2023年12月29日发(作者:自贡小升初前几年数学试卷)

第38卷第4期 2011年7月 浙江大学学报(理学版) JournaI of Zhejiang University(Science Edition) http://www.journals.互jU.edu.cn/sci V0IJ.38 No.4 u1.2011 DOI:10.3785/j.issn.1008—9497.201I.04.006 一种构造阿基米德Copula生成元的方法 曾 霞 ,王 沁。,赵琼 (1.湖北经济学院统计与应用数学系,湖北武汉430205;2.西南交通大学数学学院,!NilI成都610031) 摘 要:阿基米德Copula族在经济、金融方面有着重要的应用,它们是由某些单调递减凸函数所生成的一类Copu— la,这类单调递减的凸函数被称为生成元.不同生成元所生成的阿基米德Copula具有的性质也完全不同.通过g函 数,找到了一种通过某些连续的一维分布函数构造阿基米德Copula生成元的方法.另外,讨论了生成元与g函数 之间的关系,从而在某些情况下可以扩展阿基米德Copula族. 关键词:生成元;阿基米德Copula;g函数; 分布函数 文献标志码:A 文章编号:1008—9497(2011)04—391-04 中图分类号:0 211.9 ZENG Xia ,WANG Oin。,ZHAO Qiong (1.Department of Statistic&Applied Mathematics.Hubei University of Economics,Wuhan 430205,China;2.School of Mathematics,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China) A method of constructing generators of Archimedean Copulas.Journal of Zhejiang University(Science Edition),201 i, 38(4):391—394 Abstract:Archimedean Copulas play an important role in economics and finance,they can be constructed by some functions which are decreasing and convex.The functions which are decreasing and convex are called generators. Different generators could generate different Archimedean Copulas.A method of constructing of Archimedean gener— ators which depends on some one—dimensional continuous distributions has been found by g function.We can obtain this generators by one-dimensional continuous distribution function easily.In addition,the relationship between the g function and generator is disscussed in this paper,thus,Archimedean Copulas can be extended in some cases. Key Words:generator;Archimedean Copulas;g function;distribution function 米德Copula是单减凸函数所生成的一类Copula, 0 引 言 Copula一词原意是交换、连接的意思,首次出 现在SKLARL1]的文献中.它是研究相依性非数值 测度的一种方法,是构造多维分布函数族的起点,随 不同生成元所生成的阿基米德Copula所具有的性 质也完全不同.例如,Gumbel-Copula只能用于描述 变量间的非负相关关系,而Clayton—Copula可以用 于描述变量间的负相关关系和正相关关系.如何构 造生成元从而生成多种类型的阿基米德Copula是 后文献[2—3]对其进行了发展.自从EMBRECHTS 等_4 把Copula引入金融研究上以来,许多学者取得 了较好的研究成果. 在众多的Copula函数族中,阿基米德Copula 近来研究的一个热点.文献Es-1利用函数的符号运算 构造了生成元,文献[6]利用单增函数方法构造了生 成元. 本文研究的目的是为了寻找阿基米德Copula 的函数具有形式简单、对称和可结合等其他Copula 函数不具备的优点,在金融分析中被广泛应用.阿基 收稿日期:2010—04—12. 的生成元.内容安排如下:第l部分基础知识;第2 部分基于文献[7]提出的基于g函数构造Copula的 基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(s、vJTU092T37) 作者简介:曾霞(198O一),女,讲师,主要从事随机变量相依性研究. 

