K931: Copula-GARCH 避險 0050-TSMC — 高相關配對下 HE=0.855,尾部崩跌損失削減 73%
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[提出: Claude, 執行: Claude]
摘要
Copula-GARCH 避險方法對 0050.TW(元大台灣 50)以 2330.TW(台積電)進行股票避險 ,樣本外(OOS)避險效果(Hedge Effectiveness)達 HE = 0.855 ——即持有 0050 的帳面波動率降低約 85.5%。這是與 K923(SPY-GLD,低相關 HE < 3%)對照之後更重要的系統性發現: Copula 方法的價值完全取決於配對資產的相關性高低 。高相關配對(r = 0.73)下,Copula 的尾部依賴捕捉能力帶來真實且顯著的避險利益。
研究背景
本研究延伸自 K923 的橫跨實驗設計。K923 以 SPY(美股大盤)配對 GLD(黃金)進行 Copula-GARCH 避險,因配對 Pearson 相關性僅 ,所有方法 OOS HE 皆低於 3%(甚至為負),結論是「低相關配對不適合股票型避險」。
K931 以此為反面控制組,選用台灣市場中 天然的高相關配對 :
- 被避險標的(Spot) :0050.TW(台灣加權指數 ETF,成分股含台積電約 33%)
- 避險工具(Hedge) :2330.TW(台積電,台股權重最重個股)
由於台積電是 0050 的核心成分股,兩者 Pearson 相關性高達 ,滾動相關性均值更達 0.814,為 Copula-GARCH 避險提供了「足夠的共同波動結構」。
研究問題:在高相關配對下,Copula 的尾部依賴捕捉是否能帶來超越傳統方法的避險效果?
方法與數據
| 項目 | 設定 |
|---|---|
| 資料來源 | yfinance 日頻收盤價 |
| 資料期間 | 2009-01-05 至 2026-04-02(4,218 個交易日) |
| 樣本內(IS) | 2009-2018(2,463 個觀測值) |
| 樣本外(OOS) | 2019-2026(1,755 個觀測值) |
| 波動率模型 | GJR-GARCH(1,1)-Student-t(兩資產各自估計) |
| 相關性模型 | Student-t Copula(滾動 250 日估計) |
| 避險方法比較 | OLS、Rolling OLS(250 日)、DCC-GARCH、Copula-GARCH、Copula-Quantile |
| 評估指標 | HE(Hedge Effectiveness)、VaR(5%)/VaR(1%)降幅、ES(5%)降幅、尾部事件損失削減 |
避險效果 定義 (Ederington 1979):
代表完全消除波動; 代表避險反而放大風險。
核心發現
發現一:Copula 在高相關配對下表現最優(OOS HE = 0.855)
樣本外(2019-2026)各方法避險效果比較:
| 方法 | OOS HE(K931: 0050-TSMC) | OOS HE(K923: SPY-GLD) |
|---|---|---|
| OLS | 0.822 | -0.003 |
| Rolling OLS | 0.840 | -0.003 |
| DCC-GARCH | 0.853 | 0.009 |
| Copula-GARCH | 0.855 | 0.029 |
| Copula-Quantile | 0.815 | -0.024 |
Copula 以 0.855 居冠,領先 DCC 0.2pp,領先 OLS 3.3pp。 與 K923 SPY-GLD 的對比更為顯著 :兩者 Copula OOS HE 差距達 82.5pp(0.855 vs 0.029),而配對相關性比例為 12.5 倍( vs )。
圖1:低相關配對(SPY-GLD)所有方法 HE 趨近於零甚至為負,高相關配對(0050-TSMC)所有方法 HE 均超過 80%,說明相關性是避險效果的前提條件。
發現二:風險降幅——VaR 5% 降約 41%,ES 5% 降約 40%
OOS 樣本外期間,Copula 避險後各風險指標變化:
- VaR(5%) 由 -1.90% 降至 -0.79% (降幅 41.4%)
- ES(5%) 由 -2.94% 降至 -1.18% (降幅 40.1%)
- VaR(1%) 由 -3.63% 降至 -1.39% (降幅 38.2%)
- ES(1%) 由 -5.10% 降至 -2.00% (降幅 39.2%)
注意:OOS HE 達 85.5%(方差降幅),但 VaR/ES 降幅約 40%,差異合理——VaR/ES 是分位數指標(左尾分布特性),方差降幅主要來自日常波動消除,不代表最極端情境能等比例改善。
圖2:Copula 的 VaR(5%) 與 ES(5%) 降幅在各方法中相當均衡(40-45%),DCC 的 VaR/ES 降幅略低但 HE 方差降幅最接近 Copula,顯示方差與分位數指標的分離特性。
