Introduction à la finance quantitative
Benjamin Williams
Vuibert
Remerciements3
Introduction5
Première partie
L'essentiel du cours
Chapitre 1. Cours et indices boursiers13
Section I. Concepts13
I.1. Cours des actions13
I.1.1. Prix d'émission et cours de Bourse13
I.1.2. Capitalisation boursière et flottant d'une société14
I.1.3. Fréquence des observations et modes de cotation14
I.1.4. Cotations infra-journalières14
I.1.5. Opérations sur titres et cours ajustés15
I.2. Indices boursiers16
I.2.1. Indices de marché et indices sectoriels16
I.2.2. Indices restreints et indices larges16
I.2.3. Mode de pondération des indices16
I.2.4. Indices nus et indices de rentabilité17
Section II. Outils mathématiques17
II.1. Prix des actions17
II.1.1. Modélisation du temps18
Temps continu et temps discret18
Instant et période18
II.1.2. Historiques de cours18
Fréquence des données18
Données journalières19
Données infra-journalières19
II.1.3. Ajustement des cours20
II.2. Indices boursiers22
II.2.1. Panier de l'indice23
II.2.2. Mode de pondération24
II.2.3. Indice pondéré par les capitalisations26
II.2.4. Indice de rentabilité27
II.3. Représentation graphique des cours de Bourse29
II.3.1. Graphiques cours - volume29
II.3.2. Graphiques boursiers OHLC30
II.3.3. Moyennes mobiles32
II.3.4. Graphiques semi-logarithmiques33
Section III. Applications sous Excel35
III.1. Format des données35
III.2. Graphiques boursiers Excel36
III.2.1. Propriétés36
III.2.2. Insertion37
III.2.3. Paramétrage37
III.2.4. Ajout d'une moyenne mobile38
III.3. Graphiques semi-logarithmiques39
Chapitre 2. La rentabilité41
Section I. Concepts41
I.1. Mesures de la variation des prix41
I.1.1. Variation absolue et plus-value ou moins-value41
I.1.2. Taux de variation et taux de plus-value ou moins-value42
I.2. Rentabilité et rendement42
I.2.1. Relation rentabilité - rendement - plus-value ou moins-value42
I.2.2. Rendement42
I.2.3. Rentabilité43
I.3. Rentabilité discrète et rentabilité continue43
I.4. Rentabilité brute et rentabilité nette44
I.5. Rentabilité nominale et rentabilité réelle44
I.6. Rentabilité périodique moyenne et annualisation45
I.7. Rentabilité d'un indice46
Section II. Outils mathématiques46
II.1. Mesures de la variation des prix46
II.1.1. Différence première46
II.1.2. Coefficient de variation47
II.1.3. Taux de variation47
Taux de variation discret47
Taux de variation continu47
Équivalence discret - continu48
Approximation discret - continu48
II.2. Rentabilité et rendement50
II.2.1. Rendement50
II.2.2. Rentabilité51
Rentabilité continue52
II.3. Rentabilité et cours ajustés des dividendes52
II.3.1. Calcul des cours ajustés des dividendes52
Coefficient d'ajustement52
Ajustement vers l'arrière53
II.3.2. Calcul des rentabilités avec réinvestissement instantané54
II.4. Rentabilité et inflation55
II.5. Rentabilité moyenne et annualisation56
II.5.1. Chaînage des rentabilités périodiques56
II.5.2. Approximation par la moyenne arithmétique58
II.5.3. Annualisation de la rentabilité58
Méthode de la rentabilité annuelle proportionnelle58
Méthode de la rentabilité annuelle équivalente (actuarielle)59
II.6. Rentabilité d'un indice59
Section III. Applications sous Excel60
III.1. Taux de variation continu60
III.2. Chaînage des rentabilités61
III.3. Moyenne des rentabilités61
III.4. Rentabilité annuelle équivalente62
III.4.1. Calcul avec la fonction Puissance62
III.4.2. Calcul avec la fonction Taux effectif62
Chapitre 3. Le risque65
Section I. Concepts65
I.1. Risque et incertitude en finance65
I.2. Distribution des rentabilités67
I.3. Typologie des risques financiers67
I.3.1. Risque de variabilité67
I.3.2. Risque de perte68
I.3.3. Risque de ruine68
I.3.4. Scénario catastrophe69
I.3.5. Value at Risk69
I.3.6. Synthèse70
I.4. Typologie des volatilités70
I.4.1. Volatilité et normalité70
