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第6章經(jīng)驗(yàn)?zāi)P腿绾芜x取合適的理賠額分布或理賠次數(shù)的分布分布擬合檢驗(yàn)的一般步驟:獲得損失分布的經(jīng)驗(yàn)分布信息,例如經(jīng)驗(yàn)分布圖、樣本均值、樣本方差、分位點(diǎn)等;選擇一種概率分布作為損失的分布類(lèi)型,估計(jì)所選擇分布中所包含的參數(shù);對(duì)分布進(jìn)行擬合檢驗(yàn),以確信所選擇的分布類(lèi)型和參數(shù)估計(jì)是否恰當(dāng);考慮是否還有其它適合的分布,如果有,重復(fù)第(1)-(3)(6)模型的修正。選擇模型后,要注意隨時(shí)對(duì)模型修正,以反映未來(lái)發(fā)生的情況,如通貨膨脹,免賠額變化等。Data

set

A下表是某保險(xiǎn)公司在一年內(nèi)小汽車(chē)發(fā)生事故次數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):6.1

數(shù)據(jù)類(lèi)型此部分內(nèi)容來(lái)loss

model2782

115126155161243294340

384457680

8558779741193134018842558

15743Data

set

B下表是某勞工補(bǔ)償險(xiǎn)的部分原始損失數(shù)據(jù)Data

set

C下表是某責(zé)任險(xiǎn)的賠付數(shù)據(jù):Data

setD1壽險(xiǎn)保單終止有三種狀態(tài):死亡,期滿(mǎn)和退保(surrender)下表是某壽險(xiǎn)保單持有人在簽訂保單后5年內(nèi)保單終止的時(shí)間記錄。(接后)其中‘-’表示時(shí)間未知,最后12個(gè)保單持有人保單期滿(mǎn)并退Data

set

D2下表表示壽險(xiǎn)保單存活狀態(tài)的兩次觀測(cè)值,其中First

observe表示第一次觀測(cè)的時(shí)間,若為0則表示保單簽訂后馬上進(jìn)行記

錄,Last

observed表示第二次觀測(cè)的時(shí)間,Event表示最后一次觀測(cè)時(shí)保單持有人的狀態(tài),S表示退保,D表示死亡,E表示保單期滿(mǎn)。上面是一組責(zé)任險(xiǎn)保單的賠付數(shù)據(jù),這個(gè)數(shù)據(jù)中包含了不同的免賠額和限額。Data

set

E下面是一組責(zé)任險(xiǎn)保單的賠付數(shù)據(jù),包含了不同的免賠額和限額請(qǐng)同學(xué)們觀察上述幾個(gè)數(shù)據(jù)集的特征個(gè)體,完整數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)Truncated和Censored數(shù)據(jù)我們將分三種情況討論經(jīng)驗(yàn)?zāi)P偷臉?gòu)建個(gè)體,完整數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)截?cái)嗪蛣h失數(shù)據(jù)刪失(自上)

截?cái)?自下)對(duì)于個(gè)體數(shù)據(jù),它的經(jīng)驗(yàn)分布信息除樣本均值、樣本方差、中位數(shù)、極大值和極小值,還包括經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)、生存函數(shù)(survival),死亡力函數(shù)(cumulative

hazard

rate

function)等1、樣本分布函數(shù)樣本分布函數(shù)就是累積頻率,其定義式為其中n是樣本量。6.2完整個(gè)體數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P屠涸O(shè)某醫(yī)療保險(xiǎn),規(guī)定免賠額為50元,隨機(jī)抽取了10個(gè)理賠事件,賠償額分別為141

16

46

40

351

259

317

1511

107

567特殊地,則樣本分布函數(shù)例假設(shè)某數(shù)據(jù)集包含下面的數(shù)據(jù):1.0,1.3,1.5,1.5,2.1,2.12.8,計(jì)算其經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)。解:k=5,例:設(shè)下表中的理賠記錄用weibull分布來(lái)擬合,用25%和75%分位數(shù)來(lái)估計(jì)參數(shù)的值。解:weibull的分布函數(shù)為分別令解得請(qǐng)同學(xué)們畫(huà)出均勻核密度分布圖同法可得:我們可以繪制核密度估計(jì)的分布函數(shù)和密度函數(shù)圖像,如下圖所示。三角核函數(shù)(請(qǐng)同學(xué)們畫(huà)出三角型圖)Gamma核函數(shù)例:現(xiàn)要根據(jù)5個(gè)人來(lái)研究從患病到死亡時(shí)間的估計(jì),這5個(gè)人的死亡時(shí)間如下:2

