+ All Categories
Home > Documents > US Federal Reserve: 199818pap

US Federal Reserve: 199818pap

Date post: 31-May-2018
Category:
Upload: the-fed
View: 214 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
28
Transcript

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 1/28

A g e n e r a l i z a t i o n o f g e n e r a l i z e d b e t a d i s t r i b u t i o n s  

M i c h a e l B . G o r d y  

 

B o a r d o f G o v e r n o r s o f t h e F e d e r a l R e s e r v e S y s t e m  

A p r i l 8 , 1 9 9 8  

A b s t r a c t  

T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e \ c o m p o u n d c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c " ( C C H ) d i s t r i b u t i o n . T h e C C H  

u n i e s a n d g e n e r a l i z e s t h r e e r e c e n t l y i n t r o d u c e d g e n e r a l i z a t i o n s o f t h e b e t a d i s t r i b u t i o n : t h e G a u s s  

h y p e r g e o m e t r i c ( G H ) d i s t r i b u t i o n o f A r m e r o a n d B a y a r r i ( 1 9 9 4 ) , t h e g e n e r a l i z e d b e t a ( G B ) d i s t r i -  

b u t i o n o f M c D o n a l d a n d X u ( 1 9 9 5 ) , a n d t h e c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c ( C H ) d i s t r i b u t i o n o f G o r d y  

( f o r t h c o m i n g ) . I n a d d i t i o n t o g r e a t e r e x i b i l i t y i n t t i n g d a t a , t h e C C H o e r s t w o u s e f u l p r o p e r t i e s .  

U n l i k e t h e b e t a , G B a n d G H , t h e C C H a l l o w s f o r c o n d i t i o n i n g o n e x p l a n a t o r y v a r i a b l e s i n a n a t u r a l  

a n d c o n v e n i e n t w a y . T h e C C H f a m i l y i s c o n j u g a t e f o r g a m m a d i s t r i b u t e d s i g n a l s , a n d s o m a y a l s o  

p r o v e u s e f u l i n B a y e s i a n a n a l y s i s . A p p l i c a t i o n o f t h e C C H i s d e m o n s t r a t e d w i t h t w o m e a s u r e s o f  

h o u s e h o l d l i q u i d a s s e t s . I n e a c h c a s e , t h e C C H y i e l d s a s t a t i s t i c a l l y s i g n i c a n t i m p r o v e m e n t i n t  

o v e r t h e m o r e r e s t r i c t i v e a l t e r n a t i v e s .  

J E L  C o d e s : C 1 0 , D 9 1 , G 1 1  

 

T h e v i e w s e x p r e s s e d h e r e i n a r e m y o w n a n d d o n o t n e c e s s a r i l y r e e c t t h o s e o f t h e B o a r d o f  

G o v e r n o r s o r i t s s t a . I a m g r a t e f u l f o r t h e h e l p f u l c o m m e n t s o f K a r e n D y n a n , A r t h u r K e n n i c k e l l ,  

W h i t n e y N e w e y , a n d M a r t h a S t a r r - M c C l u e r . P l e a s e a d d r e s s c o r r e s p o n d e n c e t o t h e a u t h o r a t  

D i v i s i o n o f R e s e a r c h a n d S t a t i s t i c s , M a i l S t o p 1 5 3 , F e d e r a l R e s e r v e B o a r d , W a s h i n g t o n , D C 2 0 5 5 1 ,  

U S A . P h o n e : ( 2 0 2 ) 4 5 2 - 3 7 0 5 . F a x : ( 2 0 2 ) 4 5 2 - 5 2 9 5 . E m a i l :   h  m g o r d y @ f r b . g o v  i  . 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 2/28

T h e b e t a d i s t r i b u t i o n i s w i d e l y u s e d i n s t a t i s t i c a l m o d e l i n g o f b o u n d e d r a n d o m v a r i a b l e s . I t i s  

e a s i l y c a l c u l a t e d , c a n t a k e o n a v a r i e t y o f s h a p e s , a n d , p e r h a p s a s i m p o r t a n t l y , n o n e o f t h e o t h e r  

c o m m o n l y u s e d d i s t r i b u t i o n f u n c t i o n s h a v e c o m p a c t s u p p o r t .  

H o w e v e r , i t s a p p l i c a t i o n i s l i m i t e d  

i n i m p o r t a n t w a y s . F i r s t , a s a t w o p a r a m e t e r d i s t r i b u t i o n , i t c a n p r o v i d e o n l y l i m i t e d p r e c i s i o n i n  

t t i n g d a t a . I t i s d e s i r a b l e t o h a v e m o r e p a r a m e t r i c a l l y e x i b l e v e r s i o n s o f t h e b e t a t o a l l o w a r i c h e r  

e m p i r i c a l d e s c r i p t i o n o f d a t a w h i l e s t i l l o e r i n g m o r e s t r u c t u r e t h a n a n o n p a r a m e t r i c e s t i m a t o r .  

S e c o n d , t h e b e t a d o e s n o t o e r a n a t u r a l a n d c o n v e n i e n t m e a n s o f i n t r o d u c i n g e x p l a n a t o r y v a r i a b l e s .  

I n a B e t a (   p ; q   ) d i s t r i b u t i o n , t h e p a r a m e t e r s (   p ; q   ) j o i n t l y d e t e r m i n e b o t h t h e s h a p e a n d m o m e n t s  

o f t h e d i s t r i b u t i o n . T h e r e i s n o s a t i s f a c t o r y w a y o f c o n d i t i o n i n g t h e m e a n b y s p e c i f y i n g    p  a n d  q  a s 

f u n c t i o n s o f e x p l a n a t o r y v a r i a b l e s a n d r e g r e s s i o n c o e c i e n t s . T h i r d , t h e b e t a i s i n c o n v e n i e n t f o r  

u s e i n B a y e s i a n a n a l y s i s . I t i s c o n j u g a t e f o r b i n o m i a l s i g n a l s , b u t n o t f o r s i g n a l s o f a n y c o n t i n u o u s  

d i s t r i b u t i o n .  

