实验数学十一：投资的收益和风险.ppt

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投资的收益和风险投资的收益和风险11.1实验目的实验目的本实验的主要目的是使学生针对具体的实际问题学会怎样利用数学建模方法建立优化模型，并会用MATLAB软件的优化工具箱如何解决优化问题。

11.2实验问题实验问题1市场上有n种资产（i=1,2n）可以选择，现用数额为M的相当大的资金作一个时期的投资。

这n种资产在这一时期内购买的平均收益率为，风险损失率为，投资越分散，总的风险越小，总体风险可用投资的中最大的一个风险来度量。

购买时要付交易费，（费率），当购买额不超过时，交易费按购买计算。

另外，假定同期，既无交易费又无风险。

（=5%）给定值银行存款利率是已知n=4时相关数据如下：

11.2实验问题实验问题2（%）（%）（%）（元）S1282.51103S2211.52198S3235.54.552S4252.66.540试给该公司设计一种投资组合方案，即用给定达到资金M，有选择地购买若干种资产或存银行生息，使净收益尽可能大，使总体风险尽可能小。

11.3基本假设和符号规定基本假设和符号规定基本假设：

基本假设：

1.投资数额M相当大,为了便于计算，假设M=1；2投资越分散，总的风险越小；3总体风险用投资项目中最大的一个风险来度量；34n种资产之间是相互独立的；5在投资的这一时期内,ri,pi,qi，r0为定值，不受意外因素影响；6净收益和总体风险只受ri,pi,qi影响，不受其他因素干扰。

符号规定：

符号规定：

Si第i种投资项目，如股票，债券ri,qi,pi-分别为Si的平均收益率,风险损失率，交易费率ui-Si的交易定额-同期银行利率xi-投资项目Si的资金a-投资风险度4Q-总体收益Q-总体收益的增量11.4模型的建立与分析模型的建立与分析1.总体风险用所投资的Si中最大的一个风险来衡量,即maxqixi|i=1，2,n2购买Si所付交易费是一个分段函数,即pixixiui交易费=piuixiui而题目所给定的定值ui（单位:

元）相对总投资M很小,piui更小,可以忽略不计,这样购买Si的净收益为（ri-pi）xi53要使净收益尽可能大，总体风险尽可能小,这是一个多目标规划模型:

目标函数MAXMINmaxqixi约束条件xi0i=0,1,n4.模型简化：

1）在实际投资中，投资者承受风险的程度不一样，若给定风险一个界限a，使最大的一个风险qixi/Ma，可找到相应的投资方案。

6这样把多目标规划变成一个目标的线性规划。

模型模型1固定风险水平，优化收益目标函数：

Q=MAX约束条件：

axi0i=0，1，n2）若投资者希望总盈利至少达到水平k以上，在风险最小的情况下寻找相应的投资组合。

模型模型2固定盈利水平，极小化风险7目标函数：

R=minmaxqixi约束条件：

xi0i=0，1，n3）投资者在权衡资产风险和预期收益两方面时，希望选择一个令自己满意的投资组合。

因此对风险、收益赋予权重s（0s1），s称为投资偏好系数.模型模型3目标函数：

minsmaxqixi-（1-s）约束条件=M，xi0i=0,1,2,n811.5模型模型1的求解的求解模型模型1固定风险水平，优化收益目标函数：

Q=MAX约束条件：

axi0i=0，1，n模型1为:

minf=（-0.05,-0.27,-0.19,-0.185,-0.185）（x0x1x2x3x4x0+1.01x1+1.02x2+1.045x3+1.065x4=10.025x1a0.015x2a0.055x3a0.026x4axi0（i=0,1,.4）9由于a是任意给定的风险度，到底怎样给定没有一个准则，不同的投资者有不同的风险度。

我们从a=0开始，以步长a=0.001进行循环搜索，编制程序如下：

a=0;while（1.1-a）1c=-0.05-0.27-0.19-0.185-0.185;Aeq=11.011.021.0451.065;beq=1;A=00.025000;000.01500;0000.0550;00000.026;b=a;a;a;a;vlb=0,0,0,0,0;vub=;x,val=linprog（c,A,b,Aeq,beq,vlb,vub）;ax=xQ=-valplot（a,Q,.）axis（00.100.5）holdona=a+0.001;endxlabel（a）,ylabel（Q）10计算结果：

计算结果：

a=0.0030x=0.49490.12000.20000.05450.1154Q=0.1266a=0.0060x=00.24000.40000.10910.2212Q=0.2019a=0.0080x=0.00000.32000.53330.12710.0000Q=0.2112a=0.0100x=00.40000.584300Q=0.2190a=0.0200x=00.80000.188200Q=0.2518a=0.0400x=0.00000.99010.000000Q=0.26731111.6结果分析结果分析1.风险大，收益也大。

2.当投资越分散时，投资者承担的风险越小，这与题意一致。

即:

冒险的投资者会出现集中投资的情况，保守的投资者则尽量分散投资。

3.曲线上的任一点都表示该风险水平的最大可能收益和该收益要求的最小风险。

对于不同风险的承受能力，选择该风险水平下的最优投资组合。

124.在a=0.006附近有一个转折点，在这一点左边，风险增加很少时，利润增长很快。

在这一点右边，风险增加很大时，利润增长很缓慢，所以对于风险和收益没有特殊偏好的投资者来说，应该选择曲线的拐点作为最优投资组合，大约是a*=0.6%，Q*=20%，所对应投资方案为:

风险度收益x0x1x2x3x40.00600.201900.24000.40000.10910.22121311.7实验任务实验任务2，314