Knowledge

Cornish–Fisher expansion

Source 📝

1107: 462: 1102:{\displaystyle {\begin{aligned}x&=\Phi ^{-1}(p)\\\gamma _{r-2}&={\frac {\kappa _{r}}{\kappa _{2}^{r/2}}};\;r\in \{3,4,\ldots \}\\h_{1}(x)&={\frac {\mathrm {He} _{2}(x)}{6}}\\h_{2}(x)&={\frac {\mathrm {He} _{3}(x)}{24}}\\h_{11}(x)&=-{\frac {\left}{36}}\\h_{3}(x)&={\frac {\mathrm {He} _{4}(x)}{120}}\\h_{12}(x)&=-{\frac {\left}{24}}\\h_{111}(x)&={\frac {\left}{324}}\end{aligned}}} 1336: 1347:
is 10 + 5×2.55621 or about 22.781. For comparison, the 95th percentile of a normal random variable with mean 10 and variance 25 would be about 18.224; it makes sense that the normal random variable has a lower 95th percentile value, as the normal distribution has no skew or excess kurtosis,
1163:
be a random variable with mean 10, variance 25, skew 5, and excess kurtosis of 2. We can use the first two bracketed terms above, which depend only on skew and kurtosis, to estimate quantiles of this random variable. For the 95th percentile, the value for which the standard normal cumulative
454: 1178: 133: 1502: 1331:{\displaystyle {\begin{aligned}1.644854&+5\cdot {\frac {1.644854^{2}-1}{6}}\\&+2\cdot {\frac {1.644854^{3}-3\cdot 1.644854}{24}}-5^{2}{\frac {2\cdot 1.644854^{3}-5\cdot 1.644854}{36}}\end{aligned}}} 1148:
respectively. The value(s) in each set of brackets are the terms for that level of polynomial estimation, and all must be calculated and combined for the Cornish–Fisher expansion at that level to be valid.
1183: 467: 138: 125: 449:{\displaystyle {\begin{aligned}w_{p}&=&x&+\left\\&&&+\left\\&&&+\left\\&&&+\cdots \\\end{aligned}}} 1570: 1580: 1575: 81: 1530:
Martin, Douglas; Arora, Rohit (2017). "Inefficiency and bias of modified value-at-risk and expected shortfall".
1434: 1379: 1565: 1387:
Revue de l'Institut International de Statistique / Review of the International Statistical Institute
29: 40: 21: 8: 1508: 1469: 1412: 1123: 1490: 1498: 1541: 1459: 1451: 1402: 1394: 1532: 1504:
Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables
1559: 1442: 1430: 1375: 44: 1494: 1545: 1473: 1416: 1464: 1407: 1455: 1398: 1145: 1141: 33: 25: 1435:"The Percentile Points of Distributions Having Known Cumulants" 1164:
distribution function is 0.95 is 1.644854, which will be 
1380:"Moments and Cumulants in the Specification of Distributions" 1348:
and so has a thinner tail than the random variable 
1341:
or about 2.55621. So the estimated 95th percentile of
1181: 465: 136: 84: 1330: 1101: 448: 119: 1557: 1489: 1523: 1485: 1483: 120:{\displaystyle y_{p}\approx \mu +\sigma w_{p}} 1429: 1373: 1369: 1367: 47:, who first described the technique in 1937. 1480: 594: 576: 1529: 1364: 569: 1463: 1423: 1406: 61:with mean μ, variance σ², and cumulants κ 1558: 1571:Statistical deviation and dispersion 13: 1066: 1063: 1036: 1033: 962: 959: 935: 932: 865: 862: 798: 795: 771: 768: 698: 695: 635: 632: 481: 14: 1592: 1581:Asymptotic theory (statistics) 1082: 1076: 1052: 1046: 1011: 1005: 978: 972: 951: 945: 910: 904: 881: 875: 847: 841: 814: 808: 787: 781: 743: 737: 714: 708: 680: 674: 651: 645: 617: 611: 499: 493: 419: 413: 382: 376: 340: 334: 289: 283: 252: 246: 201: 195: 1: 1357: 1172:weight can be calculated as: 50: 7: 1499:"26. Probability Functions" 10: 1597: 1576:Statistical approximations 1152: 1140:are the random variable's 1433:; Cornish, E. A. (1960). 