Estoy ligeramente en desacuerdo con el comentario de Alex. El CAPM hace no léase como \begin{align*} r_{i,t} = r_{f,t}+ \beta_{i,t} (r_{m,t}-r_f) + \varepsilon_{i,t}. \end{align*} Hay una diferencia importante entre el modelo de índice único (también conocido como modelo de mercado) (SIM) que se lee como \begin{align*} r_{i,t} = \alpha_{i,t} + \beta_{i,t}(r_{m,t}-r_{f,t}) + \varepsilon_{i,t} \end{align*} y el modelo de fijación de precios de los activos de capital (CAPM) que se lee como \begin{align*} \mathbb{E}_t[r_{i,t}] - r_{f,t} &= \frac{\mathbb{C}\text{ov}_t(r_{i,t+1},r_{m,t+1})}{\mathbb{V}\text{ar}_t[r_{i,t+1}]} \cdot (\mathbb{E}_t[r_{m,t+1}]-r_{f,t}) \\ &= \beta_{i,t} \cdot (\mathbb{E}_t[r_{m,t+1}]-r_{f,t}). \end{align*}
(Los subíndices indican que el condicional se refiere a la expectativa/varianza/covarianza). Así pues, el CAPM es un modelo de valoración de activos de equilibrio sobre los rendimientos esperados que puede derivarse, por ejemplo, de un marco de factor de descuento estocástico (SDF), suponiendo que el SDF es lineal en el rendimiento del mercado. En En particular, no hay ningún componente de riesgo idiosincrático $\varepsilon_{i,t}$ .
Se puede ver inmediatamente cómo las dos ecuaciones del CAPM concuerdan con las ecuaciones que has citado: El CAPM asume el exceso esperado de cualquier activo es proporcional al exceso de rentabilidad esperada de la cartera de mercado (cartera cartera ponderada de todo activos), es decir $\alpha_{i,t}=r_{f,t}$ .
El SIM es pura y simplemente un modelo estadístico que hace una regresión de los rendimientos históricos contra los de algún factor (puede ser una cartera que imite a la del mercado, pero puede ser cualquier otro factor que se cree que impulsa los rendimientos). Mediante una regresión OLS estándar del modelo SIM, el coeficiente $\beta_{i,t}$ se estima que es $\frac{\mathbb{C}\text{ov}(r_{i,t},r_{m,t})}{\mathbb{V}\text{ar}[r_{i,t}]}$ . Por lo tanto, la SIM puede utilizarse para probar el CAPM empíricamente (es decir, si el CAPM fuera cierto, encontraríamos $\alpha$ que no sea estadísticamente diferente de cero, etc.), pero no debe confundirse con el CAPM. De hecho, las pruebas empíricas plantean fuertes dudas de que el CAPM sea un buen modelo.
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El CAPM es en realidad $r_{it}=r_f+\beta_i(r_{mt}r_f)+\tilde{e}_t$ para $t=1,\cdots,T$ que no da la ecuación (2) en absoluto. La única manera de encontrar $\beta_i$ es a través de la regresión, que da $\beta_i=\frac{\rho \sigma_i}{\sigma_m}$ , su primera ecuación.
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Se ha corregido la errata en las fórmulas del CAPM. Ecuación $(2)$ se mantiene sin cambios. La cuestión no es cómo encontrar beta, sino por qué las dos ecuaciones no parecen ser consistentes.
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Para empezar, tu fórmula de capm es válida sólo para las expectativas, ¿no?