I.4.2. Volatilité historique70
I.4.3. Volatilité instantanée et volatilité infra-journalière71
I.4.4. Volatilité « Plus haut - plus bas » de Parkinson71
I.4.5. Volatilité annualisée72
I.4.6. Volatilité anticipée et modèles ARCH72
I.4.7. Volatilité implicite et indices de volatilité72
Section II. Outils mathématiques74
II.1. Modélisation des rentabilités74
II.2. Volatilité historique74
II.2.1. Estimateur74
II.2.2. Annualisation de la volatilité75
Hypothèse sous-jacente75
II.2.3. Effet de la longueur de l'échantillon76
II.2.4. Surface de volatilité77
II.2.5. Analyse en coupe longitudinale78
II.2.6. Analyse en coupe transversale80
II.3. Volatilité « Plus haut - plus bas » de Parkinson80
Section III. Applications sous Excel81
III.1. Diagramme des fréquences81
III.1.1. Installer l'Utilitaire d'analyse81
III.1.2. Outils de l'Utilitaire d'analyse82
III.1.3. Outil Histogramme82
Paramètres d'entrée83
Options de sortie83
III.1.4. Estimation de la distribution des rentabilités84
Procédure avec classes automatiques84
Procédure avec classes personnalisées85
Paramétrage du diagramme des fréquences87
III.2. Calcul de la volatilité historique88
III.2.1. Fonction Ecartype88
III.2.2. Annualisation89
III.2.3. Historique de volatilité89
III.2.4. Aide au diagnostic des volatilités en coupe longitudinale90
Chapitre 4. La théorie du portefeuille93
Section I. Concepts93
I.1. Choix de portefeuille93
I.2. Rentabilité d'un portefeuille94
I.3. Risque d'un portefeuille94
I.4. Effets de la diversification95
I.5. Portefeuilles dominants et dominés96
I.6. Frontière efficiente97
Section II. Outils mathématiques99
II.1. Hypothèse sur les rentabilités99
II.2. Caractéristiques du portefeuille99
II.3. Rentabilité espérée du portefeuille100
II.3.1. Notation algébrique100
II.3.2. Notation matricielle100
II.4. Risque du portefeuille101
II.4.1. Notation algébrique101
Cas des rentabilités non corrélées102
II.4.2. Notation matricielle102
II.5. Portefeuille efficient104
II.5.1. Principe de construction104
Maximisation de la rentabilité sous contrainte de risque104
Minimisation du risque sous contrainte de rentabilité104
II.5.2. Contraintes de composition du portefeuille105
II.5.3. Procédure d'implémentation106
II.6. Frontière efficiente avec deux titres106
Rentabilité et risque des portefeuilles à deux titres107
Ensemble des portefeuilles dominés et dominants107
Effet du coefficient de corrélation sur les portefeuilles108
II.7. Frontière efficiente avec m titres111
Section III. Applications sous Excel112
III.1. Matrice des variances - covariances112
III.1.1. Outil Analyse de covariance112
Lancer l'Analyse de covariance112
Utiliser l'Analyse de covariance113
Lecture de l'Analyse de covariance114
III.1.2. Fonctions Covariance et Index115
III.2. Calcul matriciel119
III.2.1. Rentabilité d'un portefeuille119
Produit matriciel120
Produit scalaire120
III.2.2. Risque d'un portefeuille120
III.3. Détermination d'un portefeuille efficient121
III.3.1. Installer le Complément Solveur121
III.3.2. Paramètres du Solveur122
Cellule cible à définir122
Boutons d'option Égale à122
Cadre Cellules variables123
Cadre Contraintes123
Boutons de commandes123
III.3.3. Maximisation de la rentabilité sous contrainte de risque123
III.3.4. Minimisation du risque sous contrainte de rentabilité124
III.4. Détermination de la frontière efficiente126
III.4.1. Recherche du portefeuille de risque minimum par simulation126
Tirage au sort des portefeuilles avec ALEA126
Calcul des couples « rentabilité - risque »127
Nuage des portefeuilles128
Portefeuille de risque minimum129
III.4.2. Détermination de p portefeuilles efficients130
III.4.3. Ajustement polynomial de la frontière efficiente130
Principe130
Courbe de tendance polynomiale131
Chapitre 5. Le MEDAF135
Section I. Concepts135
I.1. Actif sans risque et taux sans risque135
