第二部 組合的數學
6 N 資產與共變異數矩陣
推廣到 N 個資產。令 w 為 N×1 權重向量、μ 為期望報酬向量、Σ 為 N×N 共變異數矩陣(Σij = Cov(Ri, Rj) = ρijσiσj),1 為全 1 向量。則:
μp = wTμ σp² = wTΣw wT1 = 1
寫成純量形式更能看出結構:
σp² = Σi wi²σi² + ΣiΣj≠i wiwjρijσiσj
左邊是 N 個變異數項,右邊是 N(N−1) 個共變異數項。當 N 變大,共變異數項的數量以 N² 成長,變異數項只以 N 成長——所以大組合的風險幾乎完全由資產之間的相關性決定,個股的波動幾乎無關緊要。這是一個非常反直覺、但極其重要的事實。
6.1 估計負擔
要跑一次 N 資產的最佳化,需要 N 個期望報酬、N 個變異數、N(N−1)/2 個相關係數,總共 N(N+3)/2 個參數。N = 10 時是 65 個,N = 50 時是 1,325 個。用 20 年的月報酬(240 筆觀察值)去估 1,325 個參數,結果會是垃圾。這個「參數比資料多」的問題是第 16 章的主角。
6.2 共變異數矩陣的內部結構
1,325 個參數聽起來絕望,但實際上股票報酬的相關矩陣有很強的結構:把它做主成分分解,第一個主成分通常就解釋了一半以上的變異,而那個主成分幾乎就是「市場」。換句話說,矩陣的有效自由度遠低於 N(N−1)/2。
單因子結構(Sharpe 對角線模型)
假設 Ri = αi + βiRM + εi,各 εi 互相獨立,則:
Σ = σM²·ββT + D (D 為對角矩陣)
參數從 N(N+3)/2 降到 2N+1 個。N = 50 時:1,325 → 101。
這個做法就是第 17 章「收縮估計」的雛型:用一個有結構但可能有偏誤的模型,去換一個無偏但雜訊巨大的樣本矩陣。這是統計學裡最重要的交換之一(偏誤–變異數權衡),而它在投資裡的版本就是:寧可用一個粗糙但穩定的假設,也不要用一個精密但不穩定的估計。
這也反過來解釋了一件實務上很重要的事:為什麼「多買幾檔 ETF 就能分散」常常是幻覺。如果手上八檔 ETF 的 β 全部接近 1,那麼對角線模型說明:實際上只持有一個部位,只是付了八份管理費。