30:probability distribution 24:used to approximate the 18:Cornish–Fisher expansion 1332: 1103: 450: 121: 55:For a random variable 1546:10.21314/JOR.2017.365 1333: 1104: 451: 122: 74:at order-of-quantile 1179: 463: 134: 82: 78:can be estimated as 22:asymptotic expansion 1566:Logical expressions 563: 402: 272: 1509:Dover Publications 1491:Abramowitz, Milton 1328: 1326: 1124:Hermite polynomial 1099: 1097: 541: 446: 444: 388: 258: 117: 39:It is named after 1431:Fisher, Ronald A. 1376:Fisher, Ronald A. 1322: 1272: 1225: 1093: 989: 888: 825: 721: 658: 564: 1588: 1550: 1549: 1527: 1521: 1520: 1518: 1516: 1487: 1478: 1477: 1467: 1439: 1427: 1421: 1420: 1410: 1384: 1374:Cornish, E. A.; 1371: 1337: 1335: 1334: 1329: 1327: 1323: 1318: 1305: 1304: 1288: 1286: 1285: 1273: 1268: 1255: 1254: 1244: 1230: 1226: 1221: 1214: 1213: 1203: 1108: 1106: 1105: 1100: 1098: 1094: 1089: 1085: 1075: 1074: 1069: 1045: 1044: 1039: 1022: 1004: 1003: 990: 985: 981: 971: 970: 965: 944: 943: 938: 924: 903: 902: 889: 884: 874: 873: 868: 858: 840: 839: 826: 821: 817: 807: 806: 801: 780: 779: 774: 757: 736: 735: 722: 717: 707: 706: 701: 691: 673: 672: 659: 654: 644: 643: 638: 628: 610: 609: 565: 562: 558: 549: 540: 539: 530: 521: 520: 492: 491: 455: 453: 452: 447: 445: 432: 431: 430: 426: 422: 412: 411: 401: 396: 375: 374: 365: 364: 355: 354: 333: 332: 323: 322: 302: 301: 300: 296: 292: 282: 281: 271: 266: 245: 244: 235: 234: 214: 213: 212: 208: 204: 194: 193: 184: 183: 150: 149: 126: 124: 123: 118: 116: 115: 94: 93: 1596: 1595: 1591: 1590: 1589: 1587: 1586: 1585: 1556: 1555: 1554: 1553: 1533:Journal of Risk 1528: 1524: 1514: 1512: 1488: 1481: 1456:10.2307/1266546 1437: 1428: 1424: 1399:10.2307/1400905 1382: 1372: 1365: 1360: 1325: 1324: 1300: 1296: 1289: 1287: 1281: 1277: 1250: 1246: 1245: 1243: 1228: 1227: 1209: 1205: 1204: 1202: 1189: 1182: 1180: 1177: 1176: 1155: 1139: 1132: 1117: 1096: 1095: 1070: 1062: 1061: 1040: 1032: 1031: 1027: 1023: 1021: 1014: 999: 995: 992: 991: 966: 958: 957: 939: 931: 930: 929: 925: 923: 913: 898: 894: 891: 890: 869: 861: 860: 859: 857: 850: 835: 831: 828: 827: 802: 794: 793: 775: 767: 766: 762: 758: 756: 746: 731: 727: 724: 723: 702: 694: 693: 692: 690: 683: 668: 664: 661: 660: 639: 631: 630: 629: 627: 620: 605: 601: 598: 597: 554: 550: 545: 535: 531: 529: 522: 510: 506: 503: 502: 484: 480: 473: 466: 464: 461: 460: 443: 442: 428: 427: 407: 403: 397: 392: 370: 366: 360: 356: 350: 346: 328: 324: 318: 314: 313: 309: 298: 297: 277: 273: 267: 262: 240: 236: 230: 226: 225: 221: 210: 209: 189: 185: 179: 175: 174: 170: 163: 158: 151: 145: 141: 137: 135: 132: 131: 111: 107: 89: 85: 83: 80: 79: 72: 67:, its quantile 66: 53: 12: 11: 5: 1594: 1584: 1583: 1578: 1573: 1568: 1552: 1551: 1522: 1479: 1450:(2): 209–225. 1422: 1393:(4): 307–320. 