금융의 정규분포와 Student-t 분포 비교
정규분포와 Student-t 분포의 꼬리감쇠, 자유도, 척도와 분산, 우도, 다변량 종속성을 비교하고 금융수익률 모형으로서의 한계를 설명합니다
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한눈에 답하기
정규분포의 꼬리는 평균과 분산으로 정해지며 지수적으로 줄어듭니다. Student-t 분포는 자유도 ν를 더하고 꼬리가 멱법칙으로 줄어 극단관측에 더 큰 확률을 줍니다. 금융수익률을 더 잘 맞출 수 있지만 하나의 대칭 정적분포가 모든 국면·비대칭·변동성 군집을 설명하지는 못합니다
두 모형은 대칭 위치척도 분포족입니다
정규확률변수는 표준정규 Z와 표준편차 σ를 이용해 X=μ+σZ로 쓸 수 있습니다
위치척도 Student-t 변수는 X=μ+sT_ν로 쓸 수 있으며 s는 척도이고 ν는 꼬리두께를 정합니다
둘 다 μ를 중심으로 대칭이므로 확장하거나 변환하지 않으면 수익률 비대칭을 만들지 못합니다
Student-t는 분산불확실성에서 나옵니다
서로 독립인 Z∼N(0,1)과 V∼χ²_ν에 대해 T=Z/√(V/ν)는 표준 Student-t 분포를 가집니다
무작위 분모 때문에 고정분산 정규분포보다 큰 표준화 값이 나타날 가능성이 높습니다
ν가 무한대로 가면 분모불확실성이 사라져 Student-t 분포는 정규분포에 가까워집니다
자유도가 적률의 존재를 정합니다
Student-t 꼬리는 ν가 정하는 멱법칙으로 줄지만 정규분포 꼬리는 거리제곱에 대해 지수적으로 줄어듭니다
평균은 ν>1, 분산은 ν>2, 네 번째 적률은 ν>4에서 존재하며 그 이하에서는 해당 모집단 적률이 없습니다
ν>4이면 초과첨도는 6/(ν−4)로 정규꼬리에 가까워지는 과정이 드러납니다
척도는 언제나 표준편차가 아닙니다
ν>2인 위치척도 t 분포에서 Var(X)=s²ν/(ν−2)이므로 s는 표준편차보다 작습니다
정규분포 σ와 t 분포 척도 s를 둘 다 변동성처럼 비교하면 거짓 꼬리차이나 우도차이를 만들 수 있습니다
소프트웨어는 매개변수 이름과 분산 1 표준화 여부가 다르므로 정확한 밀도규약을 기록해야 합니다
우도는 중심과 꼬리의 균형을 바꿉니다
정규 최대우도는 잔차제곱을 크게 반영해 소수의 극단관측이 분산추정치를 부풀릴 수 있습니다
Student-t 우도는 ν를 통해 큰 표준화 잔차의 영향을 줄여 극단값을 불가능하다고 선언하지 않고 적합합니다
ν가 적률경계 가까이 추정되면 최적화가 수렴해도 분산·첨도·위험측도가 불안정할 수 있습니다
다변량 모형은 공동극단을 바꿉니다
다변량 정규분포는 Gaussian Copula를 뜻하며 완전상관 미만에서 점근 꼬리종속이 0입니다
다변량 t 분포는 무작위 척도를 공유해 유한 ν에서 대칭적인 양의 꼬리종속을 만듭니다
공동폭락과 공동상승이 다르거나 종속성이 국면에 따라 변하는 주식시장에서는 이 대칭성도 틀릴 수 있습니다
표본 밖 꼬리검사로 모형을 골라야 합니다
확률·분위수 도표, 문턱초과, 예측우도, 구간포함률과 VaR·ES 백테스트를 비교합니다
관측창을 굴려 재적합하고 구조가 남으면 skewed-t·혼합·확률변동성·필터잔차 대안을 검사합니다
t 적합이 낫다는 것은 선택한 목적의 근사가 더 유용하다는 뜻이지 수익률이 하나의 불변 t 법칙을 따른다는 뜻은 아닙니다
자주 묻는 질문
Student-t 분포의 꼬리가 정규분포보다 두꺼운 이유는 무엇인가요?
무작위 척도혼합으로 꼬리가 멱법칙으로 줄지만 정규확률은 거리제곱에 따라 지수적으로 줄기 때문입니다
자유도는 무엇을 뜻하나요?
ν는 꼬리두께와 적률존재를 정하며 작은 양의 값일수록 꼬리가 무거워집니다
Student-t 척도는 변동성과 같은가요?
항상 그렇지 않습니다. 일반 위치척도 규약에서 ν>2이면 표준편차는 s√[ν/(ν−2)]입니다
Student-t가 금융수익률에 언제나 더 좋은가요?
아닙니다. 대칭 무거운 꼬리는 담지만 비대칭, 변동성 동학, 점프와 국면별 종속성을 놓칠 수 있습니다