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也谈“正态分布”

(2008-07-18 15:34:06)
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杂谈

7月“管理数量方法”的学习,方教授让我这个文科出身的“管理者”在短短4天再度认识了“统计与概率学”、“运筹学”、“科学决策”3门基于数学的学科中的部分片断,深入浅出的讲解令我获益匪浅,正态分布和2σ深入我心,本以为已经掌握了数据分析的精髓,而当看到孙满同学的美文后,大为震撼!原来“学海无涯、无处是岸!”,胸中引发对孙博士相当的崇拜,心中只有两个大字“实在佩服”!

为进一步搞清“高峰胖尾”分布,急忙查阅相关资料,小有收获,在此和同学们分享,也请大家指正批评。

1)正态分布的由来和地位

正态分布概念是由德国的数学家和天文学家Moivre于1733年首次提出,后由德国数学家Gauss(Carl Friedrich Gauss,1777—1855)率先将其应用于天文学研究,故又称高斯分布。高斯这项工作对后世的影响极大,在高斯刚提出这个发现之初,人们还只能从其理论的简化上来评价其优越性,其全部影响还不能充分显现。但随着各种理论的深入研究,高斯理论的卓越贡献日显重要。

正态分布是概率统计中最重要的一种分布,其重要性我们可以从以下两方面来理解:一方面,正态分布是自然界最常见的一种分布。一般说来,若影响某一数量指标的随机因素很多,而每个因素所起的作用都不太大,则这个指标服从正态分布。例如,产品尺寸是一类典型的总体,对于成批生产的产品,如果生产条件正常并稳定,即工艺、设备、技术、操作、原料、环境等可以控制的条件都相对稳定,而且不存在产生系统误差的明显因素,那么,产品尺寸的总体分布就服从正态分布。又如测量的误差;炮弹落点的分布;人的生理特征的量,如身高、体重等;农作物的收获量等等,都服从或近似服从正态分布。另一方面,正态分布具有许多良好的性质,很多分布可以用正态分布来近似描述,而一些分布又可以通过正态分布来导出,因此在理论研究中正态分布也十分重要。

2)关于“高峰胖尾”分布

金融市场的复杂性、高频变动性和时间序列特征,使绝大多数金融资产收益率分布呈现出明显不同于正态分布的“高峰厚尾”的特征。有经验数据表明,金融资产收益率偏离均值3个标准差的实际数据概率高出正态分布几倍甚至几十倍。这源于早期理论研究将金融市场假设为有效市场,即假定投资者以线性的方式处理信息,接到信息就做出反应,而且不以累积的方式对一个事件做出反应。事实上,金融市场中的投资者很少是这样行事的,大多数人会等到信息确认之后才会有所行动,这需要一个过程,而它所需要的时间也是不同的,这正是造成收益率序列往往呈现出高峰胖尾特性的原因,这一特性反映了金融资产收益率波动具有的时变性与厚尾性,它是个指数分布,可以用“稳定帕累托分布”形容,其特点是既倾向于有趋势和循环,同时也有突然的和不连续的变化,而且可以按照偏斜度调整。“高峰胖尾”主要是从图像表现上相对正态分布的对称的钟形图像表现而言,统计上很多分布都具有高峰厚尾特征,例如:T分布,帕雷托分布,GEV分布等。

帕雷托是19世纪意大利经济学家,其最为著名理论之一是帕雷托法则,也称为80/20法则。描述在众多现象中,80%的结果取决于20%的原因。这一法则在很多方面被广泛的应用,如,80%的劳动成果取决于20%的前期努力,或者20%的人做了80%的工作,或在商业活动中,80%的销量来自与20%的客户。如果同学们还对我们学过的课程有所记忆的话,“帕雷托最优”或“帕雷托改进”便是这位仁兄的另一理论贡献。

诚然世界的本质是非线性的,利用线性方法来研究事物之间的曲折联系本身就有不可克服的缺陷。然而,由于我们研究的对象过于复杂而不可能被简单的解释,因此,再高明的理论可能也只是对真理的一次接近,而不可能揭示真理的全部。

3)结尾的保留

对美文的结尾,我到是有一点不同的观点。没有预测,何来对策?有点像鸡和蛋的关系,很难言谁更重要。的确,系统越是复杂,预测就变得越加困难和无力,但是我们还能做些什么?我想面对复杂系统,预测不是万能的,但是不去努力预测是万万不能的。

4)有感于同学们的博学和无私的分享,令我非常欣然。如果说是老师擦燃一根火柴,那么60多名同学的烛光无疑会照亮我思想更深的地方,感谢孙满。

4)小卡片-“统计”的产生

统计知识已经经历了上千年的历史,而“统计”一词并非一开始就有。“统计”一词最早出现在中世界拉丁语Status中,意思是指各种现象的状态和状况。由这一词根组成的意大利语Stato表示“国家”的概念,也含有国家结构和国情知识的意思。十八世纪德国政治学教授亨瓦尔(G.Achenwall)在1749年所著《近代欧洲各国国家学纲要》一书绪言中,正式提出了“Statistika”(统计)这个词。那时的统计是指“国家显著事项的比较和记述”或“国势学”,认为统计是关于国家应注意事项的学问。此后,各国相继沿用“统计”这个词,并把这个词译成各国的文字,法国译为Statistique,意大利译为Statistica,英国译为Statistics,日本最初译为“政表”、“政算”、“国势”、“形势”等,直到1880年设立了统计院,才确定以“统计”二字正名。1903年(清光绪廿九年)由钮永建、林卓南等翻译了日本横山雅南所著的《统计讲义录》一书,“统计”这个词从日本传到我国。1907年(清光绪卅三年)彭祖植编写的《统计学》在日本出版,同时在国内发行,这是我国最早的一本统计学书籍。从此,统计一词就成了记述国家和社会状况的数量关系的总称。

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