R e c e n t r e s e a r c h h a s c o n t r i b u t e d t h r e e g e n e r a l i z a t i o n s o f t h e b e t a w h i c h a d d r e s s o n e o r m o r e o f  

t h e s e l i m i t a t i o n s . A r m e r o a n d B a y a r r i ( 1 9 9 4 ) d e n e t h e G a u s s h y p e r g e o m e t r i c ( G H ) d i s t r i b u t i o n  

b y t h e d e n s i t y f u n c t i o n  

G H  (  x  ;   p ; q ; r ;   ) = 

 p    1 

( 1    x  ) 

q    1 

( 1 +  x  ) 

  r 

B (   p ; q   ) 

(  r ; p  ;   p  +  q  ;      ) 

f o r 0   < x <  1 ( 1 )  

w i t h    p >  0  ; q >  0 a n d w h e r e  

d e n o t e s t h e G a u s s h y p e r g e o m e t r i c f u n c t i o n . T h e G H c o l l a p s e s t o  

t h e o r d i n a r y b e t a i f e i t h e r   r  = 0 o r    = 0 , a n d t o t h e b e t a - p r i m e i f   q  =    = 1 . A r m e r o a n d B a y a r r i  

a p p l y t h e G H t o a B a y e s i a n q u e u i n g t h e o r y p r o b l e m .  

A r e l a t e d d i s t r i b u t i o n i s i n t r o d u c e d b y M c D o n a l d a n d X u ( 1 9 9 5 ) a s t h e \ g e n e r a l i z e d b e t a "  

E x c e p t , o f c o u r s e , t h e u n i f o r m d i s t r i b u t i o n , w h i c h i s a s p e c i a l c a s e o f t h e b e t a .  

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 3/28

( G B ) d i s t r i b u t i o n . T h e G B i s d e n e d b y t h e p d f  

G B  (  x  ;  a ; b ; c ; p ; q  ) = 

j  a  j  x 

a p    1 

( 1    ( 1    c  ) (  x = b  ) 

q    1 

a p 

B (   p ; q   ) ( 1 +   c  (  x = b  ) 

 p  +  q 

f o r 0   < x 

< b 

=  ( 1    c  ) ( 2 )  

a n d z e r o o t h e r w i s e w i t h 0     c    1 a n d   b ; p  a n d  q  p o s i t i v e . A s i n t h e o r d i n a r y b e t a d i s t r i b u t i o n ,  

t h e p a r a m e t e r s    p  a n d  q  c o n t r o l s h a p e a n d s k e w n e s s . P a r a m e t e r s   a  a n d  b  c o n t r o l \ p e a k e d n e s s "  

a n d s c a l e , r e s p e c t i v e l y . G i v e n   a  =  b  = 1 , t h e p a r a m e t e r   c  s h i f t s t h e G B f r o m t h e o r d i n a r y b e t a  

d i s t r i b u t i o n (  c  = 0 ) t o t h e b e t a - p r i m e d i s t r i b u t i o n (  c  = 1 ) .  

G o r d y ( f o r t h c o m i n g ) g e n e r a l i z e s t h e b e t a i n a n u n r e l a t e d d i r e c t i o n . T h e \ c o n u e n t h y p e r g e o -  

m e t r i c " d i s t r i b u t i o n C H (   p ; q ; s   ) i s d e n e d b y t h e p d f  

C H  (  x  ;   p ; q ; s   ) = 

 p    1 

( 1    x  ) 

q    1 

e x p (    s x  ) 

B (   p ; q   ) 

(   p ; p   +  q ;    s  ) 

f o r 0   < x <  1  :  ( 3 ) 

w h e r e  

i s t h e c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c f u n c t i o n d e n e d i n A b r a m o w i t z a n d S t e g u n , e d s ( 1 9 6 8 ,  

1 3 . 1 . 2 ) ( h e r e a f t e r c i t e d a s \ A S " ) .  

G o r d y ( f o r t h c o m i n g ) s h o w s t h a t a b e t a p r i o r a n d g a m m a s i g n a l  

g i v e s r i s e t o a C H p o s t e r i o r a n d a p p l i e s t h i s p r o p e r t y t o a u c t i o n t h e o r y .  

I n t h i s p a p e r , I u n i f y a n d f u r t h e r g e n e r a l i z e t h e s e t h r e e d i s t r i b u t i o n s . T h e c o n s t a n t o f p r o p o r -  

t i o n a l i t y i n t h e n e w p d f i s t h e p r o d u c t o f a b e t a f u n c t i o n a n d a c o m p o u n d c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c  

f u n c t i o n . T h e r e f o r e , I d e n o t e t h i s d i s t r i b u t i o n t h e \ c o m p o u n d c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c " ( C C H ) .  

T h e C C H i s d e n e d a n d d e s c r i b e d i n S e c t i o n 1 . S p e c i a l c a s e s a r e d i s c u s s e d i n S e c t i o n 2 . I n p a r t i c -  

u l a r , I s h o w t h a t t h e b e t a , G B , G H , C H a n d g a m m a d i s t r i b u t i o n s a r e a l l s p e c i a l c a s e s o f t h e C C H .  

E m p i r i c a l a p p l i c a t i o n s t o m e a s u r e s o f h o u s e h o l d l i q u i d a s s e t s a r e p r o v i d e d i n S e c t i o n 3 .  

T h i s f u n c t i o n i s d e n o t e d t h e r e a s   M  a n d r e f e r r e d t o a s t h e \ d e g e n e r a t e " h y p e r g e o m e t r i c f u n c t i o n i n G r a d s h t e y n  

a n d R y z h i k ( 1 9 6 5 , 9 . 2 1 0 . 1 ) . I n   M a t h e m a t i c a  , i t i s t h e   H y p e r g e o m e t r i c 1 F 1 .  

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 4/28

1 D e n i t i o n o f t h e C C H  

I d e n e t h e C C H b y t h e d e n s i t y f u n c t i o n  

C C H  (  x  ;   p ; q ; r ; s ; ;   ) = 

 p    1 

( 1    x  ) 

q    1 

(    + ( 1      )  x  ) 

  r 

e x p (    s x  ) 

B (   p ; q   )  H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) 

f o r 0   < x <  1  =   ( 4 ) 

f o r 0   < p  , 0  < q  ,  r  2 <  ,  s  2 <  , 0        1 , a n d 0   <   . 

