Top Banner
Lecture 6 The CAPM
30

CAPM

Jul 18, 2016

Download

Documents

leolau2015

CAPM
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: CAPM

Lecture  6  

The  CAPM  

Page 2: CAPM

Learning  outcomes  

• By  the  end  of  this  lecture  you  should:  – Be  able  to  interpret  and  apply  the  CAPM,  both  for  individual  assets  and  portfolios  

– Know  what  the  assumptions  of  the  CAPM  is  why  they  are  relevant  

– Know  how  to  partition  the  risk  of  an  asset  into  a  systematic  and  an  unsystematic  part,  and  why  it  is  important  

2  

Page 3: CAPM

Quick  recap  

• Last  lecture  we  saw  how  the  separation  theorem  implies  all  investors  hold  the  same  optimal  risky  portfolio,  P*  

• In  equilibrium,  the  demand  for  risky  assets  must  equal  the  supply  of  risky  assets  

• Therefore  the  optimal  risky  portfolio  must  equal  the  market  portfolio,  M  

• The  properties  of  a  risky  asset  in  that  portfolio  will  determine  how  attractive  it  is  

3  

Page 4: CAPM

Quick  recap  

• The  relevant  properties  of  our  combined  portfolio  is  its  risk  and  expected  return  

• If  we  combine  several  assets,  some  risk  may  be  diversified  away  

• How  much  of  an  asset’s  risk  can  be  diversified  away  and  how  much  cannot  depends  on  its  covariance  with  the  other  assets  in  the  portfolio  

 4  

Page 5: CAPM

Quick  recap  

• Last  lecture,  we  derived  an  expression  for  the  relation  between  the  covariance  of  an  assets  returns  with  the  market  and  the  required  return  of  the  asset:  

 

 

• We  call  this  expression  the  Capital  Asset  Pricing  Model,  or  the  CAPM  

fMM

Mifi rrErrCovrrE 2

,

5  

Page 6: CAPM

Interpretation  of  the  CAPM  

 • On  the  LHS  we  have  the  expected  return  of  the  asset  

• We  typically  refer  to  this  as  the  required  return  • It  is  the  return  required  by  the  market  to  compensate  for  the  relevant  risk  of  the  asset  

• In  equilibrium  no  asset  is  “better”  than  some  other  asset.  Each  asset  is  exactly  compensated  for  its  risk.    

fMM

Mifi rrErrCovrrE 2

,

6  

Page 7: CAPM

Two  special  cases  of  the  CAPM  

• For  the  market  portfolio  M  itself,  the  CAPM  simplifies  to:  

 

 

• For  the  risk  free  asset  the  CAPM  simplifies  to:  

MM

fMffMM

MfM

fMM

MMfM

rErE

rrErrrErrE

rrErrCovrrE

2

2

2

,

ff

fMM

ff

fMM

Mfff

rrE

rrErrE

rrErrCov

rrE

2

2

0

,

7  

Page 8: CAPM

Two  special  cases  of  the  CAPM  

• For  M  and  f  the  CAPM  is  simply  an  identity  • Their  expected  returns  are  set  by  the  specific  preference  of  people  that  trade  in  the  market  

• These  are  very  hard  to  figure  out  and  we’ll  take  the  properties  of  M  and  f  as  given  (exogenous)  

• Once  we  know  these,  the  CAPM  will  tell  us  how  any  other  asset  are  priced  in  relation  to  them  

8  

Page 9: CAPM

Interpretation  of  the  CAPM  

   

• In  particular,  we  take  the  expected  excess  return  of  the  market,  E(rM)-­‐rf,  as  given  

• We  often  refer  to  this  expected  excess  return  as  the  market  risk  premium  

• This  is  the  reward  we  can  expect  to  get  for  taking  on  the  risk  of  the  market  portfolio  

• Recall  that  the  covariance  of  an  asset  with  the  market  portfolio  measures  how  much  risk  the  asset  contributes  

fMM

Mifi rrErrCovrrE 2

,

9  

Page 10: CAPM

The  Security  Market  Line  

• We  can  illustrate  this  in  a  graph  similar  to  the  CAL  

• Each  asset  is  compensated  with  excess  return  in  relation  to  its  risk  in  the  market  portfolio  

• We  often  denote  the  risk  ratio  in  the  CAPM  with   i

• According  to  the  CAPM,  all  assets  plot  on  a  straight  line  between  f  and  M  in   -­‐  E(r)  space  

• We  call  this  line  the  Security  Market  Line,  SML  

rf  

M  

2

,

M

Mii

rrCov

irESML  

10  

Page 11: CAPM

 

• An  asset’s    measures  how  much  risk  the  assets  contributes  in  the  market  portfolio,  relative  to  the  average  contribution  

• i  >  1  means  that  Cov(ri,  rM)  >  Var(rM),  or  that  the  asset  contributes  more  risk  than  the  average  asset  

