Bachelorarbeit, 2021
75 Seiten, Note: 1,3
1. Einleitung
2. Grundlagen zur Modellierung von Finanzmarktzeitreihen
2.1 Zeitreihen
2.2 Standardabweichung als Maß der Volatilität
2.3 Serielle Korrelation
2.4 Stationarität
2.5 Besondere Eigenschaften von Finanzmarktzeitreihen
3. Modelllandschaft der Zeitreihenanalyse
3.1 AR-Modell
3.2 MA-Modell
3.3 ARMA-Modell
3.4 ARIMA-Modell
3.5 ARCH-Modell
3.6 GARCH-Modell
3.7 Zusammenfassung & Abgrenzung des GARCH-Modells
4. Methodik & Datensatz
4.1 Methodik
4.2 Datensatz
4.3 Dow Jones Industrial Average
4.3.1 Zusammensetzung
4.3.2 Bewertung
5. Datenmodellierung
5.1 Gesamter Datensatzes
5.2 Unterschiedliche Zeitraumausprägungen
5.3 Finanz- & Coronakrise
6. Fazit und Kritik
Die vorliegende Arbeit untersucht die Eignung des GARCH-Modells zur Prognose der Volatilität von Finanzmarktzeitreihen am Beispiel des Dow Jones Industrial Average (DJIA) im Zeitraum von 2000 bis 2020. Ziel ist es, die Leistungsfähigkeit dieses Modells bei unterschiedlichen Marktphasen und Krisenereignissen zu evaluieren.
3.6 GARCH-Modell
Das verallgemeinerte autoregressiv bedingte heteroskedastische Zeitreihenmodell (englisch: generalized autoregressive conditional heteroscedasticity model) oder auch GARCH-Modell genannt, ist ein stochastisches Modell, welches insbesondere zur Analyse von Zeitreihen aus der Finanz- und Versicherungswirtschaft genutzt wird. Das Modell wurde 1986 durch Tim Bollerslev auf Basis des ARCH-Modells mit dem Ziel entwickelt, dessen Schwierigkeiten unter anderem bezüglich der Ordnungswahl zu beheben.
Inhaltlich setzt sich das GARCH-Modell aus dem bereits bekannten Abschnitt des ARCH-Modells zusammen, also der Abhängigkeit der bedingten Varianz der Residuen zu den verzögerten quadrierten Residuen. Zusätzlich wird jedoch die Abhängigkeit zur bedingten Varianz der Vorperioden ergänzt. Die Anzahl der Ordnungen eines GARCH-Modells kommt wiederum der des ARMA-Modells sehr nahe, indem die Parameter p und q in der Schreibweise eines GARCH-Modells unbestimmter Ordnung aufgenommen werden. Dabei ist die Ordnung p weiterhin, wie aus dem ARCH-Modell bekannt, für die zu heranziehende Anzahl der verzögerten quadrierten Residuen zuständig, während die Ordnung q die Anzahl der zu heranziehenden bedingten Varianzen der Vorperiode beschreibt.
1. Einleitung: Motivation der Arbeit, Darstellung der Relevanz von Volatilität als Risikoparameter und Definition der Forschungsfrage zur Prognosefähigkeit von Zeitreihenmodellen.
2. Grundlagen zur Modellierung von Finanzmarktzeitreihen: Einführung in mathematische und statistische Konzepte wie Zeitreihen, Standardabweichung, serielle Korrelation und Stationarität bei Finanzdaten.
3. Modelllandschaft der Zeitreihenanalyse: Detaillierte Vorstellung linearer und nichtlinearer Modelle von AR über ARIMA bis hin zu ARCH- und GARCH-Ansätzen zur Volatilitätsprognose.
4. Methodik & Datensatz: Erläuterung des methodischen Vorgehens unter Verwendung von Python-basierten Analysen sowie Vorstellung des historischen DJIA-Datensatzes.
5. Datenmodellierung: Empirische Anwendung der Modelle auf den gesamten Datensatz, verschiedene Zeitraumlängen sowie die gezielte Analyse während der Finanz- und Coronakrise.
6. Fazit und Kritik: Zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse, Diskussion der Prognosegüte und Ausblick auf weiterführende Forschungsansätze.
GARCH-Modell, Zeitreihenanalyse, Volatilität, Dow Jones Industrial Average, Finanzmarkt, Prognose, ARCH-Modell, Aktienrenditen, Stationarität, Heteroskedastizität, Finanzkrise, Coronakrise, statistische Modellierung, Risikoanalyse, Autokorrelation.
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Eignung des GARCH-Modells, um die Volatilität von Finanzmarktzeitreihen – konkret des Dow Jones Industrial Average – zu prognostizieren.
Neben der theoretischen Erläuterung gängiger Zeitreihenmodelle liegt der Fokus auf der empirischen Modellierung von Finanzmarktdaten und der Prüfung der Prognosegenauigkeit bei unterschiedlichen Marktereignissen.
Die zentrale Frage lautet, welche Zeitreihenmodelle zur Prognose der Volatilität von Finanzmarktzeitreihen existieren und inwiefern sich das GARCH-Modell für diese Aufgabe eignet.
Es werden mathematische Grundlagen der Statistik und Ökonometrie angewendet, wobei die Datenverarbeitung und Modellierung mittels Python (Jupyter Notebook) durchgeführt werden.
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Herleitung verschiedener Zeitreihenmodelle und deren praktische Anwendung auf historische Kursdaten des DJIA von 2000 bis 2020.
Die Arbeit lässt sich am besten durch Begriffe wie GARCH-Modell, Volatilitätscluster, Finanzmarktzeitreihen und Prognosegüte beschreiben.
Die Ergebnisse zeigen, dass das GARCH-Modell zwar Trends in der Volatilität nachbilden kann, jedoch in der Praxis bei kurzen Zeiträumen teilweise ineffiziente Ergebnisse liefert und insgesamt eine vorsichtige Interpretation bei Investitionsentscheidungen erfordert.
Diese Krisen dienen als Fallbeispiele, um die Prognosefähigkeit des Modells unter Extrembedingungen zu testen, wobei sich unterschiedliche Korrelationsstärken und Anpassungsgeschwindigkeiten des Modells zeigten.
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