T h e f u n c t i o n   H  i s g i v e n b y  

H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) =   

   p 

e x p (    s =   )  

(  q ; r ; p   +  q ; s = ;  1      ) ( 5 )  

w h e r e  

i s t h e c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c f u n c t i o n o f t w o v a r i a b l e s d e n e d i n G r a d s h t e y n a n d  

R y z h i k ( 1 9 6 5 , 9 . 2 6 1 . 1 ) b y  

 

(  ; ; ; x ; y  ) = 

X   

m  = 0 

X   

n  = 0 

(    ) 

m  +  n 

(    ) 

(    ) 

m  +  n 

m  !  n  ! 

( 6 ) 

a n d w h e r e (  a  ) 

i s P o c h h a m m e r ' s n o t a t i o n , i . e . , (  a  ) 

= 1  ;  (  a  ) 

=  a ;  (  a  ) 

= (  a  ) 

k    1 

(  a  +  k    1 ) . F o r  

c o n v e n i e n c e i n e x p o s i t i o n , I r e f e r t o   H  a s a \ c o m p o u n d c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c " f u n c t i o n r a t h e r  

t h a n a s a \ c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c f u n c t i o n o f t w o v a r i a b l e s . "  

I n A p p e n d i x A , I s h o w t h a t e q u a t i o n ( 4 ) i n t e g r a t e s t o o n e . T o g u a r a n t e e t h a t t h e C C H d i s t r i -  

b u t i o n i s w e l l - d e n e d e v e r y w h e r e o n t h e p a r a m e t e r s p a c e , I p r o v e i n A p p e n d i x C t h e t h e o r e m  

T h e o r e m 1  

F o r a l l   (   p ; q ; r ; s ; ;   )  s u c h t h a t    p >  0  ,  q >  0  ,  r  2 <  ,  s  2 <  ,  0  <     1  a n d  >  0  ,  H  (   p ; q ; r ; s ; ;   )  i s 

a n i t e p o s i t i v e r e a l n u m b e r .  

I t i s s t r a i g h t f o r w a r d t o c h e c k t h a t t h e m o m e n t g e n e r a t i n g f u n c t i o n f o r t h e C C H i s g i v e n b y  

M  (  t  ) = 

H  (   p ; q ; r ; s     t ; ;   ) 

H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) 

  = 0 i s h a n d l e d a s a s p e c i a l c a s e . S e e t h e U H d i s t r i b u t i o n i n S e c t i o n 2 .  

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 5/28

a n d t h e   k  t h o r d e r m o m e n t s a r e g i v e n b y  

E  (  X 

) = 

(   p  ) 

(   p  +  q  ) 

H  (   p  +  k ; q ; r ; s ; ;   ) 

H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) 

:  ( 7 ) 

T h e o r e m 1 i s s u c i e n t t o g u a r a n t e e t h a t a l l m o m e n t s o f   X  e x i s t .  

G i v e n t h e r e s t r i c t i o n s o n t h e p a r a m e t e r s , t h e  

f u n c t i o n i n e q u a t i o n ( 5 ) c a n a l w a y s b e e x -  

p r e s s e d a s a n i n n i t e s e r i e s i n w h i c h a l l t e r m s a r e n o n - n e g a t i v e ( s e e A p p e n d i x B ) . T h e r e f o r e , t h e  

H  f u n c t i o n c a n b e c a l c u l a t e d w i t h o u t n u m e r i c a l r o u n d - o p r o b l e m s . D e s p i t e i t s a p p a r e n t c o m -  

p l e x i t y , i t i s q u i c k l y c a l c u l a t e d o v e r m o s t o f t h e r e l e v a n t p a r a m e t e r s p a c e .  

C o m p u t a t i o n t i m e  

d e c r e a s e s w i t h    p ;   a n d    a n d i n c r e a s e s w i t h   q ;  j  r  j  a n d  j  s  j  . I t a p p e a r s t h a t     a n d     j o i n t l y h a v e  

t h e l a r g e s t e e c t . T o t a k e a n e a s y e x a m p l e , c o m p u t a t i o n o f   H  (   p  = 2 0  ; q  = 2  ; r  = 5  ; s  = 0  ;   = 1  ;   = 1 ) 

t o 1 4 p l a c e s a c c u r a c y t a k e s 0 . 0 0 0 2 s e c o n d s o n a S p a r c S t a t i o n 1 0 . T o t a k e a m o r e d i c u l t e x a m p l e ,  

H  ( 2  ;  2 0  ;  1 5  ;  1 0  ;  0  :  0 1  ;  0  :  0 1 ) r e q u i r e s 0 . 6 s e c o n d s . T o t h e e x t e n t t h a t t h e C C H i s e m p l o y e d t o g e n e r a l -  

i z e t h e b e t a d i s t r i b u t i o n , r a t h e r t h a n t h e b e t a - p r i m e d i s t r i b u t i o n , c o m p u t a t i o n a l l y e a s y c a s e s w i l l  

p r e d o m i n a t e i n e m p i r i c a l a p p l i c a t i o n s .  

F i g u r e s 1 a , 1 b a n d 1 c p l o t t h e C C H p d f f o r a v a r i e t y o f p a r a m e t e r v a l u e s . T h e g u r e s s h o w t h a t  

t h e r o l e o f p a r a m e t e r s    p  a n d  q  i n t h e C C H i s m u c h t h e s a m e a s i n t h e o r d i n a r y b e t a d i s t r i b u t i o n .  

P a r a m e t e r     r e s c a l e s t h e d i s t r i b u t i o n f o r l o n g e r o r s h o r t e r s u p p o r t . T h e r e m a i n i n g p a r a m e t e r s   r  , 

s  a n d    \ s q u e e z e " t h e d e n s i t y f u n c t i o n t o t h e l e f t o r r i g h t . W h i l e t h e s h a p e s p o r t r a y e d i n t h e s e  

g u r e s a r e q u a l i t a t i v e l y f a m i l i a r f r o m t h e b e t a d i s t r i b u t i o n , t h e C C H c a n a l s o t a k e o n a w i d e r a n g e  

o f m u l t i - m o d a l o r l o n g - t a i l e d s h a p e s w h i c h t h e b e t a c a n n o t . E x a m p l e s a r e p r e s e n t e d i n F i g u r e 2 .  

