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Goal-based portfolio selection with mental accounting

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摘要

本文提出了一个反映目标导向投资理念与心理账户行为的连续时间多目标组合选择框架,采用随机佩龙法证明价值函数为哈密顿-雅可比-贝尔曼方程组的唯一约束粘性解。数值分析揭示了最优策略依赖于各投资目标的财富状态,投资者需在股票间及组合间同时分散风险,实现动态调整,对重要目标在期限临近时再向次要目标转移盈余资金的行为提供理论支持[page::0][page::1][page::2][page::9][page::12]

速读内容


研究问题与模型设定 [page::0][page::3][page::4]

  • 针对具有多个投资目标,投资者为每个目标构造独立投资组合,资金转移存在心理成本(mental costs)。

- 建立包含股票及风险自由资产的市场模型,风险因子过程驱动股票价格动态。
  • 投资组合之间通过资金转移控制资金分配,转移成本体现心理账户中不同目标价值差异。


HJB方程系统与粘性解理论 [page::5][page::6][page::7][page::8]

  • 价值函数满足一组关于不同目标状态变量的联立HJB方程,目标期限处状态变量数目减少。

- HJB系统包含两侧梯度约束,反映资金转移心理成本对最优策略的限制。
  • 证明价值函数为哈密顿-雅可比-贝尔曼方程组的唯一连续约束粘性解。


数值分析—两个目标场景的典型发现 [page::9][page::10][page::11][page::13][page::14]

  • 自由边界复杂多变,存在鼓包和缺口,反映资金转移与投资策略的非线性动态调整。

- 不同目标组合间存在风险对冲和资金替代的多层级多维度分散投资策略。
  • 当一个目标重要时,投资者优先满足该目标,资金转移表现明显不对称且趋于推迟。

- 两个股票市场参数中,资产间相关性显著影响自由边界位置和投资组合策略。

量化策略亮点—多目标组合调整动态 [page::10][page::16][page::17]

  • 不同财富水平对应不同投资比例策略,动作空间离散量化用于策略编码及显示。

- 长短期目标在资金到期日及期限内状态下,最优投资策略依赖多变量财富状态,非单独目标内部优化。
  • 资金转移区域以颜色区分,展示了盈余组合向缺额组合资金迁移的区间,体现心理账户资金摩擦影响。





相关数学贡献及方法论:随机佩龙法 [page::22][page::23][page::24]

  • 使用随机佩龙方法构建上下随机包络,分别作为HJB方程的粘性次解与超解。

- 设计特殊的随机控制适应多目标状态变量减少及资金转移心理成本引入的梯度约束。
  • 证明比较原理与唯一性,解决状态非负约束及双边梯度约束等数学挑战。

深度阅读

金融研究报告详尽分析报告



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元数据与概览


  • 报告标题:《Goal-based portfolio selection with mental accounting》

- 作者:Erhan Bayraktar 和 Bingyan Han
  • 发布日期:2025年6月17日

- 研究主题:探索一套结合目标导向投资与心理账户理论的连续时间多目标投资组合选择框架,研究投资者如何在多目标、多账户、多期限的情况下通过带有心理成本的资金转移策略来达到投资目标。
  • 核心论点

- 传统投资组合理论基于明确风险厌恶系数与资金可替代性假设,但现实中投资者习惯于基于不同目标设定资金账户,且存在资金心理成本(mental costs)。
- 设计多投资组合框架,每个投资组合对应一个具体投资目标,投资者因精神账户习惯对各目标间资金转移设置心理成本。
- 该模型通过哈密顿-雅可比-贝尔曼(HJB)方程系统与粘性解理论进行刻画和求解。
  • 作者的主要信息传递

- 投资者在多目标投资中不仅需跨股票分散风险,还需跨投资组合分散风险,心理成本显著影响资金的再配置决策。
- 资金的转移具有时变与非线性特性,且各阶段投资策略受不同目标资金水平影响。
- 数值求解展示了复杂的自由边界和不同情境下的策略特征。
  • 评级/目标价:无具体评级和目标价,属于学术理论与数值建模研究。