1362: 1361: 1359: 1356: 1339: 1338: 1321: 1317: 1314: 1311: 1308: 1303: 1299: 1295: 1292: 1284: 1280: 1276: 1271: 1267: 1264: 1261: 1258: 1253: 1249: 1242: 1239: 1236: 1233: 1231: 1229: 1224: 1220: 1217: 1212: 1208: 1201: 1198: 1195: 1192: 1190: 1188: 1185: 1184: 1154: 1151: 1137: 1130: 1122:probabilists' 1113: 1110: 1109: 1092: 1088: 1084: 1081: 1078: 1073: 1068: 1065: 1060: 1057: 1054: 1051: 1048: 1043: 1038: 1035: 1030: 1026: 1020: 1017: 1015: 1013: 1010: 1007: 1002: 998: 994: 993: 988: 984: 980: 977: 974: 969: 964: 961: 956: 953: 950: 947: 942: 937: 934: 928: 922: 919: 916: 914: 912: 909: 906: 901: 897: 893: 892: 887: 883: 880: 877: 872: 867: 864: 856: 853: 851: 849: 846: 843: 838: 834: 830: 829: 824: 820: 816: 813: 810: 805: 800: 797: 792: 789: 786: 783: 778: 773: 770: 765: 761: 755: 752: 749: 747: 745: 742: 739: 734: 730: 726: 725: 720: 716: 713: 710: 705: 700: 697: 689: 686: 684: 682: 679: 676: 671: 667: 663: 662: 657: 653: 650: 647: 642: 637: 634: 626: 623: 621: 619: 616: 613: 608: 604: 600: 599: 596: 593: 590: 587: 584: 581: 578: 575: 572: 568: 561: 557: 553: 548: 544: 538: 534: 528: 525: 523: 519: 516: 513: 509: 505: 504: 501: 498: 495: 490: 487: 483: 479: 476: 474: 472: 469: 468: 457: 456: 441: 438: 435: 433: 429: 425: 421: 418: 415: 410: 406: 400: 395: 391: 387: 384: 381: 378: 373: 369: 363: 359: 353: 349: 345: 342: 339: 336: 331: 327: 321: 317: 312: 308: 305: 303: 299: 295: 291: 288: 285: 280: 276: 270: 265: 261: 257: 254: 251: 248: 243: 239: 233: 229: 224: 220: 217: 215: 211: 207: 203: 200: 197: 192: 188: 182: 178: 173: 169: 166: 164: 162: 159: 157: 154: 152: 148: 144: 140: 139: 114: 110: 106: 103: 100: 97: 92: 88: 70: 62: 52: 49: 9: 6: 4: 3: 2: 1593: 1582: 1579: 1577: 1574: 1572: 1569: 1567: 1564: 1563: 1561: 1547: 1543: 1539: 1535: 1534: 1526: 1515:September 17, 1511:. p. 935 1510: 1506: 1505: 1500: 1496: 1495:Stegun, Irene 1492: 1486: 1484: 1475: 1471: 1466: 1461: 1457: 1453: 1449: 1445: 1444: 1443:Technometrics 1436: 1432: 1426: 1418: 1414: 1409: 1404: 1400: 1396: 1392: 1388: 1381: 1377: 1370: 1368: 1363: 1355: 1353: 1352: 1346: 1345: 1319: 1315: 1312: 1309: 1306: 1301: 1297: 1293: 1290: 1282: 1278: 1274: 1269: 1265: 1262: 1259: 1256: 1251: 1247: 1240: 1237: 1234: 1232: 1222: 1218: 1215: 1210: 1206: 1199: 1196: 1193: 1191: 1186: 1175: 1174: 1173: 1171: 1167: 1162: 1161: 1150: 1147: 1144:and (excess) 1143: 1136: 1129: 1126:. The values 1125: 1121: 1116: 1090: 1086: 1079: 1071: 1058: 1055: 1049: 1041: 1028: 1024: 1018: 1016: 1008: 1000: 996: 986: 982: 975: 967: 954: 948: 940: 926: 920: 917: 915: 907: 899: 895: 885: 878: 870: 854: 852: 844: 836: 832: 822: 818: 811: 803: 790: 784: 776: 763: 759: 753: 750: 748: 740: 732: 728: 718: 711: 703: 687: 685: 677: 669: 665: 655: 648: 640: 624: 622: 614: 606: 602: 591: 588: 585: 582: 579: 573: 570: 566: 559: 555: 551: 546: 542: 536: 532: 526: 524: 517: 514: 511: 507: 496: 488: 485: 477: 475: 470: 459: 458: 439: 436: 434: 423: 416: 408: 404: 398: 393: 389: 385: 379: 371: 367: 361: 357: 351: 347: 343: 337: 329: 325: 319: 315: 310: 306: 304: 293: 286: 278: 274: 268: 263: 259: 255: 249: 241: 237: 231: 227: 222: 218: 216: 205: 198: 190: 186: 180: 176: 171: 167: 165: 160: 155: 153: 146: 142: 130: 129: 128: 112: 108: 104: 101: 98: 95: 90: 86: 77: 73: 65: 60: 59: 48: 46: 42: 41:E. A. Cornish 37: 35: 32:based on its 31: 27: 23: 19: 1540:(6): 59–84. 