• i  <  1  means  that  Cov(ri,  rM)  <  Var(rM),  or  that  the  asset  contributes  less  risk  than  the  average  asset    

11  

Page 12: CAPM

The  Security  Market  Line  

• Since  nobody  likes  risk,  investors  will  demand  higher  returns  of  assets  that  contribute  more  risk  in  the  portfolio  

• We  can  interpret  the  SML  much  like  we  interpreted  the  CAL:  – An  asset  with    =  0.5  contributes  half  the  risk  of  the  average  asset  and  gets  half  the  

reward  in  terms  of  excess  returns  

–  An  asset  with    =  2  contributes  twice  the  risk  of  the  average  asset  and  gets  twice  the  reward  in  terms  of  excess  returns  

rf  

M  

2

,

M

Mii

rrCov

irESML  

12  

Page 13: CAPM

A  regression  formulation  

• Although  the  CAPM  tells  us  the  expected  return  of  an  asset,  we  know  that  realized  returns  may  be  higher  or  lower  than  that  

• It  is  useful  to  phrase  the  CAPM  as  a  regression  model,  in  which  we  relate  realized  returns  to  each  other  and  allow  for  some  random  error,   :    

• We’ll  make  the  usual  assumption  on   ,  e.g.  that  it  is  normally  distributed  around  zero  and  uncorrelated  with  the  dependent  variables,  i.e.  rM  

 

fMifi rrrr

13  

Page 14: CAPM

A  regression  formulation  

• Recall  from  statistics,  the  univariate  OLS  regression  model:    

• The  value  of    is    

• In  our  case,  X  =  rM  –  rf  and  Y  =  ri  and    =  rf:            

• This  is  the  CAPM  expression  that  we  derived  last  lecture  

XY

XVarYXCov ,

M

Mi

fM

fMi

rVarrrCov

rrVarrrrCov ,,

14  

,i Mi f M f

M

Cov r rr r r r

Var r

Page 15: CAPM

A  regression  formulation  

• We  see  that  by  taking  expectations  on  both  sides  we  can  return  to  our  previous  formula:    

   • Given  this  formulation,  we  can  calculate  the  risk  of  an  asset  by  

taking  the  variance  on  both  sides:          

• The  second  step  follows  as  rf  is  a  constant  and  the  third  step  is  applying  our  usual  manipulations  of  variances  

0fMifi

fMifi

fMifi

fMifi

rrErrEErErErErE

rrrErErrrr

,22fMifMii

fMii

fMifi

fMifi

rrCovVarrrVarrVar

rrVarrVarrrrVarrVar

rrrr

15  

Page 16: CAPM

A  regression  formulation  

• Since  rf  is  still  a  constant,  we  can  simplify  the  expression  further:  

 

• Finally,  let’s  note  that  since    is  uncorrelated  to  rM,  the  last  term  equals  zero:  

 

• We  see  that  variance  of  an  asset  can  be  partitioned  into  two  parts  

 

 

,2

,22

2

MMii

fMfMii

rCovVarrVarrVar

rrCovVarrrVarrVar

2222

2

Mii

Mii VarrVarrVar

16  

Page 17: CAPM

Systematic  risk  

 • The  first  term  in  the  expression  is  called  systematic  risk  or  market  risk  

• Recall  that    is  a  measure  of  an  assets  covariance  with  the  market  

• The  systematic  risk  is  the  part  of  an  asset’s  risk  that  is  common  with  the  market  

• Since  this  risk  is  common  with  the  market  it  cannot  be  diversified  away  in  the  market  portfolio  

2222Mii

17  

Page 18: CAPM

Example  

• Suppose  we  run  some  industrial  firm.  Many  things  could  affect  our  returns.  

• For  instance,  there  could  be  an  oil  embargo  or  an  earth  quake  

• These  events  would  affect  all  firms,  so  we  say  that  these  risks  are  systematic  

• Since  all  firms  are  affected,  their  returns  would  move  together  in  this  situation  

• Therefore  we  cannot  diversify  the  risk  away      

18  

Page 19: CAPM

Unsystematic  risk  

 

• The  second  term  in  the  expression  is  called  unsystematic  risk  or  idiosyncratic  risk  

• The  unsystematic  risk  is  the  part  of  an  asset’s  risk  that  is  particular  to  the  asset  itself    

• Since  this  risk  comes  from  sources  that  do  not  affect  the  market  it  can  be  diversified  away  in  the  market  portfolio  

2222Mii

19  

Page 20: CAPM

Example  

• Suppose  that  we  step  on  a  nail  and  cannot  work  or  that  an  accidental  fire  burns  our  plant  down  

• This  would  be  bad  for  our  returns,  but  other  firms  would  not  be  affected  

• We  call  these  risks  unsystematic  • Since  other  firms  are  unaffected,  we  could  diversify  such  risks  away  by  combining  many  stocks  in  a  portfolio  

