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Conjugados previos y actualización bayesiana

En un documento de Cyert y Degroot (1974) (Expectativas Racionales y Análisis Bayesiano, en el Journal of Political Economy), los autores utilizan una actualización bayesiana para un parámetro incierto. Tienen un modelo de precios como sigue

$$p_{t+1}=ap_{t}+v_{t+1}$$

donde $v_1$, $v_2$,... forman una secuencia de términos de error iid. El parámetro en el que hay una actualización bayesiana es $a$. $r$ es la precisión conocida de la señal (de la ecuación de precios). Encuentran la siguiente regla de actualización para la media y la varianza de $a$

$$m_{t+1}=\frac{h_{t}m_{t}+rp_{t}p_{t+1}}{h_{t}+r\left(p_{t}\right)^{2}}$$

y

$$h_{t+1}=h_{t}+r\left(p_{t}\right)^{2}$$

Tengo problemas para encontrar estos valores. Esto es lo que he intentado; Dicen que usan conjugados previos para encontrar estas reglas de actualización. Así, el posterior

$$p\left(a\mid p_{t+1}\right)\propto p\left(a\right)p\left(p_{t+1}\mid a\right)$$$ $

donde

$$p\left(a\right)=\left(2\pi\sigma_{0}^{2}\right)^{-\frac{1}{2}}\text{exp}\left(-\frac{1}{2\sigma_{0}^{2}}\left(a-a_{0}\right)^{2}\right)$$

y

$$p\left(p_{t+1}\mid a\right)=\left(2\pi\sigma_{c}^{2}\right)^{-\frac{1}{2}}\text{exp}\left(-\frac{1}{2\sigma_{c}^{2}}\left(p_{t+1}-a\right)^{2}\right)$$

Así que utilizando estas dos últimas expresiones, escribo

$$p\left(a\right)p\left(p_{t+1}\mid a\right)\propto exp\left(-\frac{1}{2\sigma_{0}^{2}}\left(a-a_{0}\right)^{2}-\frac{1}{2\sigma_{c}^{2}}\left(p_{t+1}-a\right)^{2}\right)$$

donde la precisión conocida y constante $\frac{1}{\sigma_{c}^{2}}=r$ y la precisión variable en el tiempo $\frac{1}{\sigma_{0}^{2}}=h_{0}$

y termino con esto

$$p\left(a\right)p\left(p_{t+1}\mid a\right)\propto exp\left(-\frac{h_{0}}{2}\left(a^{2}-2aa_{0}+a_{0}^{2}\right)-\frac{r}{2}\left(p_{t+1}^{2}-2p_{t+1}a+a^{2}\right)\right) \overset{\text{def}}{=}\text{exp}\left(-\frac{h_{1}}{2}\left(a-a_{1}\right)^{2}\right)$$

No puedo llegar a términos como $p_t^2$ y $p_t p_t+1$. ¿Qué me falta? Cualquier pista/sugerencia o solución es apreciada, ¡gracias!

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JasonSmith Puntos 34470

He encontrado la solución. Aquí comparto cómo se hace por si algún día alguien lo necesita;

Lo crucial a considerar es que tenemos $\mathbb{E}\left(p_{t+1}\right)=\mathbb{E}\left(ap_{t}\right)$ ya que la media del término de error $v_t$ es cero. Por lo tanto, sabemos que

$$p\left(a\mid p_{t+1}\right)\propto p\left(a\right)p\left(p_{t+1}\mid a\right)$$

Luego, escribimos

$$p\left(a\right)=\left(2\pi\sigma_{t}^{2}\right)^{-\frac{1}{2}}\text{exp}\left(-\frac{1}{2\sigma_{0}^{2}}\left(a-m_{t}\right)^{2}\right)$$

y

$$p\left(p_{t+1}\mid a\right)=\left(2\pi\sigma_{c}^{2}\right)^{-\frac{1}{2}}\text{exp}\left(-\frac{1}{2\sigma_{c}^{2}}\left(p_{t+1}-ap_{t}\right)^{2}\right)$$

Escribimos $ap_t$ sin ningún término de expectativa porque esto se conoce una vez que estamos en $t+1$. En otras palabras, se convierte en algo "conocido". Entonces,

$$p\left(a\right)p\left(p_{t+1}\mid a\right)\propto\text{exp}\left(-\frac{1}{2\sigma_{0}^{2}}\left(a-m_{t}\right)^{2}-\frac{1}{2\sigma_{c}^{2}}\left(p_{t+1}-ap_{t}\right)^{2}\right)$$

Observa que sustituimos la varianza por precisión; $\frac{1}{\sigma_{c}^{2}}=r$ y $\frac{1}{\sigma_{t}^{2}}=h_{t}$. Reformulando

$$p\left(a\right)p\left(p_{t+1}\mid a\right)\propto\text{exp}\left(-\frac{h_{t}}{2}\left(a^{2}-2am_{t}+a_{t}^{2}\right)-\frac{r}{2}\left(p_{t+1}^{2}-2p_{t+1}p_{t}a+a^{2}p_{t}^{2}\right)\right)\overset{\text{def}}{=}\text{exp}\left(-\frac{h_{t+1}}{2}\underset{=a^{2}-2am_{t+1}+m_{t+1}^{2}}{\underbrace{\left(a-m_{t+1}\right)^{2}}}\right)$$

Reformulamos de nuevo, factorizando ambos RHS y LHS por $a^2$ y $a$;

$$p\left(a\right)p\left(p_{t+1}\mid a\right)\propto\text{exp}\left(-\frac{a^{2}}{2}\left(h_{t}+r_{t}p_{t}^{2}\right)-\frac{2a}{2}\left(m_{t}h_{t}+rp_{t+1}p_{t}\right)-\left(\frac{m_{t}^{2}h_{t}+rp_{t+1}^{2}}{2}\right)\right)\overset{\text{def}}{=}\text{exp}\left(-\frac{a^{2}}{2}\left(h_{t+1}\right)-\frac{2a}{2}\left(h_{t+1}m_{t+1}\right)-h_{t+1}\frac{m_{t+1}^{2}}{2}\right)$$.

Entonces, al igualar los coeficientes de ambos lados RHS y LHS, vemos fácilmente

$$\begin{cases} -\frac{a^{2}}{2}\left(h_{t}+r_{t}p_{t}^{2}\right)=-\frac{a^{2}}{2}\left(h_{t+1}\right)\\ -\frac{2a}{2}\left(m_{t}h_{t}+rp_{t+1}p_{t}\right)=-\frac{2a}{2}\left(h_{t+1}m_{t+1}\right) \end{cases}$$

Desde aquí, es fácil escribir

$$\begin{cases} h_{t+1}=h_{t}+r_{t}p_{t}^{2}\\ m_{t+1}=\frac{m_{t}h_{t}+rp_{t+1}p_{t}}{h_{t+1}} \end{cases}$$

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