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逐节深度解读



1. 引言与研究背景


  • 传统均值-方差模型和预期效用理论强调明确风险厌恶和资金可替代性(fungibility),但行为金融文献质疑这两点。

- 投资者更易表达目标阈值和目标相对重要性,而非风险厌恶度,典型如子女教育经费优先于休假基金。
  • 资金心理账户导致违反fungibility原则,形成不同目的资金分隔,投资平台和账户如529计划、401(k)体现实际操作。

- 该研究回应市场和学术界对目标导向投资的关注,同时引入心理成本(mental costs)限制资金自由流动。

2. 模型设定与系统框架


  • 假设投资者有 $K+1$ 个目标,分别于不同时点 $Tk$ 到期,目标金额固定为 $Gk$。

- 构建 $K+1$ 个子投资组合 $Xk$,分别布局以满足对应目标。
  • 股票价格与市场因子遵循多维扩散过程,市场结构包括无风险利率 $r$,和多个风险资产。

- 投资比例 $\alpha
k$ 定义子组合在各股票上的投资权重,禁止卖空与借贷。
  • 关键创新在于资金仅能在基础投资组合 $X{K+1}$ 和具体目标组合 $Xk$ 间转移,并对转移金额收取心理成本 $\lambdak$(基础组合转入目标组合时)和 $\thetak$(反向转移时),即使无实际交易费用。

- 资金维持非负,体现无破产约束。
  • 目标函数为加权加折现的超额负目标金额及心理成本总和期望。


3. 哈密顿-雅可比-贝尔曼(HJB)方程系统


  • 该设置为多变量控制问题,且临近每个目标结束时状态变量降维,导致价值函数的不规则性与非光滑性。

- HJB系统由Hamilton算子与两侧梯度约束构成,以体现心理成本限制资金转移。
  • 价值函数 $Vk$ 定义在对应区间 $[T{k-1}, Tk]$,并满足连接条件,保证前后阶段值的连续和一致。

- 边界条件涵盖所有资金为零时的极端惩罚,保证解的有界性及合理性。
  • 特别注重粘性解理论中的约束粘性解定义,以应对边界上的非光滑、梯度约束及状态空间降维。

- 主定理(Theorem 3.4)证明了该系统价值函数是HJB方程组唯一约束粘性解,且连续有界。

4. 数值分析章节与模型特征(基于2个目标和2支股票)


  • 模型简化:两个目标,短期($T1=1.0$年)和长期($T2=2.0$年),两支股票,风险自由利率及贴现率均为零,预期收益与波动率以Cholesky分解表达,基准相关系数设置为 $0.5$ 。

- 目标金额:短期目标需求$5,000$美元,长期目标$4,000$美元(实值单位千美元)。
  • 投资比例与状态演化

- 短期组合资产动态加入心理成本约束的资金转移过程。
- 长期组合动态设有相反资金流动约束。
  • 数值方法:采用有限差分离散和罚函数方法实现HJB求解,投资策略网格步长设置精细,确保求解精度。

- 单目标期望策略(表1):数据显示目标资金充足时,投资组合趋向保守,降低风险暴露;资金较低时,投资加大至高收益股票。
  • 多目标活动期策略依赖性

- 投资比例不仅依赖自身资金状态,还强烈依赖另一个目标的资金状态,表现出交互依赖关系,如短期组合的策略随长期资金变化而变化。
  • 自由边界形态复杂

- 转移区分明,心理成本导致界限有明显凸起和切口(bulges与notches),资金流向受期限和心理成本双重制约,不呈线性。
- 长期资金高度充裕时,保持现金配置以待短期需求。
- 短期与长期目标资金配置的拮抗表现为自由边界收缩成线段,恐转移过早或代价太大。
  • 相关性影响显著

- 正相关时转移阈值和自由边界位置较负相关时不同,负相关时风险分散效应显著,转移主动性更强,自由边界凸起消失。
  • 目标权重敏感性

- 提高短期目标权重至2倍,导致资金优先满足短期目标,转移方位自由度收窄。
- 形成持续投资策略,延迟将过剩从重要目标转入次级目标的现象。

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主要图表深度解读



表1 — 目标清偿后长期目标投资比例


  • 说明:表1中列出不同时期长期目标组合资金 $x2$ 对两个股票的资金投入比例。

- 趋势
- 资金较低时,全部投资于高收益股票(股票2),风险偏好最大。
- 随资金增长,组合逐渐多元化,股票1占比缓慢升高。
- 资金接近目标值4,000时,减少股票持仓,向现金倾斜,降低风险确保目标达成。
  • 意义

