results are meaningful since the Korea Exchange introduced volatility futures contract that traders can trade since November 2014. The trading systems with SVR-based GARCH models show higher returns than MLE-based GARCH in the testing period. And trading profitable percentages of MLE-based GARCH IVTS models range from 47.5% to 50.0%, trading profitable percentages of SVR-based GARCH IVTS models range from 51.8% to 59.7%. MLE-based symmetric S-GARCH shows +150.2% return and SVR-based symmetric S-GARCH shows +526.4% return. MLE-based asymmetric E-GARCH shows -72% return and SVR-based asymmetric E-GARCH shows +245.6% return. MLE-based asymmetric GJR-GARCH shows -98.7% return and SVR-based asymmetric GJR-GARCH shows +126.3% return. Linear kernel function shows higher trading returns than radial kernel function. Best performance of SVR-based IVTS is +526.4% and that of MLE-based IVTS is +150.2%. SVR-based GARCH IVTS shows higher trading frequency. This study has some limitations. Our models are solely based on SVR. Other artificial intelligence models are needed to search for better performance. We do not consider costs incurred in the trading process including brokerage commissions and slippage costs. IVTS trading performance is unreal since we use historical volatility values as trading objects. The exact forecasting of stock market volatility is essential in the real trading as well as asset pricing models. Further studies on other machine learning-based GARCH models can give better information for the stock market investors.
This study aims to examine primary determinant for medical expenditure depending on different age and income brackets. The age and income brackets are simultaneously taken into account for a forming of structural models, and GARCH methodology is utilized in analyzing the model. Empirical evidence reveals that no matter how general medical care system is appropriately operated, medical expenditure is vulnerable in taking care of potential socially-disadvantaged class and the group of catastrophic medical expenditure as long as the age and income brackets concern, simultaneously. It signifies that more elaborately designed medical-related policy seems to be established to improve its effectiveness. On the contrary, ageing society is comparatively well-treated by public health law and act on long-term care insurance for the aged.
Conditionally heteroscedastic time series models such as GARCH processes have frequently provided useful approximations to the real aspects of financial time series. It is not uncommon that financial time series exhibits near non-stationary, say, integrated phenomenon. For stationary GARCH processes, a shock to the current conditional variance will be exponentially converging to zero and thus asymptotically negligible for the future conditional variance. However, for the case of integrated process, the effect will remain for a long time, i.e., we have a persistent effect of a current shock on the future observations. We are here concerned with providing empirical evidences of persistent GARCH(1,1) for various fifteen domestic financial time series including KOSPI, KOSDAQ and won-dollar exchange rate. To this end, kurtosis and Integrated-GARCH(1,1) fits are reported for each data.
The standard GARCH model imposing symmetry on the conditional variance, tends to fail in capturing some important features of the data. This paper, hence, introduces the models capturing asymmetric effect. They are the EGARCH model and the GJR model. We provide the systematic comparison of volatility models focusing on the asymmetric effect of news on volatility. Specifically, three diagnostic tests are provided: the sign bias test, the negative size bias test, and the positive size bias test. This paper shows that there is significant evidence of GARCH-type process in the data, as shown by the test for the Ljung-Box Q statistic on the squared residual data. The estimated unconditional density function for squared residual is clearly skewed to the left and markedly leptokurtic when compared with the standard normal distribution. The observation of volatility clustering is also clearly reinforced by the plot of the squared value of residuals of export volume and values. The unconditional variance of both export volumes and export value indicates that large shocks of either sign tend to be followed by large shocks, and small shocks of either sign tend to follow small shocks. The estimated export volume news impact curve for the GARCH also suggests that $h_t$ is overestimated for large negative and positive shocks. The conditional variance equation of the GARCH model for export volumes contains two parameters ${\alpha}$ and ${\beta}$ that are insignificant, indicating that the GARCH model is a poor characterization of the conditional variance of export volumes. The conditional variance equation of the EGARCH model for export value, however, shows a positive sign of parameter ${\delta}$, which is contrary to our expectation, while the GJR model exhibits that parameters ${\alpha}$ and ${\beta}$ are insignificant, and ${\delta}$ is marginally significant. That indicates that the asymmetric volatility models are poor characterization of the conditional variance of export value. It is concluded that the asymmetric EGARCH and GJR model are appropriate in explaining the volatility of export volume, while the symmetric standard GARCH model is good for capturing the volatility.
본 연구는 한국증권시장에서 변동성의 정보비대칭효과를 조건부 이분산모형을 이용하여 검증하고자 하였다. 검증방법으로는 Engle과 Ng (1993)의 연구에 기초하여 정보반응곡선(News impact curve)으로 분석하였다. 분석자료로 1980년 부터 1995년 까지의 한국종합주가지수, 일별 초과수익률자료를 사용하였다. 정보반응곡선에 이용한 모형은 GARCH 모형, EGARCH 모형, TGARCH 모형, AGARCH 모형등 4개의 조건부 이분산 모형이다. 무조건 분산을 이용한 정보 반응곡선의 함수형태로 보면, 분산의 정보반응에 있어서 GARCH 모형은 대칭적으로 반응하며 나머지 조건부 이분산 모형인 EGARCH 모형, TGARCH 모형, 그리고 AGARCH 모형은 비대칭적으로 반응하는 모형임을 알 수 있었다. 실증분석결과 정보반응곡선을 통하여 악재(bad news)정보에 따라 예측하지 못한 주식수익률의 하락이 호재(good news)에 따른 예측하지 못한 주식수익률의 상승보다 더 큰 변동성을 발견할 수 있었다. 그러나 비대칭성의 크기는 그다지 큰 것으로 보이지 않았다. 모형적합성 검정에서도 4개의 조건부 이분산 모형은 모두 적합한 것으로 보인다. 그중에서도 EGARCH 모형과 TGARCH 모형이 상대적으로 주가예측력이 뛰어나 보인다. 그러나 변동성의 정보 비대칭반응을 통계적으로 유의적인 것으로 확인한 모형은 TGARCH모형 뿐이었다.
Proceedings of the Korean Statistical Society Conference
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2000.11a
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pp.231-234
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2000
본 연구는 오랜 시간에 거쳐 축적된 고객 데이터베이스를 활용하여 스코어링 방법을 적용할 수 있는 모델링의 개발에 목적이 있다. 기존의 전통적인 스코어링 방법은 인구 통계학적인 변수나 거래 관련 횡단면적인 자료를 이용하여 우량고객과 불량고객을 구분하는 판별분석의 형태가 대부분이다. 하지만 과거 고객에 대한 실적 자료가 시계열 형태를 이루며 존재하기 때문에 이에 대한 적절한 동태적 모형을 적용은 자연스러운 확장이라고 볼 수 있다. 본 연구에서 제안하는 모형은 고객들의 실적관련 시계열 자료를 GARCH 모형에 적합하여 미래의 실적 예측과 이에 대한 표준편차를 예측하여 하위 $10\%$에 해당하는 실적 예측치를 스코어링으로 하는 새로운 방법을 소개하고자 한다. 이 경우 스코어 값이 부호를 가지게 되므로 우량고객을 구분함과 동시에 큰 음수 값을 조사하여 위험 평점도 함께 측정할 수 있어서 실무 측면에서 유용하리라고 본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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