1537: 1531: 1525: 1513:. Retrieved 1503: 1447: 1441: 1425: 1390: 1386: 1350: 1349: 1343: 1342: 1340: 1169: 1165: 1159: 1158: 1156: 1134: 1127: 1119: 1114: 1111: 75: 68: 63: 57: 56: 54: 45:R. A. Fisher 38: 17: 15: 1560:Categories 1465:2440/15277 1408:2440/15229 1358:References 51:Definition 1313:⋅ 1307:− 1294:⋅ 1275:− 1263:⋅ 1257:− 1241:⋅ 1216:− 1200:⋅ 921:− 754:− 592:… 574:∈ 543:κ 533:κ 515:− 508:γ 486:− 482:Φ 440:⋯ 390:γ 358:γ 348:γ 316:γ 260:γ 228:γ 177:γ 105:σ 99:μ 96:≈ 34:cumulants 26:quantiles 1497:(1964). 1378:(1938). 1316:1.644854 1298:1.644854 1266:1.644854 1248:1.644854 1207:1.644854 1187:1.644854 1146:kurtosis 1142:skewness 1112:where He 1474:1266546 1417:1400905 1153:Example 1118:is the 127:where: 1472:  1415:  1168:. The 20:is an 1470:JSTOR 1438:(PDF) 1413:JSTOR 1383:(PDF) 28:of a 1517:2014 1157:Let 1133:and 43:and 16:The 1542:doi 1460:hdl 1452:doi 1403:hdl 1395:doi 1091:324 1001:111 886:120 409:111 1562:: 1538:19 1536:. 1507:. 1501:. 1493:; 1482:^ 1468:. 1458:. 1446:. 1440:. 1411:. 1401:. 1389:. 1385:. 1366:^ 1354:. 1320:36 1270:24 1059:19 1029:12 987:24 900:12 823:36 733:11 719:24 372:12 279:11 36:. 1548:. 1544:: 1519:. 1476:. 1462:: 1454:: 1448:2 1419:. 1405:: 1397:: 1391:5 1351:X 1344:X 1310:5 1302:3 1291:2 1283:2 1279:5 1260:3 1252:3 1238:2 1235:+ 1223:6 1219:1 1211:2 1197:5 1194:+ 1170:w 1166:x 1160:X 1138:2 1135:γ 1131:1 1128:γ 1120:n 1115:n 1087:] 1083:) 1080:x 1077:( 1072:2 1067:e 1064:H 1056:+ 1053:) 1050:x 1047:( 1042:4 1037:e 1034:H 1025:[ 1019:= 1012:) 1009:x 1006:( 997:h 983:] 979:) 976:x 973:( 968:2 963:e 960:H 955:+ 952:) 949:x 946:( 941:4 936:e 933:H 927:[ 918:= 911:) 908:x 905:( 896:h 882:) 879:x 876:( 871:4 866:e 863:H 855:= 848:) 845:x 842:( 837:3 833:h 819:] 815:) 812:x 809:( 804:1 799:e 796:H 791:+ 788:) 785:x 782:( 777:3 772:e 769:H 764:2 760:[ 751:= 744:) 741:x 738:( 729:h 715:) 712:x 709:( 704:3 699:e 696:H 688:= 681:) 678:x 675:( 670:2 666:h 656:6 652:) 649:x 646:( 641:2 636:e 633:H 625:= 618:) 615:x 612:( 607:1 603:h 595:} 589:, 586:4 583:, 580:3 577:{ 571:r 567:; 560:2 556:/ 552:r 547:2 537:r 527:= 518:2 512:r 500:) 497:p 494:( 489:1 478:= 471:x 437:+ 424:] 420:) 417:x 414:( 405:h 399:3 394:1 386:+ 383:) 380:x 377:( 368:h 362:2 352:1 344:+ 341:) 338:x 335:( 330:3 326:h 320:3 311:[ 307:+ 294:] 290:) 287:x 284:( 275:h 269:2 264:1 256:+ 253:) 250:x 247:( 242:2 238:h 232:2 223:[ 219:+ 206:] 202:) 199:x 196:( 191:1 187:h 181:1 172:[ 168:+ 161:x 156:= 147:p 143:w 113:p 109:w 102:+ 91:p 87:y 76:p 71:p 69:y 64:n 58:X

Index

asymptotic expansion
quantiles
probability distribution
cumulants
E. A. Cornish
R. A. Fisher
Hermite polynomial
skewness
kurtosis


Fisher, Ronald A.
"Moments and Cumulants in the Specification of Distributions"
doi
10.2307/1400905
hdl
2440/15229
JSTOR
1400905
Fisher, Ronald A.
"The Percentile Points of Distributions Having Known Cumulants"
Technometrics
doi
10.2307/1266546
hdl
2440/15277
JSTOR
1266546

Text is available under the Creative Commons Attribution-ShareAlike License. Additional terms may apply.