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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.45.2018.tde-11012018-171109
Document
Author
Full name
Daniel Takata Gomes
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Chiann, Chang (President)
Fernandes, Cristiano Augusto Coelho
Morettin, Pedro Alberto
Pereira, Pedro Luiz Valls
Pinheiro, Aluísio de Souza
Title in Portuguese
Modelos GAS com distribuições estáveis para séries temporais financeiras
Keywords in Portuguese
Caudas pesadas
Distribuições estáveis
Função score
Heteroscedasticidade condicional
Modelagem financeira
Abstract in Portuguese
Modelos GARCH tendo a normal e a t-Student como distribuições condicionais são amplamente utilizados para modelagem da volatilidade de dados financeiros. No entanto, tais distribuições podem não ser apropriadas para algumas séries com caudas pesadas e comportamento leptocúrtico. As chamadas distribuições estáveis podem ser mais adequadas para sua modelagem, como já explorado na literatura. Por outro lado, os modelos GAS (Generalized Autoregressive Score), com desenvolvimento recente, tratam-se de modelos dinâmicos que possuem em sua estrutura a função score (derivada do logaritmo da verossimilhança). Tal abordagem oferece uma direção natural para a evolução dos parâmetros da distribuição dos dados. Neste trabalho, é proposto um novo modelo GAS em conjunção com distribuições estáveis simétricas para a modelagem da volatilidade - de fato, é uma generalização do GARCH, pois, para uma particular escolha de distribuição estável e de estrutura do modelo, tem-se o clássico modelo GARCH gaussiano. Como em geral a função densidade das distribuições estáveis não possui forma analítica fechada, é apresentado seu procedimento de cálculo, bem como de suas derivadas, para o completo desenvolvimento do método de estimação dos parâmetros. Também são analisadas as condições de estacionariedade e a estrutura de dependência do modelo. Estudos de simulação são conduzidos, bem como uma aplicação a dados reais, para comparação entre modelos usuais, que utilizam distribuições normal e t-Student, e o modelo proposto, demonstrando a eficácia deste.
Title in English
Stable GAS models for financial time series
Keywords in English
Conditional heteroscedasticity
Financial modeling
Heavy tails
Score function
Stable distributions
Abstract in English
GARCH models with normal and t-Student conditional distributions are widely used for volatility modeling in financial data. However, such distributions may not be suitable for some heavy-tailed and leptokurtic series. The stable distributions may be more adequate to fit such characteristics, as already exploited in the literature. On the other hand, the recently developed GAS (Generalized Autoregressive Score) models are dynamic models in which the updating mechanism of the time-varying parameters is based on the score function (first derivative of the log-likelihood function). This provides the natural direction for updating the parameters, based on the complete density. We propose a new GAS model with symmetric stable distribution for volatility modeling. The model can be interpreted as a generalization of the GARCH models, since the classic gaussian GARCH model is derived from it by using particular choices of the stable distribution and the model structure. There are no closed analytical expressions for general stable densities in most cases, hence its numeric computation and derivatives are detailed for the sake of complete development of the estimation process. The stationarity conditions and the dependence structure of the model are analysed. Simulation studies, as well as an application to real data, are presented for comparisons between the usual models and the proposed model, illustrating the effectiveness of the latter.
 
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Publishing Date
2018-03-15
 
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