- 体现安全边际调整机制,符合目标导向投资风险控制需求。
- 形成了对比鲜明的分阶段风险配置策略。

图1 — 目标1到期时自由边界(正相关 $\rho=0.5$)


  • 描述

- 横轴为短期目标组合资金 $x1$,纵轴为长期目标组合资金 $x2$。
- 蓝色区域表示从长期组合向短期组合转账的“转账区域”。
- 粉色区域反之,表示从短期向长期组合转账。
- 中间白色区域表示不进行资金转移的“持续区”。
  • 解读

- 转账区域边界形状不简单,存在明显凸起和边缘尖锐转换。
- 当长期资金充裕且短期资金不足时,转移启动,且设下较高长期资金下限($x2=3.0$),保障长期资金不被过度转移。
- 短期资金$≤2.2$时,理想策略是将短期剩余资金清零,转移资金以保证目标实现。
  • 对文本支持

- 直观展现心理成本约束对资金转移行为的复杂影响。
- 边界阈值体现转移时机选择的非线性特性。

图1: 目标1截止日自由边界($\rho=0.5$)

图2 & 图3 — 目标1截止前双方投资策略($\rho=0.5$, $t=0.8$)


  • 图2(长期目标组合)

- 投资策略采用离散编码,0代表持有现金无投资。
- 图中蓝色表示保守策略/无转移区,粉色为转移活跃区域。
- 长期投资比例受短期资金状况影响,当短期资金不足时,长期组合更激进地持有高风险股票。
  • 图3(短期目标组合)

- 在资金较低区域,激进投资于高收益股票,随着资金接近目标,投资逐渐收敛至减仓策略。
  • 意义

- 两目标组合投资策略交织反映多目标资金状态间强耦合。
- 显示投资者对资金紧张与宽裕期采取截然不同的风险态度与资金流动策略。

图2: 时间$t=0.8$时长期目标投资策略($\rho=0.5$)

图3: 时间$t=0.8$时短期目标投资策略($\rho=0.5$)

图4 — 目标1到期时自由边界(负相关 $\rho=-0.9$)


  • 说明

- 与图1类似构图,负相关结果显示粉色转账区上限提升,蓝色转账区域空间减小。
  • 影响分析

- 负相关降低整体投资组合风险,促使投资者更大胆配置股票而减少频繁转账,利用多组合间的风险对冲减少心理成本。
- 自由边界凸起减少甚至消失,增加持续区,进一步显示多目标资金状态的战略灵活性。

图4: 目标1截止日自由边界($\rho=-0.9$)

图5 & 图6 — 负相关条件下两组合投资策略($\rho=-0.9$,$t=0.8$)


  • 长期组合(图5)增加多样化持仓比例,风险缓释效果强,主动投资股票以支持目标达成。

- 短期组合(图6)投资更均衡,减少纯现金持有,更侧重多元分散。
  • 相比正相关条件,两组合交互性增强,投资者平衡两目标之间的资金配置和投资风险。


图5: 时间$t=0.8$时长期目标投资策略($\rho=-0.9$)

图6: 时间$t=0.8$时短期目标投资策略($\rho=-0.9$)

图7 & 图8 — 短期目标权重加倍对自由边界和投资策略影响


  • 图7显示短期目标权重$w1$从1提升到2时,自由边界明显收缩,短期目标优先级提升使持续区几乎退化为边界线,资金优先满足高权重目标需求。

- 图8中短期组合保持适度股权投资与风险暴露,即使资金超过目标也推迟剩余资金转移,体现心理账户对资源再分配的延迟。
  • 反映目标权重对资金转移和投资行为的显著影响,心理成本放大资金使用的目标导向感知。


图7: $w<em>1=2.0$时目标1到期自由边界

图8: $w</em>1=2.0$时短期目标投资策略

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估值分析


  • 本文为理论构建和数值分析,不涉及传统意义上的公司估值或价格目标。

- 模型价值函数通过动态规划和HJB方程表征,目标为最小化目标短缺和心理成本,故估值即价值函数解。
  • 采用约束粘性解及梯度约束处理,反映了投资组合受限和心理账户导致的投资约束结构。