3

3

3

7使用帶寬為2的三角核估計(jì)在2.5時(shí)的密度函數(shù)值。8/4012/4014/4016/4017/40解:三角核函數(shù)為三角核的底為4,中心的高為0.5(這樣面積為1)。底的長(zhǎng)度為寬的2倍。任意在2.5左右2的范圍內(nèi)都會(huì)對(duì)其估計(jì)值有影響。對(duì)于觀察值2,三角的底的中點(diǎn)為2,在2.5的高為0.375(=0.5*0.7(底離2是三角形底2到4的1/4,因此高是從0.5到0的1/4)。與此類(lèi)似,觀察值為3的點(diǎn)同樣是0.375。每個(gè)三角的高度根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)概率進(jìn)行加權(quán)。因此在2.5的估計(jì)值為(1/5)(3/8)

+

(3/5)(3/8)

+

(1/5)(0)

=

12/40.6.3分組數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P屠耗彻驹?970年-1989年間發(fā)生的火災(zāi)損失記錄如下:試畫(huà)出損失的經(jīng)驗(yàn)分布圖解:先對(duì)損失記錄按從小到大的遞增順序整理為:根據(jù)整理的數(shù)據(jù)記錄可以確定以下標(biāo)志值:把數(shù)據(jù)按不同規(guī)模分組,每組中的記錄次數(shù)稱(chēng)為頻數(shù),以500,1000為組距分組得:注:同學(xué)們可以嘗試把組分得更細(xì)些,這樣得到的直方圖就更加平滑2.經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)光滑曲線(xiàn)下圖為本例的經(jīng)驗(yàn)分布光滑曲線(xiàn)例:下表給出了217份保單的理賠額數(shù)據(jù)。3.經(jīng)驗(yàn)均值這部分內(nèi)容參考loss

model第10章或manual(ME-50,51)。5.百分位數(shù)利用ogive曲線(xiàn)的特點(diǎn),可得例:100個(gè)觀察值被分為5組,請(qǐng)計(jì)算在40%的經(jīng)驗(yàn)分位數(shù)。解:首先計(jì)算其經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)因此,40%的分位數(shù)位于100和200之間。使用插值得到6.4非完整數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)P蛣h失和截?cái)嗟暮x

1.截?cái)嗬?,免賠額自下截?cái)啵宰蠼財(cái)?/p>

2.刪失例如,賠償限額自上刪失例:一組責(zé)任險(xiǎn)保單數(shù)據(jù)注:在生命表(mortality

table)模型構(gòu)建中也存在大量的刪失和截?cái)嗬?。例:為估?jì)某年齡階段的死亡率分布,隨機(jī)抽取了40份保單,下面表中是兩次觀測(cè)的時(shí)間和保單持有人的狀態(tài)。其中First

observed是指簽訂保單后第一次觀測(cè)的時(shí)間,LastObserved是最后觀測(cè)的時(shí)間,Event是最后觀測(cè)時(shí),保單持有人所處的狀態(tài),e表示保單期滿(mǎn),s表示退保,d表示死亡。例如:第4份保單,第一次觀測(cè)的時(shí)間是簽署保單后,第二次觀測(cè)時(shí)間是簽署保單后0.8年,狀態(tài)死亡d。其存活時(shí)間為0.8。第31份保單,第一次觀測(cè)的時(shí)間是簽署保單后0.3年(truncated),第二次觀測(cè)時(shí)間是簽署保單后5年,狀態(tài)是期滿(mǎn)e。其存活時(shí)間大于等于5。第35份保單,第一次觀測(cè)的時(shí)間是簽署保單后2.1年,第二次觀測(cè)時(shí)間是簽署保單后3.9年,狀態(tài)是退保s