T h e p a r a m e t e r   s  a l l o w s f o r a c o n v e n i e n t m e t h o d o f c o n d i t i o n i n g t h e C C H d i s t r i b u t i o n o n  

e x o g e n o u s v a r i a b l e s . T h e b o t t o m p a n e l o f F i g u r e 1 b s h o w s t h a t i n c r e a s i n g ( d e c r e a s i n g )   s  s q u e e z e s  

t h e d i s t r i b u t i o n t o t h e l e f t ( r i g h t ) . I n A p p e n d i x D i t i s p r o v e d t h a t t h e m e a n c h a n g e s m o n o t o n i c a l l y  

S o f t w a r e i n   C  a n d  M A T L A B   i s a v a i l a b l e u p o n r e q u e s t .  

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 6/28

F i g u r e 1 a : C o m p o u n d C o n u e n t H y p e r g e o m e t r i c P D F s  

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

1

2

3

4

5

6

7Varying p

x

             f             (         x             )

q=4, r=10, s=0,  ν=1, θ=0.75

p=0.5

p=1

p=6

p=12

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

1

2

3

4

5

6

7Varying q

x

             f             (         x             )

p=6, r=10, s=0,  ν=1, θ=0.75

q=0.5

q=1q=6

q=12

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 7/28

F i g u r e 1 b : C o m p o u n d C o n u e n t H y p e r g e o m e t r i c P D F s ( c o n t i n u e d )  

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5Varying r

x

             f             (         x             )

p=6, q=4, s=0,  ν=1, θ=0.75

r=40

r=20r=0

r=−20

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3Varying s

x

             f             (         x             )

p=6, q=4, r=p+q,  ν=1, θ=0.75

s=6 s=−6s=0

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 8/28

F i g u r e 1 c : C o m p o u n d C o n u e n t H y p e r g e o m e t r i c P D F s ( c o n t i n u e d )  

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.5

1

1.5

2

2.5

Varying  ν

x

             f             (         x             )

p=6, q=4, r=p+q, s=0, θ=0.75

 ν=1/3

 ν=2/3

 ν=1

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

1

2

3

4

5

6

7

Varying θ

x

             f             (         x             )

θ=0.2

θ=0.5θ=1

θ=2

θ=5

p=6, q=4, r=p+q, s=0,  ν=1

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 9/28

F i g u r e 2 : M u l t i - m o d a l a n d L o n g - T a i l e d C C H P D F s  

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

1

2

3

4Example 1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

0.5

1

1.5

2Example 2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

1

2

3

4Example 3

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

0.5

1

1.5Example 4

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

1

2

3

4Example 5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

1

2

3Example 6

P a r a m e t e r v a l u e s :  

E x a m p l e 1 :    p  = 2  ; q  = 3  ; r  = 1 5  ; s  =    2 0  ;   = 1  ;   = 0  :  2 5 . 

E x a m p l e 2 :    p  = 5  ; q  = 1  :  2  ; r  = 3 7  ; s  =    2 6  ;   = 1  ;   = 0  :  3 6 . 

E x a m p l e 3 :    p  = 1 2  ; q  = 0  :  4  ; r  = 2 5  ; s  =    1 0  ;   = 1  ;   = 0  :  1 4 . 

E x a m p l e 4 :    p  = 0  :  8  ; q  = 0  :  7  ; r  =    1 5  ; s  =    1 0  ;   = 1  ;   = 2 . 

E x a m p l e 5 :    p  = 0  :  2  ; q  = 2 5  ; r  =    4 0  ; s  = 1 0  ;   = 1  ;   = 0  :  4 . 

E x a m p l e 6 :    p  = 4  ; q  = 0  :  2  ; r  = 0  ; s  = 1 0  ;   = 1  ;   = 2 . 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 10/28

w i t h   s  , i . e . ,  

P r o p o s i t i o n 2  

d E  (  X  ) 

d s 

=    V a r (  X  )  <  0  : 

T h e r e f o r e , i f   z 

i s a v e c t o r o f e x o g e n o u s v a r i a b l e s , i t m i g h t b e a s s u m e d t h a t   X 

  C C H (   p ; q ; r ; s  

; ;   ) 

f o r  s 

=  z 

  . T h e r e g r e s s i o n c o e c i e n t s     a r e e a s i l y e s t i m a t e d a l o n g w i t h t h e x e d p a r a m e t e r s  

(   p ; q ; r ; ;   ) b y m a x i m u m l i k e l i h o o d . T h e d e r i v a t i v e o f t h e f u n c t i o n   H  w i t h r e s p e c t t o   s  h a s a  

s i m p l e a n a l y t i c e x p r e s s i o n , s o t h e c o m p u t a t i o n a l b u r d e n o f a d d i n g v a r i a b l e s t o   z 

i s n o t e s p e c i a l l y  

l a r g e .  

L e m m a 3  

d s 

H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) =   

 p 

 p  +  q 

H  (   p  + 1  ; q ; r ; s ; ;   )  : 

T h e p r o o f i s i n A p p e n d i x D .  

L i k e t h e b e t a , t h e C C H d i s p l a y s a s i m p l e r e e c t i o n p r o p e r t y . I f   X    C C H (   p ; q ; r ; s ; ;   ) a n d  

i f  Y  = 1  =     X  , t h e n   Y    C C H (  q ; p ; r ;    s ; ;  1  =   ) . L i k e t h e C H , t h e C C H m a y b e u s e f u l i n  

B a y e s i a n d e c i s i o n p r o b l e m s , b e c a u s e i t i s c o n j u g a t e f o r g a m m a d i s t r i b u t e d s i g n a l s . I f t h e p r i o r f o r  

a n u n k n o w n r a n d o m v a r i a b l e   X  i s t h e C C H (   p ; q ; r ; s ; ;   ) a n d s i g n a l   W  j  (  X  =  x  )    G a (  ; x  ) , t h e n  

t h e p o s t e r i o r d i s t r i b u t i o n o f   X  j  (  W  =  w  ) i s C C H (   p  +  ; q ; r ; s   +  w ; ;  ) . 