- 数值部分通过有限差分和罚函数法求解HJB,政策迭代确定最优投资策略。
  • 估值本质为求解最优控制问题下动态价值,无直接市场估值意义。


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风险因素评估


  • 心理成本参数风险:$\lambdak, \thetak$的设置直接影响资金转移的灵活度与频率,过高的心理成本会导致资金过度分割,效率降低;过低可能忽视投资者的实际心理障碍。

- 市场参数估计风险:波动率、相关性及收益率的误估将影响风险对冲和资金配置策略,特别相关性变化会引起投资组合间的风险传导机制变化。
  • 模型假设局限

- 假设无卖空借贷限制确保投资比例映射到简单空间,现实中的杠杆使用可能导致不同表现。
- 终端目标金额和时间确定且不变,实际中目标可能动态调整。
  • 数值求解精度风险:高维HJB方程存在数值稳定性和收敛性隐患,限制实际应用即时决策。

- 资金流动政策风险:强制资金分割与转移不自由可能带来实际执行的流动性风险和监管风险。
  • 心理行为风险:心理账户假设源于行为金融,有失理性预期,极端市场环境下心理账户效应被削弱。


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批判性视角与细微差别


  • 本文模型依赖连续时间框架和扩展动态规划,造成数学复杂度和求解门槛相对较高,限制在大规模实际操作中直接应用。

- 心理成本仅以线性费用形式表现,未深入揭示行为心理成本多样及非线性特征,简化程度较高。
  • 数值实验集中于两目标两股票,模型多目标多资产时维度灾难未体现,应用扩展性受限。

- 论文对心理账户和传统交易成本的区分较为模糊,心理成本依然计入目标函数而非状态过程,可能有解释上的争议。
  • 证明部分技术性强,依赖粘性解理论和随机佩隆方法,非专业读者难以轻易消化。

- 模型对投资者行为假设较强,假定明确资金账户管理和心理成本计量,现实投资者行为复杂多变,模型拟合能力有待验证。

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结论性综合



本文提出了一种新颖的连续时间多目标投资组合选择框架,将心理账户理念与目标导向投资有机结合。该框架展示如何通过多投资组合与带有双向心理成本的资金转移机制最优配置资产,从而满足多阶段多目标需求。理论层面,通过建立并分析复杂的多状态变量HJB方程系统,利用粘性解与随机佩隆方法证明价值函数的充分性和唯一性,为行为金融与动态资产配置提供了坚实的数学基础。

报告中的数值分析充分揭示了心理成本、目标权重、期限,以及市场资产相关性等因素如何影响资金跨账户的动态转移与投资策略。主要发现包括:
  • 转移自由边界呈现非线性、复杂的“凸起”和“切口”,体现资金再配置决策的时变性和非平滑性。

- 投资者面临双重分散风险的挑战,既要在股票间分散风险,也要在不同目标投资组合间分散资产,以期降低未达标风险和心理成本。
  • 资金转移存在明显方向倾向,重要目标相关账户资金更不易转出,且转移策略随目标到期时点临近而趋于激进或保守。

- 资产相关性对跨账户资金配置行为有显著影响,负相关时投资更积极,有效降低整体成本。
  • 增加目标权重会显著缩减资金转移区域,强化对重点目标的资金保障,引发资金使用和投资风险的时序性变化。


报告坚实的数学证明与详尽的数值模拟相结合,刻画了行为金融视角下动态资产配置的复杂机制,为学术理论与投资实践提供了富有价值的参考。[page::0, page::1, page::2, page::3, page::4, page::5, page::6, page::7, page::8, page::9, page::10, page::11, page::12, page::13, page::14, page::15, page::16, page::17, page::18, page::19, page::20, page::21, page::22, page::23, page::24, page::25, page::26, page::27, page::28, page::29, page::30, page::31, page::32, page::33, page::34, page::35, page::36, page::37, page::38, page::39, page::40, page::41, page::42, page::43, page::44, page::45, page::46, page::47, page::48, page::49, page::50, page::51, page::52, page::53, page::54, page::55, page::56, page::57, page::58, page::59, page::60, page::61, page::62, page::63, page::64, page::65, page::66, page::67]

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