(censored)。其存活時(shí)間未知但大于3.9。下面構(gòu)造經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù),首先定義幾個(gè)記號(hào):另外,注意到因此,(6-4-1)也可寫(xiě)作:即直觀意義:由所有在給定年齡之前參與研究的個(gè)體減去已經(jīng)離去的個(gè)體數(shù)。遞推計(jì)算請(qǐng)同學(xué)們分析一下上面表達(dá)式的直觀含義。下面給出經(jīng)驗(yàn)生存函數(shù)估計(jì),也稱(chēng)為Kaplan-Meier乘積極限估計(jì)在生命表中的直觀解釋?zhuān)篠(0)=1因此,可以證明Kaplan-Meier乘積極限估計(jì)與前面的估計(jì)是一致的,即例:計(jì)算data

setD2的Kaplan-Meier

product-limti答案:D數(shù)據(jù)可以整理如下:注意:上表中的T就是我們的y,Y就是我們的r,d就是我們的s例:在兩個(gè)國(guó)家的保險(xiǎn)產(chǎn)品的死亡率研究中,給定以下數(shù)據(jù):例:假設(shè)某數(shù)據(jù)集包含下面的數(shù)據(jù):1.0,1.3,1.5,1.5,2.1,2.1,2.8,計(jì)算其經(jīng)驗(yàn)分布函數(shù)的Nelson-Aalen估計(jì)。解:例:一個(gè)賠款支付時(shí)間的研究,已知:數(shù)據(jù)不存在截?cái)嗷蛘邉h失。1次最多支付1次賠款。在第二次支付賠款后的累積危險(xiǎn)率函數(shù)H(t)的Nelson-Aalen估計(jì)為23/132.求第四次支付賠款后的累積危險(xiǎn)率函數(shù)H(t)的Nelson-Aalen估計(jì)值。0.350.370.390.410.43例:計(jì)算data

setD2的Nelson-Aalen估計(jì)解:例:下列數(shù)據(jù)為關(guān)于從0時(shí)刻開(kāi)始觀察的20個(gè)人的死亡時(shí)間:例:對(duì)于數(shù)據(jù)集B表示原始損失額,假設(shè)免賠額我250,求理賠額至少為1000的概率及其方差估計(jì)。密度函數(shù)的估計(jì)例:已知損失額觀測(cè)值可以分為以下幾組解:(1)請(qǐng)問(wèn)這樣的答案是否有問(wèn)題?置信區(qū)間的上界為1.0077大于1,這個(gè)值是沒(méi)有意義的。在小樣本情形,直接運(yùn)用正態(tài)近似,極有可能得到這樣的結(jié)果。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是使用對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換的置信區(qū)間

(log-transformed

confidenceinterval)進(jìn)行估計(jì)。在保險(xiǎn)公司運(yùn)營(yíng)與制定養(yǎng)老計(jì)劃中,通常使用大量的壽險(xiǎn)保單數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)造生命表,估計(jì)死亡概率和退保率。這些數(shù)據(jù)通常為非完整數(shù)據(jù),即在某一確定觀察期內(nèi),有的對(duì)象從觀察期初期開(kāi)始觀察,有的從期中開(kāi)始(中途加入);有的在期中活著退出觀察,有的生存到觀察期末,有的在觀察期死亡。在這樣的非完整樣本數(shù)據(jù)集中,我們把觀察期中活著離開(kāi)的這種行為稱(chēng)為“退出”,把生存到觀察期末的這種現(xiàn)象簡(jiǎn)稱(chēng)為“結(jié)束”。6.6基于大樣本數(shù)據(jù)的死亡率近似估計(jì)(選講)這種情況下的隨機(jī)事件是“退出”與“死亡?!碑?dāng)樣本量很大的時(shí)候,如果使用Kaplan-Meier估計(jì)方法,必須進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)排序和計(jì)算工作,但是從結(jié)果看,如此繁雜的工作是不必要的。比如在生命表的估計(jì)中,我們只需要計(jì)算整數(shù)年齡的函數(shù)值,而不需要知道每個(gè)觀測(cè)值處的生存函數(shù)。因此,可以采用近

似的方法進(jìn)行估計(jì)。式(1)被稱(chēng)為死亡率的確切法計(jì)算公式。但在早期的精算研究中,統(tǒng)計(jì)估計(jì)理論還不成熟,也沒(méi)有出現(xiàn)任何機(jī)械或電子計(jì)算工具,人們只是簡(jiǎn)單保存記錄,用精算暴露數(shù)來(lái)近似確切暴露數(shù),采用式(2)來(lái)估計(jì)死亡率。這種方法稱(chēng)為精算暴露法。例6-30:一項(xiàng)養(yǎng)老研究計(jì)劃,其參加者樣本的觀察期為2011年1月1日到

