金融資産
i
{\displaystyle i}
の時点
t
{\displaystyle t}
における価格
p
i
,
t
{\displaystyle p_{i,t}}
が次の方程式で決定されるとする。
p
i
,
t
=
E
t
[
m
t
+
1
(
p
i
,
t
+
1
+
d
i
,
t
+
1
)
]
{\displaystyle p_{i,t}=E_{t}[m_{t+1}(p_{i,t+1}+d_{i,t+1})]}
ただし、
d
i
,
t
+
1
{\displaystyle d_{i,t+1}}
は時点
t
+
1
{\displaystyle t+1}
において金融資産
i
{\displaystyle i}
を保持していることによる利益(インカム・ゲイン のことで、例えば株式 なら配当 、債券 ならクーポンなど)で、
E
t
{\displaystyle E_{t}}
は時点
t
{\displaystyle t}
までの情報による条件付き期待値 である。
m
t
+
1
{\displaystyle m_{t+1}}
は時点
t
+
1
{\displaystyle t+1}
における、全ての金融資産に共通の確率的割引ファクター である。
ここで、金融市場 に存在する全てのリスクのある金融資産のグロスのトータルリターン
p
i
,
t
+
1
+
d
i
,
t
+
1
p
i
,
t
{\displaystyle {\frac {p_{i,t+1}+d_{i,t+1}}{p_{i,t}}}}
を並べたベクトルを
R
t
+
1
{\displaystyle R_{t+1}}
とする。すると次の不等式が成り立つ。
V
a
r
t
(
m
t
+
1
)
≥
(
1
−
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
)
′
(
V
a
r
t
(
R
t
+
1
)
)
−
1
(
1
−
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
)
{\displaystyle \mathrm {Var} _{t}(m_{t+1})\geq {\Big (}\mathbf {1} -E_{t}[m_{t+1}]E_{t}[R_{t+1}]{\Big )}^{\prime }{\Big (}\mathrm {Var} _{t}(R_{t+1}){\Big )}^{-1}{\Big (}\mathbf {1} -E_{t}[m_{t+1}]E_{t}[R_{t+1}]{\Big )}}
ここで、
V
a
r
t
(
m
t
+
1
)
{\displaystyle \mathrm {Var} _{t}(m_{t+1})}
は確率的割引ファクター
m
t
+
1
{\displaystyle m_{t+1}}
の条件付き分散 、
V
a
r
t
(
R
t
+
1
)
{\displaystyle \mathrm {Var} _{t}(R_{t+1})}
はリターンベクトルの条件付き分散共分散行列、
1
{\displaystyle \mathbf {1} }
は全ての要素が1であるベクトルであり、
′
{\displaystyle \prime }
はベクトルの転置を表す。この不等式の右辺を指してハンセン–ジャガナサン境界 と呼ぶ[ 1] [ 2] 。
ここで
E
t
[
m
t
+
1
]
{\displaystyle E_{t}[m_{t+1}]}
が0ではないと仮定すると、安全資産のグロスの利子率 を
R
f
,
t
+
1
{\displaystyle R_{\mathrm {f} ,t+1}}
とした時、
R
f
,
t
+
1
=
1
E
t
[
m
t
+
1
]
{\displaystyle R_{\mathrm {f} ,t+1}={\frac {1}{E_{t}[m_{t+1}]}}}
であるので、ハンセン–ジャガナサン境界の両辺を
(
E
t
[
m
t
+
1
]
)
2
{\displaystyle {\Big (}E_{t}[m_{t+1}]{\Big )}^{2}}
で割ることで次の表現が得られる。
V
a
r
t
(
m
t
+
1
)
(
E
t
[
m
t
+
1
]
)
2
≥
(
E
t
[
R
t
+
1
−
R
f
,
t
+
1
1
]
)
′
(
V
a
r
t
(
R
t
+
1
)
)
−
1
(
E
t
[
R
t
+
1
−
R
f
,
t
+
1
1
]
)
{\displaystyle {\frac {\mathrm {Var} _{t}(m_{t+1})}{{\Big (}E_{t}[m_{t+1}]{\Big )}^{2}}}\geq {\Big (}E_{t}[R_{t+1}-R_{\mathrm {f} ,t+1}\mathbf {1} ]{\Big )}^{\prime }{\Big (}\mathrm {Var} _{t}(R_{t+1}){\Big )}^{-1}{\Big (}E_{t}[R_{t+1}-R_{\mathrm {f} ,t+1}\mathbf {1} ]{\Big )}}