2 S p e c i a l c a s e s  

G e n e r a l i z e d B e t a :   W h e n   s  = 0 ,  r  =   p  +  q  ,    = ( 1    c  )  = b  , a n d     = 1    c  , t h e C C H s i m p l i e s t o  

t h e G B w i t h   a  = 1 . T h e C C H d i s t r i b u t i o n c a n e a s i l y b e e x t e n d e d t o a c c o m m o d a t e a p e a k e d n e s s  

p a r a m e t e r   a  a s w e l l , w h i c h i s i g n o r e d h e r e t o s i m p l i f y e x p o s i t i o n . T h e r e s t r i c t i o n i s r e l a t i v e l y m i n o r ,  

b e c a u s e i f   X    G B  (  a ; b ; c ; p ; q  ) t h e n   X  c a n b e r e s c a l e d a s  

X    X 

  C C H  (   p ; q ; r   =   p  +  q ; s  = 0  ;   = 

( 1    c  )  = b ;   = 1    c  ) . 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 11/28

G a u s s H y p e r g e o m e t r i c :   W h e n   s  = 0 a n d     = 1 , t h e C C H (   p ; q ; r ; s   = 0  ;   = 1  ;   ) s i m p l i e s t o  

t h e G H (   p ; q ; r ;   ) f o r     = ( 1      )  =   . T h e f u n c t i o n   H  s i m p l i e s t o  

H  (   p ; q ; r ; s   = 0  ;   = 1  ;   ) =   

(  r ; q  ;   p  +  q  ; 1      ) = 

(  r ; p ; p   +  q  ;    ( 1      )  =   ) ( 8 )  

w h e r e t h e l a s t t r a n s f o r m a t i o n f o l l o w s f r o m A S 1 5 . 3 . 4 .  

C o n u e n t H y p e r g e o m e t r i c :   W h e n     = 1 a n d     = 1 , C C H (   p ; q ; r ; s ;   = 1  ;   = 1 ) s i m p l i e s  

t o t h e c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c d i s t r i b u t i o n C H (   p ; q ; s   ) . I t i s c l e a r f r o m t r a n s f o r m a t i o n ( T 4 ) i n  

A p p e n d i x B t h a t   H  (   p ; q ; r ; s ;   = 1  ;   = 1 ) =  

(   p ; p   +  q ;    s  ) . 

G a m m a :   W h e n     = 0 a n d   s >  0 , C C H (   p ; q ; r ; s ;   = 0  ;   ) s i m p l i e s t o t h e g a m m a d i s t r i b u t i o n  

G a (   p ; s   ) . W h e r e a s t h e G B d i s t r i b u t i o n i n c l u d e s t h e g a m m a d i s t r i b u t i o n a s a l i m i t i n g c a s e , t h e  

C C H i n c l u d e s t h e g a m m a a s a s p e c i a l c a s e .  

C o n u e n t H y p e r g e o m e t r i c U :   A n i n t e r e s t i n g l i m i t i n g c a s e o f t h e C C H a r i s e s a s     !  0 a n d  

  !  0 s u c h t h a t     ( 1      )  =   !    f o r a c o n s t a n t v a l u e     s u c h t h a t   s =     0 . T h e l i m i t i n g d i s t r i b u -  

t i o n i s b a s e d o n t h e \ U " c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c f u n c t i o n d e n e d i n A S 1 3 . 1 . 3 .  

L e t t h e \ U H "  

d i s t r i b u t i o n b e d e n e d b y t h e p d f  

U H  (  x  ;   p ; r ; s ;   ) = 

 p    1 

( 1 +  x  ) 

  r 

e x p (    s x  ) 

(   p  )  U  (   p ; p   + 1    r ; s =   ) 

f o r 0   < x <  1  :  ( 9 ) 

I n A p p e n d i x A i t i s s h o w n t h a t t h i s d e n s i t y i n t e g r a t e s t o o n e . M o m e n t s a r e g i v e n b y  

E  (  X 

) = (   p  ) 

U  (  k  +   p ; k   +   p  + 1    r ; s =   ) ) 

U  (   p ; p   + 1    r ; s =   ) ) 

T h i s f u n c t i o n i s d e n o t e d a s t h e \ d e g e n e r a t e " h y p e r g e o m e t r i c f u n c t i o n i n G r a d s h t e y n a n d R y z h i k ( 1 9 6 5 ,  

9 . 2 1 0 . 2 ) . I n   M a t h e m a t i c a   , i t i s t h e   H y p e r g e o m e t r i c U .  

1 0 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 12/28

W h e n   s  = 0 ,    = 1 a n d   r  =   p  +  q  , t h e U H (   p ; r   =   p  +  q ; s  = 0  ;   = 1 ) s i m p l i e s t o t h e b e t a - p r i m e .  

W h e n     = 0 o r  r  = 0 , t h e U H (   p ; r ; s ;   ) f o r   s >  0 s i m p l i e s t o t h e g a m m a d i s t r i b u t i o n G a (   p ; s   ) . 