2013年12月31日。下面是5個(gè)被觀察的樣本的基本信息(1)1978年4月出生,在2010年8月簽訂保單,到觀察期結(jié)束時(shí)仍然存活。(2)1978年6月出生,在2010年7月簽訂保單,于2012年9月死亡

(3)1978年8月出生,在2012年2月簽訂保單,于2013年2月退保

(4)1978年5月出生,在2011年6月簽訂保單,于2012年3月死亡

(5)1978年7月出生,在2011年3月簽訂保單,于2013年5月退保2、保險(xiǎn)年齡上述例子描述大樣本研究中的數(shù)據(jù)處理過(guò)程,需利用每位觀

察對(duì)象的實(shí)際出生日期數(shù)據(jù)。但對(duì)于保險(xiǎn)公司和養(yǎng)老基金,

這種數(shù)據(jù)卻不需要。這是因?yàn)?,大多?shù)投保人并不是在生日

那天購(gòu)買(mǎi)保單,因而在保單簽訂時(shí)他們有不同的非整數(shù)年齡。但保費(fèi)的收取是按整數(shù)年齡收取。保險(xiǎn)公司在簽訂保單時(shí)也

不依據(jù)被保險(xiǎn)人的實(shí)際年齡(actual

age)來(lái)計(jì)算保險(xiǎn)費(fèi),而是用一整數(shù)年齡代替投保人的實(shí)際年齡。這個(gè)整數(shù)年齡稱(chēng)為

保險(xiǎn)年齡(insuring

ages)。例如,某個(gè)投保人的出生日期是1978年2月15日,他在2011年10月15日簽訂壽險(xiǎn)保單時(shí)的實(shí)際年齡是33.67。有的保險(xiǎn)公司按照最近年齡(33歲)收取保費(fèi),指定他的保險(xiǎn)生日為1978年10月15日。有的保險(xiǎn)公司按照距離簽訂保單日期最接近的生日年齡(34歲)來(lái)收取保費(fèi),指定他的保險(xiǎn)生日為1977年10月15日。沒(méi)有保險(xiǎn)公司會(huì)按照他的實(shí)際年齡35.67的計(jì)算。2、周年日研究當(dāng)選用保險(xiǎn)年齡時(shí),對(duì)于所研究的每一個(gè)觀察對(duì)象,都很自然選擇保險(xiǎn)出生日期的某個(gè)周年日作為觀察期限的開(kāi)始。類(lèi)似的,選取以后某年的同一天作為觀察期限終止日。例如

某觀察期限可定義為由1988年某個(gè)周年日到1992年的周年日。這樣的方法稱(chēng)為周年日-周年日法(anniversary-to-anniversa注意,在這種方法下,每個(gè)觀察對(duì)象都有其各自不同的觀察

期限。與之對(duì)應(yīng),前面所述的方法稱(chēng)為日-日法(date-to-date例6-33:使用周年日-周年日法方法記錄例6-30中觀察對(duì)象的年齡一項(xiàng)養(yǎng)老研究計(jì)劃,其參加者樣本的觀察期為2011年1月1日到