金融資産の超過リターンベクトルを
r
t
+
1
e
{\displaystyle r_{t+1}^{e}}
とすれば、
r
t
+
1
e
=
R
t
+
1
−
R
f
,
t
+
1
1
{\displaystyle r_{t+1}^{e}=R_{t+1}-R_{\mathrm {f} ,t+1}\mathbf {1} }
かつ
V
a
r
t
(
r
t
+
1
e
)
=
V
a
r
t
(
R
t
+
1
)
{\displaystyle \mathrm {Var} _{t}(r_{t+1}^{e})=\mathrm {Var} _{t}(R_{t+1})}
なので結局、
V
a
r
t
(
m
t
+
1
)
(
E
t
[
m
t
+
1
]
)
2
≥
(
E
t
[
r
t
+
1
e
]
)
′
(
V
a
r
t
(
r
t
+
1
e
)
)
−
1
(
E
t
[
r
t
+
1
e
]
)
{\displaystyle {\frac {\mathrm {Var} _{t}(m_{t+1})}{{\Big (}E_{t}[m_{t+1}]{\Big )}^{2}}}\geq {\Big (}E_{t}[r_{t+1}^{e}]{\Big )}^{\prime }{\Big (}\mathrm {Var} _{t}(r_{t+1}^{e}){\Big )}^{-1}{\Big (}E_{t}[r_{t+1}^{e}]{\Big )}}
という表現も可能になる。
またハンセン–ジャガナサン境界は無条件の期待値と分散についても成立する。ここで、
(
E
[
r
t
+
1
e
]
)
′
(
V
a
r
(
r
t
+
1
e
)
)
−
1
(
E
[
r
t
+
1
e
]
)
{\displaystyle {\Big (}E[r_{t+1}^{e}]{\Big )}^{\prime }{\Big (}\mathrm {Var} (r_{t+1}^{e}){\Big )}^{-1}{\Big (}E[r_{t+1}^{e}]{\Big )}}
は接点ポートフォリオ のシャープ・レシオ の2乗であり、接点ポートフォリオはシャープ・レシオを最大化するポートフォリオでもあるので、
V
a
r
(
m
t
+
1
)
(
E
[
m
t
+
1
]
)
2
≥
max
p
S
p
2
{\displaystyle {\frac {\mathrm {Var} (m_{t+1})}{{\Big (}E[m_{t+1}]{\Big )}^{2}}}\geq \max _{p}S_{p}^{2}}
とも書ける。ただし、
S
p
{\displaystyle S_{p}}
はポートフォリオ
p
{\displaystyle p}
のシャープ・レシオである。等号成立は確率的割引ファクターが何らかのポートフォリオのリターンの線形結合として表現できる時のみであり、CAPM などがそれにあたる。
リスク資産が一つであるならば、そのグロスのトータルリターンを
R
t
+
1
{\displaystyle R_{t+1}}
として
1
=
E
t
[
m
t
+
1
R
t
+
1
]
=
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
+
C
o
v
t
(
m
t
+
1
,
R
t
+
1
)
{\displaystyle 1=E_{t}[m_{t+1}R_{t+1}]=E_{t}\left[m_{t+1}\right]E_{t}\left[R_{t+1}\right]+\mathrm {Cov} _{t}(m_{t+1},R_{t+1})}
=
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
+
V
a
r
t
(
m
t
+
1
)
V
a
r
t
(
R
t
+
1
)
C
o
r
r
t
(
m
t
+
1
,
R
t
+
1
)
{\displaystyle =E_{t}\left[m_{t+1}\right]E_{t}\left[R_{t+1}\right]+{\sqrt {\mathrm {Var} _{t}(m_{t+1})}}{\sqrt {\mathrm {Var} _{t}(R_{t+1})}}\mathrm {Corr} _{t}(m_{t+1},R_{t+1})}
となる。よって相関係数
C
o
r
r
t
(
m
t
+
1
,
R
t
+
1
)
{\displaystyle \mathrm {Corr} _{t}(m_{t+1},R_{t+1})}
が-1以上1以下であることに注意すれば、
V
a
r
t
(
m
t
+
1
)
=
1
(
C
o
r
r
t
(
m
t
+
1
,
R
t
+
1
)
)
2
(
1
−
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