3 E m p i r i c a l a p p l i c a t i o n s  

T o d e m o n s t r a t e t h e u s e o f t h e C C H d i s t r i b u t i o n , I m o d e l t w o m e a s u r e s o f h o u s e h o l d l i q u i d a s s e t s :  

t h e r a t i o o f h o u s e h o l d l i q u i d a s s e t s t o t o t a l h o u s e h o l d n a n c i a l a s s e t s , a n d t h e l o g o f h o u s e h o l d  

l i q u i d a s s e t s . T h e d i s t r i b u t i o n s o f t h e s e v a r i a b l e s a c r o s s h o u s e h o l d s a r e i m p o r t a n t i n u n d e r s t a n d i n g  

m o t i v e s f o r s a v i n g a n d t h e d e t e r m i n a n t s o f p o r f o l i o a l l o c a t i o n . F o r e x a m p l e , t h e b u e r - s t o c k m o d e l  

o f s a v i n g ( C a r r o l l 1 9 9 2 ) a n d t h e l i f e - c y c l e m o d e l ( s e e , e . g . , P o t e r b a a n d S a m w i c k 1 9 9 7 ) d i e r i n  

i m p l i c a t i o n s f o r t h e c r o s s - s e c t i o n a l d i s t r i b u t i o n o f l i q u i d a s s e t s . C r o s s - s e c t i o n a l p a t t e r n s i n p o r t f o l i o  

s h a r e a s s i g n e d t o l i q u i d , l o w r i s k a s s e t s m a y p e r m i t t e s t s o r c a l i b r a t i o n s o f m o d e l s o f p o r t f o l i o c h o i c e ,  

s u c h a s L a i b s o n ( 1 9 9 7 ) a n d B o d i e , M e r t o n a n d S a m u e l s o n ( 1 9 9 2 ) . M o r e d i r e c t l y , t h e d i s t r i b u t i o n s  

o f t h e s e v a r i a b l e s m a y s h e d l i g h t o n t h e e e c t s o f i n c o m e d i s t r i b u t i o n a n d d e m o g r a p h i c t r a n s i t i o n s  

o n s a v i n g s a n d o n m a r k e t r i s k - p r e m i a , a n d o n t h e i m p o r t a n c e o f l i q u i d i t y c o n s t r a i n t s i n a g g r e g a t e  

c o n s u m p t i o n .  

A l l d a t a c o m e f r o m t h e 1 9 9 5 S u r v e y o f C o n s u m e r F i n a n c e s . T h e S C F p r o v i d e s d a t a o n t h e  

a s s e t s a n d l i a b i l i t i e s o f U . S . h o u s e h o l d s ( s e e K e n n i c k e l l , S t a r r - M c C l u e r a n d S u n d e n ( 1 9 9 7 ) f o r a  

g e n e r a l d e s c r i p t i o n ) . I n o r d e r t o p r o v i d e a d e q u a t e r e p r e s e n t a t i o n o f t h e h i g h l y s k e w e d d i s t r i b u t i o n  

o f a s s e t s , t h e S C F o v e r s a m p l e s w e a l t h y h o u s e h o l d s , s o i n a l l c a l c u l a t i o n s b e l o w I a p p l y S C F s a m p l e  

w e i g h t s t o o b t a i n u n b i a s e d e s t i m a t e s o f t h e p o p u l a t i o n d i s t r i b u t i o n . W e i g h t s a r e n o r m a l i z e d t o  

m e a n o n e t o a v o i d b i a s i n g t h e s i z e o f t e s t s t a t i s t i c s .  

I d e n e l i q u i d a s s e t s , L I Q , a s t h e s u m o f c h e c k i n g d e p o s i t s , s a v i n g s d e p o s i t s , m o n e y m a r k e t a n d  

P a r a m e t e r s e s t i m a t e d o n t h e u n w e i g h t e d s a m p l e s d o d i e r f r o m t h e r e s u l t s r e p o r t e d b e l o w , b u t a r e q u a l i t a t i v e l y  

s i m i l a r . I n p a r t i c u l a r , L R t e s t s t a t i s t i c s y i e l d t h e s a m e c o n c l u s i o n s .  

1 1 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 13/28

m o n e y m a r k e t m u t u a l f u n d d e p o s i t s , a n d c a l l a c c o u n t s a t b r o k e r a g e s . T o t a l n a n c i a l a s s e t s , F I N ,  

i n c l u d e s L I Q , s t o c k s , b o n d s , t r u s t s , c a s h v a l u e o f w h o l e l i f e i n s u r a n c e , a n d o t h e r n a n c i a l a s s e t s .  

W e i g h t e d m e d i a n a n d m e a n s a m p l e v a l u e s a r e $ 1 , 6 0 0 a n d $ 1 3 , 2 6 1 f o r L I Q a n d $ 1 0 , 0 0 0 a n d $ 8 8 , 6 2 9  

f o r F I N . R o u g h l y 9 % o f h o u s e h o l d s h a v e n o n a n c i a l a s s e t s a n d r o u g h l y 1 3 % h a v e n o l i q u i d a s s e t s .  

R o u g h l y 2 0 % h a v e p o s i t i v e l i q u i d a s s e t s b u t n o o t h e r n a n c i a l a s s e t s . T o b o u n d t h e l i q u i d i t y r a t i o  

i n ( 0  ;  1 ) , I a s s u m e h o u s e h o l d   i  h a s a n a d d i t i o n a l   c 

d o l l a r s i n \ p o c k e t c a s h , " a n d a n o t h e r   f 

d o l l a r s  

i n s m a l l l o a n s t o f r i e n d s , w h e r e   c 

a n d  f 

a r e i i d d r a w s f r o m a U n i f o r m ( 0  ;  1 5 0 ) d i s t r i b u t i o n . I t h e n  

d e n e   L I Q R A T  

  (  L I Q 

+  c 

)  =  (  F I N  +  c 

+  f 

) . 

T h e t o p p a n e l o f F i g u r e 3 s h o w s a U - s h a p e d  

h i s t o g r a m f o r L I Q R A T . R o u g h l y h a l f o f U . S . h o u s e h o l d s m a i n t a i n e i t h e r a v e r y l o w o r v e r y h i g h  

p e r c e n t a g e o f h o u s e h o l d n a n c i a l a s s e t s i n l i q u i d d e p o s i t s .  

T a b l e 1 p r e s e n t s t h e r e s u l t s o f m a x i m u m l i k e l i h o o d e s t i m a t i o n o f d i s t r i b u t i o n p a r a m e t e r s f o r  

L I Q R A T u s i n g t h e b e t a , c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c , G a u s s h y p e r g e o m e t r i c a n d C C H d i s t r i b u t i o n s .  

B e c a u s e 0 a n d 1 a r e n a t u r a l b o u n d s f o r L I Q R A T ,    i s x e d t o 1 .  

