Bootstrapping high frequency data

Nous développons dans cette thèse, des méthodes de bootstrap pour les données financières de hautes fréquences. Les deux premiers essais focalisent sur les méthodes de bootstrap appliquées à l’approche de "pré-moyennement" et robustes à la présence d’erreurs de microstructure. Le "pré-moyennement" permet de réduire l’influence de l’effet de microstructure avant d’appliquer la volatilité réalisée. En se basant sur cette ap- proche d’estimation de la volatilité intégrée en présence d’erreurs de microstructure, nous développons plusieurs méthodes de bootstrap qui préservent la structure de dépendance et l’hétérogénéité dans la moyenne des données originelles. Le troisième essai développe une méthode de bootstrap sous l’hypothèse de Gaussianité locale des données financières de hautes fréquences. Le premier chapitre est intitulé: "Bootstrap inference for pre-averaged realized volatility based on non-overlapping returns". Nous proposons dans ce chapitre, des méthodes de bootstrap robustes à la présence d’erreurs de microstructure. Particulièrement nous nous sommes focalisés sur la volatilité réalisée utilisant des rendements "pré-moyennés" proposés par Podolskij et Vetter (2009), où les rendements "pré-moyennés" sont construits sur des blocs de rendements à hautes fréquences consécutifs qui ne se chevauchent pas. Le "pré-moyennement" permet de réduire l’influence de l’effet de microstructure avant d’appliquer la volatilité réalisée. Le non-chevauchement des blocs fait que les rendements "pré-moyennés" sont asymptotiquement indépendants, mais possiblement hétéroscédastiques. Ce qui motive l’application du wild bootstrap dans ce contexte. Nous montrons la validité théorique du bootstrap pour construire des intervalles de type percentile et percentile-t. Les simulations Monte Carlo montrent que le bootstrap peut améliorer les propriétés en échantillon fini de l’estimateur de la volatilité intégrée par rapport aux résultats asymptotiques, pourvu que le choix de la variable externe soit fait de façon appropriée. Nous illustrons ces méthodes en utilisant des données financières réelles. Le deuxième chapitre est intitulé : "Bootstrapping pre-averaged realized volatility under market microstructure noise". Nous développons dans ce chapitre une méthode de bootstrap par bloc basée sur l’approche "pré-moyennement" de Jacod et al. (2009), où les rendements "pré-moyennés" sont construits sur des blocs de rendements à haute fréquences consécutifs qui se chevauchent. Le chevauchement des blocs induit une forte dépendance dans la structure des rendements "pré-moyennés". En effet les rendements "pré-moyennés" sont m-dépendant avec m qui croît à une vitesse plus faible que la taille d’échantillon n. Ceci motive l’application d’un bootstrap par bloc spécifique. Nous montrons que le bloc bootstrap suggéré par Bühlmann et Künsch (1995) n’est valide que lorsque la volatilité est constante. Ceci est dû à l’hétérogénéité dans la moyenne des rendements "pré-moyennés" au carré lorsque la volatilité est stochastique. Nous proposons donc une nouvelle procédure de bootstrap qui combine le wild bootstrap et le bootstrap par bloc, de telle sorte que la dépendance sérielle des rendements "pré-moyennés" est préservée à l’intérieur des blocs et la condition d’homogénéité nécessaire pour la validité du bootstrap est respectée. Sous des conditions de taille de bloc, nous montrons que cette méthode est convergente. Les simulations Monte Carlo montrent que le bootstrap améliore les propriétés en échantillon fini de l’estimateur de la volatilité intégrée par rapport aux résultats asymptotiques. Nous illustrons cette méthode en utilisant des données financières réelles. Le troisième chapitre est intitulé: "Bootstrapping realized covolatility measures under local Gaussianity assumption". Dans ce chapitre nous montrons, comment et dans quelle mesure on peut approximer les distributions des estimateurs de mesures de co-volatilité sous l’hypothèse de Gaussianité locale des rendements. En particulier nous proposons une nouvelle méthode de bootstrap sous ces hypothèses. Nous nous sommes focalisés sur la volatilité réalisée et sur le beta réalisé. Nous montrons que la nouvelle méthode de bootstrap appliquée au beta réalisé était capable de répliquer les cummulants au deuxième ordre, tandis qu’il procurait une amélioration au troisième degré lorsqu’elle est appliquée à la volatilité réalisée. Ces résultats améliorent donc les résultats existants dans cette littérature, notamment ceux de Gonçalves et Meddahi (2009) et de Dovonon, Gonçalves et Meddahi (2013). Les simulations Monte Carlo montrent que le bootstrap améliore les propriétés en échantillon fini de l’estimateur de la volatilité intégrée par rapport aux résultats asymptotiques et les résultats de bootstrap existants. Nous illustrons cette méthode en utilisant des données financières réelles.

From nonwetting to prewetting: The asymptotic behavior of 4He drops on alkali substrates

We investigate the spreading of 4He droplets on alkali-metal surfaces at zero temperature, within the frame of finite range density-functional theory. The equilibrium configurations of several 4HeN clusters and their asymptotic trend with increasing particle number N, which can be traced to the wetting behavior of the quantum fluid, are examined for nanoscopic droplets. We discuss the size effects inferring that the asymptotic properties of large droplets correspond to those of the prewetting film.

Asymptotic model for shape resonance control of diatomics by intense non-resonant light

We derive a universal model for atom pairs interacting with non-resonant light via the polarizability anisotropy, based on the long range properties of the scattering. The corresponding dynamics can be obtained using a nodal line technique to solve the asymptotic Schrödinger equation. It consists of imposing physical boundary conditions at long range and vanishing the wavefunction at a position separating the inner zone and the asymptotic region. We show that nodal lines which depend on the intensity of the non-resonant light can satisfactorily account for the effect of the polarizability at short range. The approach allows to determine the resonance structure, energy, width, channel mixing and hybridization even for narrow resonances.