)
2
V
a
r
t
(
R
t
+
1
)
≥
(
1
−
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
)
2
V
a
r
t
(
R
t
+
1
)
{\displaystyle \mathrm {Var} _{t}(m_{t+1})={\frac {1}{{\Big (}\mathrm {Corr} _{t}(m_{t+1},R_{t+1}){\Big )}^{2}}}{\frac {{\Big (}1-E_{t}\left[m_{t+1}\right]E_{t}\left[R_{t+1}\right]{\Big )}^{2}}{\mathrm {Var} _{t}(R_{t+1})}}\geq {\frac {{\Big (}1-E_{t}\left[m_{t+1}\right]E_{t}\left[R_{t+1}\right]{\Big )}^{2}}{\mathrm {Var} _{t}(R_{t+1})}}}
となる。特に両辺を
E
t
[
m
t
+
1
]
{\displaystyle E_{t}\left[m_{t+1}\right]}
の2乗で割り、平方根 を取れば、
m
t
+
1
{\displaystyle m_{t+1}}
が非負の時、
V
a
r
t
(
m
t
+
1
)
E
t
[
m
t
+
1
]
≥
|
E
t
[
R
t
+
1
−
R
f
,
t
+
1
]
V
a
r
t
(
R
t
+
1
−
R
f
,
t
+
1
)
|
{\displaystyle {\frac {\sqrt {\mathrm {Var} _{t}(m_{t+1})}}{E_{t}\left[m_{t+1}\right]}}\geq {\Big |}{\frac {E_{t}\left[R_{t+1}-R_{f,t+1}\right]}{\sqrt {\mathrm {Var} _{t}(R_{t+1}-R_{f,t+1})}}}{\Big |}}
となる。右辺はシャープ・レシオの絶対値である[ 7] 。
確率的割引ファクター
m
t
+
1
{\displaystyle m_{t+1}}
の定数とリターンベクトル
R
t
+
1
{\displaystyle R_{t+1}}
に対する直交射影 を考えると、
m
t
+
1
=
E
t
[
m
t
+
1
]
+
C
o
v
t
(
m
t
+
1
,
R
t
+
1
)
(
V
a
r
t
(
R
t
+
1
)
)
−
1
(
R
t
+
1
−
E
t
[
R
t
+
1
]
)
+
ϵ
t
+
1
{\displaystyle m_{t+1}=E_{t}[m_{t+1}]+\mathrm {Cov} _{t}(m_{t+1},R_{t+1}){\Big (}\mathrm {Var} _{t}(R_{t+1}){\Big )}^{-1}{\Big (}R_{t+1}-E_{t}[R_{t+1}]{\Big )}+\epsilon _{t+1}}
が成立する。ただし
E
t
[
ϵ
t
+
1
]
=
0
{\displaystyle E_{t}[\epsilon _{t+1}]=0}
かつ
E
t
[
R
t
+
1
ϵ
t
+
1
]
=
0
{\displaystyle E_{t}[R_{t+1}\epsilon _{t+1}]=0}
である。ここで
m
t
+
1
∗
=
E
t
[
m
t
+
1
]
+
C
o
v
t
(
m
t
+
1
,
R
t
+
1
)
(
V
a
r
t
(
R
t
+
1
)
)
−
1
(
R
t
+
1
−
E
t
[
R
t
+
1
]
)
{\displaystyle m_{t+1}^{*}=E_{t}[m_{t+1}]+\mathrm {Cov} _{t}(m_{t+1},R_{t+1}){\Big (}\mathrm {Var} _{t}(R_{t+1}){\Big )}^{-1}{\Big (}R_{t+1}-E_{t}[R_{t+1}]{\Big )}}
とすれば
V
a
r
t
(
m
t
+
1
)
=
V
a
r
t
(
m
t
+
1
∗
)
+
V
a
r
t
(
ϵ
t
+
1
)
≥
V
a
r
t
(
m
t
+
1
∗
)
{\displaystyle \mathrm {Var} _{t}(m_{t+1})=\mathrm {Var} _{t}(m_{t+1}^{*})+\mathrm {Var} _{t}(\epsilon _{t+1})\geq \mathrm {Var} _{t}(m_{t+1}^{*})}
である。さらに
C
o
v
t
(
m
t
+
1
,
R
t
+
1
)
=
E
t
[
m
t
+
1
R
t
+
1
]
−
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
=
1
−
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