2013年12月31日。下面是5個(gè)被觀察的樣本的基本信息1、1978年4月出生,在2010年8月簽訂保單,到觀察期結(jié)束時(shí)仍然存活。2、1978年6月出生,在2010年7月簽訂保單,于2012年9月死亡。3、1978年8月出生,在2012年2月簽訂保單,于2013年2月退保。4、1978年5月出生,在2011年6月簽訂保單,于2012年3月死亡5、1978年7月出生,在2011年3月簽訂保單,于2013年5月退保。解:在周年日法中,第1個(gè)觀察對(duì)象在2011年8月進(jìn)入觀察,保險(xiǎn)年齡為33-0,在2013年8月退出觀察,保險(xiǎn)年齡為35-0。第2個(gè)觀察對(duì)象在2011年7月進(jìn)入觀察,保險(xiǎn)年齡為33-0。第5個(gè)觀察對(duì)象5在2013年周年日退保。因此在2013-3終止觀察,保險(xiǎn)年齡為34-0。其他成員的年齡向量保持不變。例6-34:XYZ公司展開(kāi)一項(xiàng)死亡率研究,觀察期限從2012年1月1日到2012年12月31日,保險(xiǎn)年齡定義為距離簽訂保單日最近的年齡下表是觀察對(duì)象的基本信息。使用實(shí)際年齡,按確切暴露和精算暴露數(shù)分別計(jì)算82歲的死亡率。使用保險(xiǎn)年齡,按確切暴露和精算暴露數(shù)分別計(jì)算82歲的死亡率。假設(shè)觀察期限從2012年周年日到2013年周年日,使用保險(xiǎn)年齡,按確切暴露和精算暴露數(shù)分別計(jì)算82歲的死亡率。解:(1)如用實(shí)際年齡,觀察對(duì)象1在2012年4月1日滿(mǎn)82歲,在2012年10月1日死亡,在年齡區(qū)間(82,83]的確切暴露數(shù)是6個(gè)月,精算暴露數(shù)是12個(gè)月。對(duì)象2在2012年7月1日滿(mǎn)82歲,在2013年5月1日退保,在年齡區(qū)間(82,83]的確切暴露數(shù)和精算暴露數(shù)均為6個(gè)月。對(duì)象3在2012年8月1日滿(mǎn)82歲,到觀察期結(jié)束時(shí)期滿(mǎn),在年齡區(qū)間(82,83]的確切暴露數(shù)和精算暴露數(shù)均為5個(gè)月。對(duì)象4在2012年9月1日滿(mǎn)82歲,2012年11月1日退保,在年齡區(qū)間(82,83]的確切暴露數(shù)和精算暴露數(shù)均為2個(gè)月。(2)如用保險(xiǎn)年齡,觀察對(duì)象1在2012年3月1日滿(mǎn)82歲,在2012年10月1日死亡,在年齡區(qū)間(82,83]的確切暴露

數(shù)是7個(gè)月,精算暴露數(shù)是12個(gè)月。對(duì)象2在2012年10月1日滿(mǎn)82歲,2012年12月31日觀察期

結(jié)束時(shí)的保險(xiǎn)年齡為82-3,在年齡區(qū)間(82,83]的確切暴露數(shù)和精算暴露數(shù)均為3個(gè)月。對(duì)象3在2013年1月1日滿(mǎn)82歲,對(duì)年齡區(qū)間(82,83]的暴露數(shù)沒(méi)有貢獻(xiàn),確切暴露數(shù)和精算暴露數(shù)均為0。對(duì)象4在2012年8月1日滿(mǎn)82歲,2012年11月1日退保,在

年齡區(qū)間(82,83]的確切暴露數(shù)和精算暴露數(shù)均為3個(gè)月。(3)用保險(xiǎn)年齡和周年日-周年日法,觀察對(duì)象1在2012年3月日滿(mǎn)82歲,在2012年10月1日死亡,在年齡區(qū)間(82,83]的確切暴露數(shù)是7個(gè)月,精算暴露數(shù)是12個(gè)月。對(duì)象2在2012年10月1日滿(mǎn)82歲,在2013年5月1日退出觀察,在年齡區(qū)間(82,83]的確切暴露數(shù)和精算暴露數(shù)均為7個(gè)月。對(duì)象3在2013年1月1日滿(mǎn)82歲,對(duì)年齡區(qū)間(82,83]的暴露數(shù)沒(méi)有貢獻(xiàn),確切暴露數(shù)和精算暴露數(shù)均為0。對(duì)象4在2012年8月1日滿(mǎn)82歲,2012年11月1日退出,在年齡區(qū)間(82,83]的確切暴露數(shù)和精算暴露數(shù)均為3個(gè)月。例6-35:將例6-30中觀察對(duì)象的信息改成區(qū)間記錄數(shù)據(jù)。請(qǐng)使用(1)實(shí)際年齡和日-日法;(2)保險(xiǎn)年齡(最近生日日期)和周年日-周年日法解:(1)使用實(shí)際年齡和日-日法:5個(gè)樣本成員的進(jìn)入年齡退出年齡和退出狀態(tài)等基本信息分別為(32–9,35–9,s),(3234–3,x),(33–6,34–6,s),(33–1,33–10,x)和(32–8,3整數(shù)年齡32,沒(méi)有觀察對(duì)象。在年齡區(qū)間(32,33),有3位樣本成員進(jìn)入,沒(méi)有人離開(kāi)。在年齡區(qū)間(33,34),有2位樣本成員進(jìn)入,1位死亡,在年齡區(qū)間端點(diǎn)

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