392 浙江大学学报(理学版) 第38卷 新方法,提出了一种构造阿基米德Copula的生成元 的方法;第3部分分析了g函数与阿基米德Copula 生成元之间的关系;第4部分是结论和值得进一步 研究的问题. 2 一种构造生成元的方法 定理3 若非负随机变量0的分布函数A( ) 为连续函数且存在反函数,概率密度函数为 ( ),函 1 基础知识 本文用到如下定义和定理: 数 ( )是 ( )的Laplace变换,即 ( )一 j。exp{一0s}A(O)dO,则 是一个阿基米德c。Pula 生成元. 定义1[。 记I—Eo,11,如果一个二元函数 c:, 一,,满足: (1)Vt∈J,C(t,O)一C(0, )一0且C(t,1)一 t,C(1,£)一t; (2)对于V“1≤“2, 1≤ 2, l,M2, , 2∈ , C(U2, 2)一C(“2, 1)一C( 1, 2)+C( 1, 1)≥0, 则称二元函数C为2一Copula. 定义2[。 为[O,1]一[0,+。。]的一元连续 的、严格单减的凸函数,满足 (1)一0, (s)是函 数 的逆函数,9卜 .[0,+。。]一[0,1]是函数 的 广义逆函数,其定义为 9E 1 2(s):= ∞’㈩ 则C(u, )一9 ( ( )+ ( ))为阿基米德 Copula,函数 为其生成元. 如果 (O)一。。,则称生成元与其相应的 Copula为严格的. 定义3L7 对任意的“,t∈J,如果非负二元函 数g(U,£)满足: (1)V t∈J,函数g(u, )在J上是 的非降函 数; (2)g(0, )=0,g(1,£)一1;(3)l g(u, )dt一 ,则称二元函数g(u,f)为g函数. 定理1 E 若非负值随机变量@的分布函数 A( )为连续函数且反函数存在,概率密度函数为 ( ),函数 (s)是 ( )的Laplace变换,即 (s)=== I exp{-Os) ( )dO,则函数 g(u, )一exp{一A~ (£)9- (“)) (2) 是满足定义3的g函数,其中U,t∈,. 定理2[。 V ,72,t∈J,g1(“,f),g2( ,£)是g 函数,则二元函数 C(“, )一l g1(“,t)g2( , )dt (3) 是2一Copula. 证明 若令t—A( ),由定理1知 g(“,£)一exp{一A_ (£) (“)}一exp{一09 ( )} 是满足定义3的g函数,其中“,t∈jr. 在定理2中取g1(“,£)一g2(“,f)一g(“,£),代 人式(3), C(u, )一l g(u,A( ))g( ,A( )) ( )dO— J。exp{一09 ( ))exp{一09 ( )) ( )d j。exp{一 ( )+ ( ) ( )d 一 (“)+ ( )], 令 一 ,于是C(u,口)一 [ (“)+ ( )]. 下证 是阿基米德Copula生成元. 由于 (s):[.f exp{-0s} ( )d ] 一 一1 0exp{一Os} (0)dO<0, 即 一 <0,所以 严格单减. 由于 为凸函数当且仅当 为凸函数,于是只 需证 为凸函数即可. V S,t∈EO,o。],使得0≤s<t,而 ( )一j’ expl__字 一 I exp{-sO}2(O)dO+l exp{-tO}2(O)dO : .. ........ .. .. ................ .................、 . 。..........: . : .......................................... ...一一 2 —exp{一s——— )+exp{一£— ——~ }  ( )dO, 义y—expi—Ox J力曲凼甄,即V S,t∈LO,∞J,当 0≤S<t时, 唧卜 }≤ , 故 (半)一J’ exp{一半 ㈣d ≤ J 0 f。。 厶 上)型A(O)dO— 

第4期 曾 霞,等:一种构造阿基米德Copula生成元的方法 翌 ±翌 2 ’ , 即 为凸函数,亦即 为凸函数. l!p为所求的阿基米德Copula生成元. 又 (1)===0, (O)一CxD,即 于是 满足定义2,故 元.证毕 :I一[0,。。], 是阿基米德Copula生成 容易求得,生成元 ・( )一 一1生成的阿基 4s 米德c0p ula为c一 ‘ 例1 若随机变量@服从参数为a(a>O)的指 数分布,即分布函数为 A( )事实上,该结论告诉我们,由一个一维连续分布 函数,就可求出一个相应的生成元,而一维连续分布 f 1一exp{--aO),0≥0, …、 一f 10,0<0, 概率密度函数为 ( )一』 。xp{一a },0≥o, 10,0<0, 其Laplace变换为 (s)一J。exp{一05}。口exp{_aO)dO一 ・ 于是 (s)一旦一a, 即为所求的阿基米德Copula生成元. 容易求得,生成元 (s)一旦一a生成的 Copula为C一—_ —一,即对所有的口>0,生成 的阿基米德Copula均为C一—_ —一.文献[7] 把该c。Pula记为 .在文献[7]列出的常见22族 阿基米德Copula中,该Copula是其中某些族的一员. 例如,阿基米德Copula族 — ==_ 二 , 0∈[一1,1],其中C1一— ;又如阿基米德 Copu・a族G—max{ ,0), 0∈[1,co),其中C。。一—__ 一. 例2 若随机变量@的分布函数为 。’ 一 【,0  其他,,  概率密度为 一{l,00其 。e, - ̄,其他, ’ 其Laplace变换为 (s)一.『 exp{一 s} exp{一0}d0- = _j , 于是 函数非常容易获得,因此,这种方法不失为一个获得 生成元的好方法.g函数实际上是一维分布函数与 生成元之间关系的桥梁. 显然,由这种方法所得到的生成元具有一般生 成元的特征,即它是连续的严格单调递减的凸函数. 3 阿基米德生成元与g函数之间的 关系 定理4 设妒是阿基米德生成元,且 的 Laplace逆变换存在,若对 作Laplace逆变换的结 果为概率密度 ,A是对应的一维分布函数,那么式 (2)可写为 g(u,£)一exp{一A一 (£) ( )), (4) 于是,找到了g函数与阿基米德Copula生成元之间 的一种关系. 例3 阿基米德Copula ̄ C( , )=:=—_ 一 “T 。“U 的生成元为 (5)一÷一1,则 (5)一 (s)一 _l,对 (s)做Laplace逆变换,可求得概率密度函 数为 ( )一f exp{-0}, ≥o, 10,0<0, 于是分布函数为 A(… ) f 1一exp{、 一0},0≥0,一{ 一  【0,0<0, 那么 A一 (£)一一In(1一£). 将A一, 代人式(4),可求得g函数为 g(u, )一(1一£)音~. 由定理2可知,g函数可用来构造Copula,那 么,根据g函数与生成元之间的关系,阿基米德族就 可以进一步扩展.例如,2个不同的阿基米德Copula 生成元 , 分别对应着2个不同的g函数g ,g , 其中, 

