Diplomarbeit, 2010
83 Seiten, Note: 1,7
1 Einführung
2 Univariate Modellierung
2.1 ARCH-Modellspezifikation
2.1.1 Definition
2.1.2 Schwächen des ARCH-Modells
2.2 GARCH-Modellspezifikadion
2.2.1 Definition
2.2.2 Schwächen des GARCH-Modells und erweiterte Modelle
2.2.3 Anwendungsbeispiel für das GARCH-Modell
3 Multivariate GARCH-Modelle
3.1 Vektorielle und diagonale Modelle
3.1.1 VECH-Modell
3.1.2 Diagonales VECH-Modell
3.1.3 BEKK-Modell
3.1.4 Diagonales BEKK-Modell
3.1.5 Skalar-BEKK-Modell
3.2 Für hochdimensionale Systeme geeignete Modelle
3.2.1 Faktor-GARCH-Modell
3.2.2 Orthogonales GARCH-Modell
3.3 Modelle mit bedingter Korrelation
3.3.1 CCC-Modell
3.3.2 DCC-Modell
3.3.3 TVC-Modell
3.4 Weitere mögliche Modelltypen
3.4.1 FlexM-GARCH-Modell
3.4.2 GDC-Modell
3.4.3 ADC-Modell
4 Ermittlung der Parameter für multivariate GARCH-Modelle
4.1 Vorgehensweise
4.1.1 Maximum-Likelihood-Methode
4.1.2 Zwei-Schritte-Schätzungsmethode
4.1.3 Semiparametrische Schätzungsmethode
4.2 Verschiedene Möglichkeiten von multivariaten Verteilungen
4.2.1 Multivariate Normalverteilung
4.2.2 Multivariate Student-t-Verteilung
4.3 Ermittlung der Parameter
4.3.1 Beschreibung der Datengrundlage
4.3.2 Parameterschätzung mit Normalverteilungsannahme
4.3.3 Parameterschätzung mit Student-t-verteilungsannahme
4.4 Prognose von Volatilitäten
4.4.1 Prognose mit dem diagonalen VECH-Modell
4.4.2 Prognose mit dem CCC-Modell
5 Ermittlung des Value-at-Risk anhand multivariater GARCH-Modelle
5.1 Definition des Value-at-Risk
5.2 Ermittlung des Value-at-Risk
5.3 Bankaufsichtliche Anwendung des Value-at-Risk auf Basel II
5.3.1 Basel II-Richtlinien
5.3.2 Backtesting des Value-at-Risk
6 Zusammenfassung und Ausblick
Die Arbeit befasst sich mit der Bestimmung des Value-at-Risk unter der Anwendung multivariater GARCH-Modelle, um das Risiko von Aktienportfolios präzise zu erfassen und regulatorische Anforderungen nach Basel II zu erfüllen. Dabei steht die methodische Weiterentwicklung von der univariaten hin zur multivariaten Modellierung der Volatilität im Fokus, unter Berücksichtigung dynamischer Korrelationen zwischen Finanzzeitreihen.
3.1.1 VECH-Modell
Bollerslev, Engle und Wooldridge (1988) haben das erste multivariate GARCH-Modell vorgestellt, welches VECH-Operatoren verwendet um das CAPM zu schätzen und welches infolgedessen das VECH-Modell genannt wird. Das Modell wird wie folgt definiert:
vech(Mt) = vech(A0) + Summe von j=1 bis q (Aj vech(ut-j u't-j)) + Summe von k=1 bis p (Bk vech(Mt-k)) , (3.1.1)
wobei A0 ein (n x n) positiv definite und symmetrische Parametermatrix ist und vech(A0) einen (n(n + 1)/2 x 1) dimensionalen Vektor bezeichnet. Aj und Bk stellen (n(n + 1)/2 x n(n + 1)/2) dimensionale Parametermatrizen dar. Übrigens ist vech(.) der Operator, der die unten dreieckigen Elemente einer (n x n) Matrix in einen (n(n + 1)/2 x 1) dimensionalen Vektor anordnet. Obwohl das VECH-Modell sehr flexibel ist, bestehen jedoch zwei deutliche Nachteile bei diesem Modell:
Die Anzahl der Parameter ist sehr hoch. Es resultiert zusammen mit dem n (n + 1)/2 elementigen Vektor vech(A0) insgesamt eine Anzahl von n(n + 1)/2 + (q + p)(n(n + 1))²/4 zu schätzende Parameter. Sogar für das reduzierte Modell mit q = 1 und p = 1 ergibt sich auch schon (n(n + 1) + n(n+1)²)/2 Parameter. Mit dieser Anzahl ist das Modell praktisch kaum anwendbar. Für einen zweidimensionalen Prozess mit q = 1, p = 1 resultiert folglich schon 21 Parameter und wird wie folgt dargestellt:
1 Einführung: Die Einleitung legt die motivationale Basis für die Modellierung zeitvarianter Volatilität im Risikomanagement und führt in die wissenschaftliche Fragestellung der Arbeit ein.