• It  is  unlikely  that  everyone  steps  on  a  nail  the  same  day      

20  

Page 21: CAPM

Implications  of  the  CAPM  

• The  CAPM  basically  states  that  only  systematic  risk  is  priced  

• You  are  not  compensated  for  taking  on  unsystematic  risk  (which  can  be  diversified  away  anyway)  

• Unsystematic  risk  hurts  as  much  as  systematic  risk  unless  it’s  diversified  away  

• The  implication  is  that  we  should  always  well-­‐diversified  portfolios    

• It  is  very  hard  to  beat  the  market,  but  it  is  very  easy  to  lose  to  it  

21  

Page 22: CAPM

The  SML  and  the  CAL  

• The  SML  and  the  CAL  are  similar  in  that  they  relate  expected  returns  to  risk  measures  

• Individual  assets  will  typically  plot  under  the  CAL,  as  it  relates  expected  returns  to  total  risk,  which  typically  includes  some  (unpriced)  unsystematic  part  

• All  assets  will  plot  on  the  SML,  as  it  relates  expected  returns  to  (priced)  systematic  risk  only  

22  

Page 23: CAPM

The  SML  and  the  CAL  

• We  can  see  the  two  types  of  risk  in  a  graph  of  the  CAL  

• The  risk  of  an  asset  left  of  the  CAL  is  systematic  

• The  risk  of  an  asset  right  of  the  CAL  is  unsystematic  (and  earns  no  extra  expected  return)    

rf  

irECAL  

A

P*  

A  Systematic risk

Unsystematic risk

23  

Page 24: CAPM

The  market  portfolio  

• Recall  that  the  in  equilibrium  the  market  portfolio  is  the  optimal  risky  portfolio  

• By  construction,  all  risk  in  M  is  common  with  itself  (the  market)    

• There  is  no  unsystematic  risk  in  M  =  P*  as  seen  in  the  last  graph  

• There  is  no  unsystematic  risk  in  any  portfolio  on  the  CAL,  i.e.  when  on  the  CAL  we  get  paid  for  all  the  risk  we  take  

24  

Page 25: CAPM

The  market  portfolio  

• If  we  interpret  the    as  the  systematic  risk  of  an  asset  relative  to  that  of  the  market,  it  is  obvious  that  the    market  portfolio  must  be  one  

• Mathematically:   1,2

2

2M

M

M

MMM

rrCov

25  

Page 26: CAPM

Portfolio    

• The    of  a  portfolio  is  the  weighted  average  of  the    of  the  assets  in  that  portfolio  

• Consider  the  portfolio  P:  

• We  manipulate  both  sides  to  get  the   :  

 

• To  calculate  Cov(w1r1  +  w2r2,  rM),  we  set  up  the  covariance  matrix:  

 

22211

2

,,

M

M

M

MP rrwrwCovrrCov

2211 rwrwrP

    rM  

w1r1   Cov(w1r1,rM)  

w2r2   Cov(w2r2,rM)  

26  

Page 27: CAPM

Portfolio    

• We  see  that  

 

• Substituting:  

 

 

• Since  the  market  portfolio  consists  of  all  assets  on  the  market  and  has    =  1,  the  (value  weighted)  average  beta  on  the  market  is  one  

MMMMM rrCovwrrCovwrrwCovrrwCovrrwrwCov ,,,,, 121122112211

2211212

211

2

,,, wwrrCovwrrCovwrrCov

M

M

M

M

M

MPP

27  

Page 28: CAPM

Assumptions  of  CAPM  

• Investors  are  price  takers  – No  investor  is  large  enough  relative  to  the  market  to  influence  equilibrium  prices  by  her  trades  

• Investors  have  identical  investment  horizons  and  agree  on  the  statistical  properties  of  all  assets  – All  investors  agree  on  expected  returns  and  covariances  of  all  assets  

• Perfect  capital  markets  – There  are  no  financial  frictions  such  as  short  selling  constraints,  transaction  costs,  taxes  etc.  

 28  

Page 29: CAPM

Assumptions  of  CAPM  

• Investors  are  rational  mean-­‐variance  optimizers  – All  investors  maximize  a  utility  function  somewhat  like  ours  and  do  so  correctly  

• There  is  a  risk  free  asset  available  to  all    – All  investors  can  borrow  and  invest  in  this  at  the  same  rate  

• All  investors  can  trade  all  assets  – We  disregard  assets  such  as  human  capital  

 29  

Page 30: CAPM

Using  the  CAPM  

• The  CAPM  has  implications  for  our  portfolio  choice,  e.g.  avoid  unsystematic  risk  

• The  CAPM  allows  us  to  evaluate  investment  performance  by  relating  returns  to  the  priced  risk  taken  

• We  can  separate  market  effects  from  unsystematic  effects  

• We  can  use  the  CAPM  to  calculate  required  returns  for  non-­‐traded  assets  or  firm  projects  

30