1 0 

T h e e s t i m a t e d d i s t r i b u t i o n s a r e  

p l o t t e d i n t h e b o t t o m p a n e l o f F i g u r e 3 . A l l o f t h e e s t i m a t e d d i s t r i b u t i o n s a r e U - s h a p e d , b u t t h e y  

d o d i e r v i s i b l y . F u r t h e r m o r e , L R t e s t s s t r o n g l y r e j e c t ( a t w e l l b e y o n d 1 % l e v e l s ) t h e e q u i v a l e n c e  

o f t h e r e s t r i c t e d d i s t r i b u t i o n s t o t h e C C H . T h e C C H t h u s o e r s a s i g n i c a n t l y b e t t e r t t o t h e  

d a t a t h a n b e t a , C H o r G H .  

I t m i g h t b e e x p e c t e d t h a t L I Q R A T w i l l d e p e n d o n h o u s e h o l d c h a r a c t e r i s t i c s . H i g h e r i n c o m e  

h o u s e h o l d s m a y h a v e l e s s n e e d t o k e e p s a v i n g s i n a h i g h l y l i q u i d f o r m . H i g h e r l e v e l s o f e d u c a t i o n  

T h e s e a r e s t a n d a r d d e n i t i o n s u s e d i n a n a l y s i s o f t h e S C F d a t a . S e e t h e U R L  

<  h t t p : / / w w w . b o g . f r b . f e d . u s / p u b s / o s s / o s s 2 / 9 5 / c o d e b k 9 5 p t 5 . h t m l  >  a t t h e F e d e r a l R e s e r v e B o a r d ' s w e b  

s i t e .  

T h i s p r o c e d u r e c a u s e s e s t i m a t e d p a r a m e t e r s t o v a r y w i t h e a c h s e t o f r a n d o m d r a w s . I h a v e r u n t h e p r o g r a m  

m a n y t i m e s , h o w e v e r , a n d n d t h a t r e s u l t s a p p e a r t o b e s t a b l e .  

S t a n d a r d e r r o r s a r e o b t a i n e d u s i n g t h e m e t h o d o f B e r n d t , H a l l , H a l l a n d H a u s m a n ( 1 9 7 4 ) . I a b s t r a c t f r o m  

v a r i a t i o n a s s o c i a t e d w i t h t h e i n c l u s i o n o f i m p u t e d v a l u e s i n t h e S C F b y u s i n g o n l y t h e r s t s e t o f i m p l i c a t e s . R u b i n  

( 1 9 8 7 ) d i s c u s s e s c o r r e c t i o n t o t h e s t a n d a r d e r r o r s f o r m u l t i p l y i m p u t e d d a t a . I n t h i s a p p l i c a t i o n , t h e c o r r e c t i o n s h o u l d  

b e q u i t e s m a l l a n d i s i g n o r e d .  

1 0 

T h e G B i s n o t i n c l u d e d i n t h i s c o m p a r i s o n b e c a u s e i t i s e q u i v a l e n t t o t h e b e t a w h e n r e s t r i c t i o n s   a  = 1 a n d  

c = b  = 1      = 0 a r e i m p o s e d .  

1 2 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 14/28

F i g u r e 3 : D i s t r i b u t i o n o f L i q u i d A s s e t R a t i o  

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35Histogram

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5Estimated PDFs

LIQRAT

Beta

CH

GH

CCH

1 3 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 15/28

T a b l e 1 : E s t i m a t e d D i s t r i b u t i o n a l P a r a m e t e r s f o r L i q u i d i t y R a t i o  

B e t a C H G H  

C C H 

 p  0  :  5 0 1 0  :  6 4 6 1  :  0 6 2 0  :  9 3 9 

( 0  :  0 1 1 ) ( 0  :  0 1 7 ) ( 0  :  0 5 1 ) ( 0  :  0 3 4 )  

q  0  :  6 8 7 0  :  4 7 7 0  :  5 2 6 0  :  6 4 9 

( 0  :  0 1 1 ) ( 0  :  0 1 8 ) ( 0  :  0 1 5 ) ( 0  :  0 2 6 )  

r  1  :  0 5 2 6  :  2 9 6 

( 0  :  0 5 0 ) ( 2  :  8 1 9 )  

s  1  :  5 8 5    5  :  7 3 2 

( 0  :  1 0 9 ) ( 1  :  8 6 7 )  

  0  :  0 3 2 0  :  2 8 5 

( 0  :  0 0 7 ) ( 0  :  0 8 6 )  

L o g L i k : 8 3 8  :  0 8 9 3 9  :  8 7 1 0 2 2  :  1 1 0 4 2  :  5 

y  : S t a n d a r d e r r o r s i n p a r e n t h e s e s . 4 2 9 9 o b s e r v a t i o n s i n s a m p l e .  

S a m p l e w e i g h t s a r e n o r m a l i z e d t o h a v e m e a n o n e .     i s x e d a t  

1

z  : T h e p a r a m e t e r     i n t h e s t a n d a r d f o r m f o r t h e G H i s g i v e n b y  

  = ( 1      )  =  

m a y b e a s s o c i a t e d w i t h g r e a t e r s o p h i s t i c a t i o n i n n a n c i a l m a t t e r s , a n d s o a g r e a t e r p r o p e n s i t y  

t o h o l d a s s e t s o t h e r t h a n l i q u i d d e p o s i t s . C o m p a r e d t o h o u s e h o l d s i n t h e 3 5 - 6 5 a g e g r o u p , o l d e r  

a n d y o u n g e r h o u s e h o l d s a r e l i k e l y t o h a v e h i g h e r L I Q R A T . O l d e r h o u s e h o l d s m a y b e m o r e r i s k  

a v e r s e , a n d s o p r e f e r s a f e r a s s e t a l l o c a t i o n s . Y o u n g e r h o u s e h o l d s m a y b e m o r e l i k e l y t o f a c e i n c o m e  

u n c e r t a i n t y a n d t o h a v e n e a r - t e r m g o a l s f o r s a v i n g ( e . g . , d o w n p a y m e n t f o r h o m e p u r c h a s e ) , a n d  

t h u s t o h a v e g r e a t e r d e m a n d f o r b o t h s a f e t y a n d l i q u i d i t y . I n T a b l e 2 , I p r e s e n t r e s u l t s f r o m t h e  

e s t i m a t i o n o f t h e c o n d i t i o n a l d i s t r i b u t i o n   L I Q R A T  

  C C H (   p ; q ; r ; s  

;  1  ;   ) . I a s s u m e   s 

=  z 

  , 

w h e r e t h e   z 

i n c l u d e h o u s e h o l d i n c o m e , a n d d u m m y v a r i a b l e s f o r t h e a g e a n d l e v e l o f e d u c a t i o n o f  

t h e h e a d o f h o u s e h o l d , a n d     i s a v e c t o r o f c o e c i e n t s .  