2 Univariate Modellierung: Dieses Kapitel erläutert die Grundlagen der ARCH- und GARCH-Modellfamilien als notwendige Bausteine für die multivariate Analyse.
3 Multivariate GARCH-Modelle: Hier werden verschiedene multivariate Spezifikationen wie VECH, BEKK und korrelationsbasierte Modelle vorgestellt, um Interdependenzen zwischen Finanzzeitreihen zu erfassen.
4 Ermittlung der Parameter für multivariate GARCH-Modelle: Dieses Kapitel behandelt die statistischen Verfahren zur Schätzung der Modellparameter, einschließlich Maximum-Likelihood-Methoden und der Anpassung an verschiedene Verteilungsannahmen.
5 Ermittlung des Value-at-Risk anhand multivariater GARCH-Modelle: Der Hauptteil verknüpft die Volatilitätsmodelle mit der Value-at-Risk-Berechnung und diskutiert deren Anwendung unter den Basel II-Richtlinien.
6 Zusammenfassung und Ausblick: Das abschließende Kapitel resümiert die theoretischen und empirischen Ergebnisse der Arbeit und zeigt Grenzen sowie zukünftige Forschungsfelder auf.
Multivariate GARCH-Modelle, Volatilität, Value-at-Risk, Basel II, Risikomanagement, Korrelation, Kovarianz-Matrix, Maximum-Likelihood-Schätzung, Student-t-Verteilung, Finanzzeitreihen, Renditephänomene, Backtesting, Aktienkurse, Eigenkapitalanforderungen, Modellstabilität
Die Arbeit befasst sich mit der mathematischen und statistischen Modellierung von Volatilitäten und Korrelationen in Finanzmärkten, um Marktrisiken präzise durch den Value-at-Risk zu quantifizieren.
Die zentralen Themen sind die ökonometrische Zeitreihenanalyse, die multivariate GARCH-Modellierung, Schätzmethoden für komplexe statistische Modelle sowie die praktische Umsetzung für das Risikomanagement in Banken.
Das Ziel ist es, verschiedene multivariate GARCH-Modelle vorzustellen, deren Parameter zu schätzen und zu zeigen, wie diese zur Ermittlung des Value-at-Risk gemäß regulatorischer Anforderungen (Basel II) beitragen können.
Es kommen ökonometrische Schätzverfahren wie die Maximum-Likelihood-Methode (ML) und die Quasi-Maximum-Likelihood-Methode (QML) sowie statistische Tests wie der Ljung-Box-Test und der Jarque-Bera-Test zum Einsatz.
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Herleitung der verschiedenen GARCH-Typen, die mathematische Schätzung der Parameter anhand empirischer DAX- sowie S&P 500/NASDAQ-Daten und die praktische Value-at-Risk-Berechnung.
Die wichtigsten Begriffe sind GARCH-Familie, Volatilitätsclustering, Value-at-Risk, Basel II, Kovarianzstationarität und die Unterscheidung zwischen Normal- und Student-t-Verteilung.
Das VECH-Modell ist sehr flexibel, leidet aber unter einer sehr hohen Parameteranzahl. Das BEKK-Modell bietet eine alternative Struktur, die die positive Definitheit der Kovarianzmatrix besser gewährleistet, aber ebenfalls rechenintensiv bleibt.
Da Finanzrenditen häufig "Fat Tails" (Leptokurtosis) aufweisen, führt die Annahme einer Normalverteilung zur Unterschätzung extremer Verluste. Die Student-t-Verteilung bildet diese extremen Ereignisse besser ab und führt zu realistischeren Value-at-Risk-Schätzungen.
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