394 浙江大学学报(理学版) 第38卷 gl( ,f)一exp{一A ( ) 1( )), Stastist,1986,40:280—285. g2(口, )一exp{一A (£) 2( )), [3]JOE H.Parametric families of multivariate distribu— 通过g ,gz又可以构造出与 , 相关的Copula r1 tions with given margins[J-].Multivariate Anal,1993, 46:262—282. c(“, )一l g1( ,£)g2( ,£)dt— J 0 r4] EMBRECHTS P,LINDSKOG F,MCNElL A.Mod— eling dependence with Copulas and applications tO risk r1 J U I exp{-[A『 ( ) (“)十 ( ) ( )]}出. (5) management[C]//Handbook of Heavytailed Dist Ribut Ions in Finance.Amsterdam:North Holland Publish— ing Company,2003:329—384. 阿基米德Copula具有对称性,但式(5)的Copula不 一定是对称的,即不一定是阿基米德Copula,但是 [5]陈崇双,何平,马利琼.阿基米德Copula生成元的复合 它的性质肯定与生成元 ,妒z的性质有关.这将是 一个比较有意义的问题. 4 结 论 目前Copula理论已经广泛应用于金融领域,尤 其是具有良好性质的阿基米德Copula族,它的性质 与其生成元有关.而本文给出了一类与一维分布函 数有关的阿基米德生成元,因此可以新生成一些阿 基米德Copula.根据本文的结论,在某些情况下,甚 至可以将阿基米德Copula的形式改写成C(u, )一 [ (“)+ ( )],只需令 === 即可.此外,在 已知生成元的情况下,阿基米德Copula还能由式 (5)扩展,即从具有对称性的Copula扩展为不一定 具有对称性,但其性质又与构成它的生成元相关.这 将进一步扩大阿基米德Copula的应用范围. 参考文献(References): Eli SKLAR A.Function de repartition an dimension et leurs marges[J].Inst Statist Univ Paris,1959,8:229—231. [2] GENEST C,MACKAY.The joy of Copulas:Bivari— ate distributions with uniform marginals[J].Amer 构造研究[J].西南民族大学学报:自然科学版,2008, 12:1145—1148. CHEN Cong-shuang,HE Ping,MA Li-qiong.Research on composite construction of Archimedean Copula genera— tors[-J].Jomml of Southwest University for Nationalitise: Natrual Science Edition,2008,12:1 145—1 148. [6]何嘉梅.基于实值函数的二元Copula的构造[D].成 都:西南交通大学,2007. HE Jia—mei.The Construction of Bivariate Copulas Based on Real Function[D].Chengdu:Southwest Jiao— tong University,2007. [7] 曾霞,何平.基于g函数的多元Copula的构造[J].数 理统计与管理,2008,27(5):843—849. ZENG Xia,HE Ping.The construction of multivariate Copulas based on g function[J].Statistics and Manage- ment,2008,27(5):843—849. [8] R0GER B,NELSEN. An introduction tO Copulas r C]//Lectures Notes in Statistics,139,New York: Springer-Verlag,1999. [9]王沁,易文德,王璐.乘积阿基米德Copula[J-].浙江大 学学报:理学版,2010,37(3):148—152. WANG Qin,YI Wen-de,WANG Lu.Multiplicative Archimedean Copula[J].Journal of Zhejiang Universi— ty:Science Edition,2010,37(3):148—152. (责任编辑寿彩丽) 


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