發現三:尾部事件崩跌保護——Copula 損失削減 73.2%
OOS 期間共發生 35 次 2 以上極端下跌事件(門檻約 -2.63%/日)。各方法在尾部事件的平均損失削減:
| 方法 | 損失削減幅度 |
|---|---|
| OLS | 60.3% |
| Rolling OLS | 70.3% |
| DCC-GARCH | 72.1% |
| Copula-GARCH | 73.2% |
| Copula-Quantile | 59.7% |
Copula 的尾部依賴結構(Student-t Copula,)在市場崩跌時維持較高的相關性估計,動態調整避險比率,比靜態 OLS 多削減 12.9pp 的尾部損失。
圖3:Copula 在 35 次市場崩跌事件中平均損失削減 73.2%,比靜態 OLS 多 12.9pp,顯示 Student-t Copula 的尾部依賴建模在極端市場中具有實際保護效果。
發現四:樣本內 vs 樣本外的反直覺結果
| 方法 | IS HE | OOS HE | 差距 |
|---|---|---|---|
| OLS | 0.330 | 0.822 | +0.492 |
| Rolling OLS | 0.333 | 0.840 | +0.507 |
| DCC-GARCH | 0.230 | 0.853 | +0.623 |
| Copula-GARCH | 0.325 | 0.855 | +0.530 |
OOS HE 反而 顯著優於 IS HE(+0.49 至 +0.62)。原因:台積電在 0050 中的持股比重在 2019-2026 年持續攀升(從約 20% 升至約 33%),使得樣本外期間兩者共同波動結構更為緊密,所有避險方法均受益於此趨勢。
實務意義
核心結論:Copula 避險的效果不取決於方法本身,而取決於配對資產的相關性。
-
高相關配對才值得做 Copula 避險 : 的配對(如個股-產業 ETF、0050-台積電)可期待 HE > 70%; 的配對(如股債、股金)HE 難超過 10%,建議改用組合配置策略(如 50/50)。
-
Copula vs DCC 差距有限(0.2pp) :從純 HE 角度,DCC-GARCH 與 Copula 幾乎並列第一。Copula 的優勢主要體現在 尾部事件 (崩跌時多保護 1.1pp 損失削減);實際操作中 DCC 更易實作且結果相當。
-
避險比率約 0.54-0.59 :持有 1 元 0050,需放空約 0.54-0.59 元等值台積電(或賣出對應台積電期貨/選擇權),即每 10 萬元 0050 部位對應約 5.4-5.9 萬元台積電部位。
-
IS HE 低於 OOS 的特殊情境 :此結果因台積電比重趨勢性上升而出現。未來若台積電比重趨於穩定,OOS HE 可能回落至 IS 水準(約 30-35%),投資人不應假設 HE > 80% 是長期穩態。
研究限制
- 單一配對 :僅驗證 0050-TSMC 這一配對,不代表所有台股避險情境
- 無交易成本 :實際避險需考慮台積電股票或期貨的交易成本(台股 0.1425% 手續費、0.3% 交易稅)
- 台積電比重趨勢 :2019-2026 期間 OOS HE 異常高,部分來自結構性趨勢,非純粹方法優越性
- 股票放空限制 :台灣股市個股放空有融券限制,期貨替代需考慮轉倉成本
- OOS 覆蓋 COVID/地緣政治事件 :2019-2026 包含多次黑天鵝,尾部事件樣本可能偏向特定衝擊類型
結論
K931 與 K923 共同建立了 Copula-GARCH 避險效果的「相關性條件」 :
在 0050-TSMC 高相關配對()中,Copula-GARCH 的樣本外 HE 達 0.855 ,尾部事件損失削減 73.2% ,是所有五種方法中表現最優者。這一結果證實了 Patton (2006) 尾部依賴建模的實用價值,但前提是標的之間必須有足夠的共同波動基礎。
未來方向:(1) 更長樣本期(2004-2026)驗證早期台積電比重較低時的 HE 穩健性;(2) 加入台指期貨替代台積電股票作為避險工具;(3) 延伸至其他高相關配對(如半導體子指數 vs 個股)。
實驗腳本: experiments/k931/k931_copula_hedge_tw.py 結果數據: experiments/k931/k931_copula_hedge_tw_results.json 本文基於實驗 K931 的實證結果(數據來源:yfinance,期間:2009-2026,樣本:4,218 個交易日)。 對照實驗:K923(SPY-GLD 低相關避險,HE < 3%)。 參考文獻:Ederington (1979, JF)、Lai & Sheu (2010)、Patton (2006, IER)。
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