Asymptotic model for shape resonance control of diatomics by intense non-resonant light: universality in the single-channel approximation

Non-resonant light interacting with diatomics via the polarizability anisotropy couples different rotational states and may lead to strong hybridization of the motion. The modification of shape resonances and low-energy scattering states due to this interaction can be fully captured by an asymptotic model, based on the long-range properties of the scattering (Crubellier et al 2015 New J. Phys. 17 045020). Remarkably, the properties of the field-dressed shape resonances in this asymptotic multi-channel description are found to be approximately linear in the field intensity up to fairly large intensity. This suggests a perturbative single-channel approach to be sufficient to study the control of such resonances by the non-resonant field. The multi-channel results furthermore indicate the dependence on field intensity to present, at least approximately, universal characteristics. Here we combine the nodal line technique to solve the asymptotic Schrödinger equation with perturbation theory. Comparing our single channel results to those obtained with the full interaction potential, we find nodal lines depending only on the field-free scattering length of the diatom to yield an approximate but universal description of the field-dressed molecule, confirming universal behavior.

Nuclear relaxation contribution to static and dynamic (infinite frequency approximation) nonlinear optical properties by means of electrical property expansions: Application to HF, CH4, CF4, and SF6

Electrical property derivative expressions are presented for the nuclear relaxation contribution to static and dynamic (infinite frequency approximation) nonlinear optical properties. For CF4 and SF6, as opposed to HF and CH4, a term that is quadratic in the vibrational anharmonicity (and not previously evaluated for any molecule) makes an important contribution to the static second vibrational hyperpolarizability of CF4 and SF6. A comparison between calculated and experimental values for the difference between the (anisotropic) Kerr effect and electric field induced second-harmonic generation shows that, at the Hartree-Fock level, the nuclear relaxation/infinite frequency approximation gives the correct trend (in the series CH4, CF4, SF6) but is of the order of 50% too small

Asymptotic normality in mixtures of power series distributions

The problem of estimating the individual probabilities of a discrete distribution is considered. The true distribution of the independent observations is a mixture of a family of power series distributions. First, we ensure identifiability of the mixing distribution assuming mild conditions. Next, the mixing distribution is estimated by non-parametric maximum likelihood and an estimator for individual probabilities is obtained from the corresponding marginal mixture density. We establish asymptotic normality for the estimator of individual probabilities by showing that, under certain conditions, the difference between this estimator and the empirical proportions is asymptotically negligible. Our framework includes Poisson, negative binomial and logarithmic series as well as binomial mixture models. Simulations highlight the benefit in achieving normality when using the proposed marginal mixture density approach instead of the empirical one, especially for small sample sizes and/or when interest is in the tail areas. A real data example is given to illustrate the use of the methodology.

Global asymptotic stability in a class of Putnam-type equations

In this paper, we initiate the study of a class of Putnam-type equation of the form x(n-1) = A(1)x(n) + A(2)x(n-1) + A(3)x(n-2)x(n-3) + A(4)/B(1)x(n)x(n-1) + B(2)x(n-2) + B(3)x(n-3) + B-4 n = 0, 1, 2,..., where A(1), A(2), A(3), A(4), B-1, B-2, B-3, B-4 are positive constants with A(1) + A(2) + A(3) + A(4) = B-1 + B-2 + B-3 + B-4, x(-3), x(-2), x(-1), x(0) are positive numbers. A sufficient condition is given for the global asymptotic stability of the equilibrium point c = 1 of such equations. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Global asymptotic stability in a rational recursive sequence

In this paper, we study the global stability of the difference equation x(n) = a + bx(n-1) + cx(n-1)(2)/d - x(n-2), n = 1,2,....., where a, b greater than or equal to 0 and c, d > 0. We show that one nonnegative equilibrium point of the equation is a global attractor with a basin that is determined by the parameters, and every positive Solution of the equation in the basin exponentially converges to the attractor. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

Numerical-asymptotic boundary integral methods in high-frequency acoustic scattering

In this article we describe recent progress on the design, analysis and implementation of hybrid numerical-asymptotic boundary integral methods for boundary value problems for the Helmholtz equation that model time harmonic acoustic wave scattering in domains exterior to impenetrable obstacles. These hybrid methods combine conventional piecewise polynomial approximations with high-frequency asymptotics to build basis functions suitable for representing the oscillatory solutions. They have the potential to solve scattering problems accurately in a computation time that is (almost) independent of frequency and this has been realized for many model problems. The design and analysis of this class of methods requires new results on the analysis and numerical analysis of highly oscillatory boundary integral operators and on the high-frequency asymptotics of scattering problems. The implementation requires the development of appropriate quadrature rules for highly oscillatory integrals. This article contains a historical account of the development of this currently very active field, a detailed account of recent progress and, in addition, a number of original research results on the design, analysis and implementation of these methods.

The asymptotic behavior of densities related to the supremum of a stable process

If X is a stable process of index α∈(0, 2) whose Lévy measure has density cx−α−1 on (0, ∞), and S1=sup0x)∽Aα−1x−α as x→∞ and P(S1≤x)∽Bα−1ρ−1xαρ as x↓0. [Here ρ=P(X1>0) and A and B are known constants.] It is also known that S1 has a continuous density, m say. The main point of this note is to show that m(x)∽Ax−(α+1) as x→∞ and m(x)∽Bxαρ−1 as x↓0. Similar results are obtained for related densities.