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Improving Heterogeneous Agent Models by Avoiding Explicit Discretizations of Stiff Equations
Titelangaben
Baumann, Michael Heinrich ; Baumann, Michaela ; Grüne, Lars ; Herz, Bernhard:
Improving Heterogeneous Agent Models by Avoiding Explicit Discretizations of Stiff Equations.
Bayreuth
,
2020
. - 38 S.
DOI: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00004718
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Abstract
We consider a standard heterogeneous agent model that is widely used to analyze price developments in financial markets. The model is linear in log-prices and, in its basic setting, populated by fundamentalists and chartists. These fundamentalists are typically believed to stabilize markets by bringing asset prices back to their fundamental values. However, we illustrate that in this type of model, this does not necessarily hold as - unintended and so far over-looked - instabilities might occur. As the number of fundamentalists increases and exceeds a specific threshold, oscillations occur whose amplitude might even grow exponentially over time.
We show that this instability phenomenon is due to a "hidden" explicit discretization of a stiff ordinary differential equation contained in the model. Replacing this explicit discretization by an implicit one removes this artifact, bringing the model's prediction in line with standard theory. We extend our analysis and simulate markets with evolutionary rules, i.e., replicator dynamics, for the explicit as well as the implicit model. Overall, we find that our analytical results carry over to the extended model. Models based on explicit discretization are likely to overrate price instabilities and, in particular, bubbles and crashes and imply biased results in the empirical application of heterogeneous agent models.
Weitere Angaben
Publikationsform: |
Preprint, Postprint
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Zusätzliche Informationen: |
Highlights 1. Agent-based models of financial markets are subject to instability artifacts 2. Bubbles and crashes might be overrated in standard heterogeneous agent models 3. Instability artifacts occur due to a hidden explicit Euler discretization 4. Well-known implicit discretization techniques can be adapted as a remedy 5. Implicit models allow for improvements, among them a better fit to real-world data
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Keywords: |
Market Maker Model; Heterogeneous Agents; Fundamentalists; Chartists; Stiff equation; Implicit Euler Scheme; Instability Artifact;
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Fachklassifikationen: |
JEL codes: D84, G01, G17; MSC2010 codes: 37N40, 65L04, 91B55;
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Institutionen der Universität: |
Fakultäten Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut > Lehrstuhl Mathematik V (Angewandte Mathematik) Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Mathematisches Institut > Lehrstuhl Mathematik V (Angewandte Mathematik) > Lehrstuhl Mathematik V (Angewandte Mathematik) - Univ.-Prof. Dr. Lars Grüne Fakultäten > Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät Fakultäten > Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät > Fachgruppe Volkswirtschaftslehre Fakultäten > Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät > Fachgruppe Volkswirtschaftslehre > Lehrstuhl Volkswirtschaftslehre I (Geld und Internationale Wirtschaft) Fakultäten > Rechts- und Wirtschaftswissenschaftliche Fakultät > Fachgruppe Volkswirtschaftslehre > Lehrstuhl Volkswirtschaftslehre I (Geld und Internationale Wirtschaft) > Lehrstuhl Volkswirtschaftslehre I (Geld und Internationale Wirtschaft) - Univ.-Prof. Dr. Bernhard Herz Profilfelder Profilfelder > Advanced Fields Profilfelder > Advanced Fields > Nichtlineare Dynamik Forschungseinrichtungen Forschungseinrichtungen > Forschungszentren Forschungseinrichtungen > Forschungszentren > Forschungszentrum für Modellbildung und Simulation (MODUS) |
Titel an der UBT entstanden: |
Ja |
Themengebiete aus DDC: |
300 Sozialwissenschaften > 330 Wirtschaft 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik |
Eingestellt am: |
11 Apr 2020 21:00 |
Letzte Änderung: |
20 Sep 2022 13:06 |
URI: |
https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/54918 |
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