I.2. Propriété des portefeuilles mixtes136
I.2.1. Portefeuilles prêteurs et emprunteurs136
I.2.2. Effet de levier financier136
I.2.3. Linéarité de la relation « risque - rentabilité »137
I.2.4. Synthèse138
I.3. Rationalité et homogénéité des anticipations138
I.4. Portefeuille de marché et droite de marché139
I.5. Bêta des actions140
I.6. Risque systématique et risque spécifique140
I.7. Droite d'évaluation des actifs financiers140
I.8. Estimation des bêtas141
Section II. Outils mathématiques141
II.1. Propriétés des portefeuilles mixtes142
II.1.1. Rentabilité et risque des portefeuilles mixtes142
II.1.2. Relation risque - rentabilité142
Portefeuilles prêteurs143
Portefeuilles emprunteurs143
II.2. Portefeuille de marché et droite de marché144
II.3. Bêta et risque systématique145
II.3.1. Définition du bêta145
II.3.2. Interprétation du bêta147
II.3.3. Risque systématique148
II.3.4. Droite d'évaluation des actifs financiers149
II.3.5. Bêta d'un portefeuille149
II.3.6. Lien avec le modèle de marché150
II.4. Estimation des bêtas151
II.4.1. Proxy du portefeuille de marché151
II.4.2. Fréquence des rentabilités152
II.4.3. Longueur de l'échantillon152
II.4.4. Instabilité des bêtas153
Section III. Applications sous Excel154
III.1. Fonction DROITEREG154
III.1.1. Arguments de DROITEREG154
III.1.2. Implémentation de DROITEREG155
III.1.3. Lecture de DROITEREG155
Correspondance avec les intitulés Excel156
III.2. Calcul du bêta par les MCO156
Chapitre 6. La mesure de la performance159
Section I. Concepts159
I.1. Gestion active et gestion passive160
I.1.1. Gestion passive160
Gestion indicielle160
I.1.2. Gestion active161
Gestion discrétionnaire161
Gestion benchmarkée161
I.2. Mesures de performance161
I.2.1. Rentabilité en excès162
I.2.2. Ratio de Sharpe162
I.2.3. Ratio de Treynor163
I.2.4. Alpha de Jensen163
I.2.5. Ratio d'information164
I.2.6. Tracking error164
Section II. Outils mathématiques165
II.1. Ratio de Sharpe165
II.1.1. Ratio de Sharpe ex-ante165
II.1.2. Ratio de Sharpe estimé166
II.2. Ratio de Treynor167
II.2.1. Ratio de Treynor ex-ante167
II.2.2. Ratio de Treynor estimé168
II.3. Alpha de Jensen168
II.3.1. Alpha de Jensen ex-ante168
II.3.2. Alpha de Jensen estimé169
Modèle de régression169
Variables proxy170
Test de significativité170
II.4. Ratio d'information171
II.4.1. Ratio d'information ex-ante171
II.4.2. Ratio d'information estimé172
II.5. Tracking error172
Section III. Applications sous Excel173
III.1. Alpha de Jensen173
III.1.1. Estimation de l'alpha avec la fonction Droitereg174
III.1.2. Test de significativité de l'alpha175
Estimation du t de Student175
Détermination du t théorique avec Loi.student.inverse176
III.2. Tracking error177
Chapitre 7. Introduction à la Value at Risk179
Section I. Concepts179
I.1. VaR d'un portefeuille180
I.2. VaR relative d'un portefeuille180
I.3. VaR d'un portefeuille et horizon de calcul181
I.4. Méthodes d'estimation de la VaR d'un portefeuille181
Section II. Outils mathématiques182
II.1. VaR d'un portefeuille182
II.2. VaR relative d'un portefeuille182
II.3. Méthode de la VaR paramétrique gaussienne183
II.3.1. VaR journalière d'un titre183
II.3.2. VaR à T jours d'un titre184
II.3.3. VaR à T jours d'un portefeuille186
Section III. Applications sous Excel188
Deuxième partie
Les applications
Conseils méthodologiques193
I. Préparation d'une épreuve193
II. Maîtrise d'une épreuve193
Exercices195
Cas pratique217
Questionnaire à choix multiples221
I. Spécificités d'une épreuve de QCM221
II. QCM de finance quantitative222
Chapitre 1 : Cours et indices boursiers222
Chapitre 2 : La rentabilité224
Chapitre 3 : Le risque225
Chapitre 4 : La théorie du portefeuille227
Chapitre 5 : Le MEDAF231
Chapitre 6 : La mesure de la performance232
Chapitre 7 : Introduction à la VaR234
Réponses du QCM237
Bibliographie239
Index241