{\displaystyle \mathrm {Cov} _{t}(m_{t+1},R_{t+1})=E_{t}[m_{t+1}R_{t+1}]-E_{t}[m_{t+1}]E_{t}[R_{t+1}]=\mathbf {1} -E_{t}[m_{t+1}]E_{t}[R_{t+1}]}
なので結局
V
a
r
t
(
m
t
+
1
∗
)
=
(
1
−
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
)
′
(
V
a
r
t
(
R
t
+
1
)
)
−
1
(
1
−
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
)
{\displaystyle \mathrm {Var} _{t}(m_{t+1}^{*})={\Big (}\mathbf {1} -E_{t}[m_{t+1}]E_{t}[R_{t+1}]{\Big )}^{\prime }{\Big (}\mathrm {Var} _{t}(R_{t+1}){\Big )}^{-1}{\Big (}\mathbf {1} -E_{t}[m_{t+1}]E_{t}[R_{t+1}]{\Big )}}
となる。よって
V
a
r
t
(
m
t
+
1
)
≥
(
1
−
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
)
′
(
V
a
r
t
(
R
t
+
1
)
)
−
1
(
1
−
E
t
[
m
t
+
1
]
E
t
[
R
t
+
1
]
)
{\displaystyle \mathrm {Var} _{t}(m_{t+1})\geq {\Big (}\mathbf {1} -E_{t}[m_{t+1}]E_{t}[R_{t+1}]{\Big )}^{\prime }{\Big (}\mathrm {Var} _{t}(R_{t+1}){\Big )}^{-1}{\Big (}\mathbf {1} -E_{t}[m_{t+1}]E_{t}[R_{t+1}]{\Big )}}
が得られる[ 2] 。
Cochrane, John H. (2005), Asset Pricing (2 ed.), Princeton, NJ: Princeton University Press, ISBN 9780691121376
Ferson, Wayne E. (2003), “Tests of Multifactor Pricing Models, Volatility Bounds and Portfolio Performance”, in Constantinides, George M.; Harris, Milton; Stulz, René M., Handbook of the Economics of Finance 1 , Elsevier, pp. 743-802, doi :10.1016/S1574-0102(03)01021-5 , ISBN 9780444513632
Hansen, Lars P. ; Jagannathan, Ravi (1991), “Implications of Security Market Data for Models of Dynamic Economies” , Journal of Political Economy 99 (2): 225-262, doi :10.1086/261749 , JSTOR 2937680 , https://jstor.org/stable/2937680
Hansen, Lars P. ; Jagannathan, Ravi (1997), “Assessing Specification Errors in Stochastic Discount Factor Models” , The Journal of Finance 52 (2): 557–590, doi :10.1111/j.1540-6261.1997.tb04813.x , JSTOR 2329490 , https://jstor.org/stable/2329490
Mehra, Rajnish; Prescott, Edward C. (1985), “The Equity Premium: A Puzzle”, Journal of Monetory Economics 15 (2): 145-161, doi :10.1016/0304-3932(85)90061-3
Shiller, Robert J. (1982), “Consumption, Asset Markets and Macroeconomic Fluctuations”, Carnegie-Rochester Conference Series on Public Policy 17 : 203-238, doi :10.1016/0167-2231(82)90046-X