R e s u l t s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e 2 . E s t i m a t e s f o r    p ; q ; r   a n d    a r e c l o s e t o t h o s e f o r t h e u n c o n d i -  

t i o n a l C C H ( l a s t c o l u m n o f T a b l e 1 ) . T h e     c o e c i e n t s a r e i n d i v i d u a l l y a n d j o i n t l y d i e r e n t f r o m  

z e r o a t t h e 1 % c o n d e n c e l e v e l . A s p r e d i c t e d , h i g h e r i n c o m e a n d h i g h e r l e v e l o f e d u c a t i o n s h i f t t h e  

d i s t r i b u t i o n t o t h e l e f t . T h e y o u n g ( A G E   <  3 5 ) a n d t h e o l d ( A G E   >  6 5 ) m a i n t a i n h i g h e r l i q u i d i t y  

1 4 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 16/28

r a t i o s t h a n t h o s e i n b e t w e e n .  

T a b l e 2 : E s t i m a t e d C o n d i t i o n a l D i s t r i b u t i o n f o r L i q u i d i t y R a t i o  

C o e S . E .  

 p  0  :  9 4 5 0 0  :  0 3 4 7  

q  0  :  6 4 9 7 0  :  0 2 6 2  

r  4  :  8 9 5 3 2  :  0 6 5 6  

  0  :  2 4 8 5 0  :  0 7 9 6  

C O N S T A N T     7  :  6 7 7 3 1  :  5 4 3 0  

L O G ( 1 + I N C O M E ) 0  :  3 7 7 9 0  :  0 2 4 3  

A G E  <  3 5    0  :  5 6 7 5 0  :  0 9 7 3  

A G E  >  6 5    0  :  2 4 4 1 0  :  0 9 2 0  

E D U 1 ( N O H S D I P L O M A )  

  1  :  1 6 8 6 0  :  1 1 4 6  

E D U 2 ( H S D I P L O M A )  

  0  :  6 6 5 9 0  :  0 9 8 7  

E D U 3 ( S O M E C O L L E G E )  

  0  :  4 7 0 2 0  :  1 1 3 1  

L o g L i k : 1 1 9 4  :  7 5 

y  : 4 2 9 9 o b s e r v a t i o n s i n s a m p l e . S a m p l e w e i g h t s a r e n o r m a l i z e d  

t o b e m e a n o n e .     i s x e d a t 1 .  

z  : C O L L E G E D I P L O M A i s t h e r e f e r e n c e c a t e g o r y f o r t h e e d -  

u c a t i o n d u m m i e s .  

F i g u r e 4 d e m o n s t r a t e s t h e e e c t o f c o n d i t i o n i n g t h r o u g h   s  o n t h e C C H d i s t r i b u t i o n . S u b j e c t  

1 i s a 2 5 y e a r o l d h i g h s c h o o l d r o p - o u t e a r n i n g $ 2 0 , 0 0 0 p e r y e a r ; s u b j e c t 2 i s 7 0 y e a r s o l d , h a d  

s o m e c o l l e g e , a n d e a r n s $ 4 0 , 0 0 0 p e r y e a r ; a n d s u b j e c t 3 i s a 4 5 y e a r o l d c o l l e g e g r a d u a t e e a r n i n g  

$ 1 0 0 , 0 0 0 p e r y e a r . P a r a m e t e r s a r e t a k e n f r o m T a b l e 2 . A l l t h r e e d i s t r i b u t i o n s a r e U - s h a p e d , b u t  

t h a t o f S u b j e c t 1 i s m o s t t i l t e d t o w a r d s h i g h L I Q R A T a n d t h a t o f S u b j e c t 3 i s m o s t t i l t e d t o w a r d s  

l o w L I Q R A T . T h e m e a n s o f t h e s e t h r e e d i s t r i b u t i o n s a r e 0 . 3 1 , 0 . 2 2 , a n d 0 . 1 6 , r e s p e c t i v e l y .  

T h e s e c o n d m e a s u r e o f h o u s e h o l d l i q u i d i t y i s t h e l o g o f t o t a l h o u s e h o l d l i q u i d a s s e t s ( i n c l u d i n g  

t h e r a n d o m l y d r a w n a m o u n t o f p o c k e t c a s h ) . T h i s i s d e n e d a s   L O G L I Q  

  l o g ( 1 +   L I Q 

+  c 

) . 

T h e t o p p a n e l o f F i g u r e 5 s h o w s a s i n g l e - p e a k e d h i s t o g r a m f o r L O G L I Q .  

T a b l e 3 p r e s e n t s t h e r e s u l t s o f m a x i m u m l i k e l i h o o d e s t i m a t i o n o f d i s t r i b u t i o n p a r a m e t e r s f o r  

L O G L I Q u s i n g t h e g a m m a , g e n e r a l i z e d b e t a a n d C C H d i s t r i b u t i o n s . I n p r i n c i p l e , L O G L I Q i s  

u n b o u n d e d ( s o     = 0 ) , b u t f o r t h e p u r p o s e s o f t h i s e x a m p l e I a l l o w     t o b e e s t i m a t e d f r e e l y . I a l s o  

1 5 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 17/28

F i g u r e 4 : C o n d i t i o n a l C C H P D F s f o r L i q u i d A s s e t R a t i o  

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

1

2

3

4

5

6

7

LIQRAT

Subject 1Subject 2Subject 3

1 6 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 18/28

i n c l u d e i n T a b l e 3 e s t i m a t e s f o r t w o s p e c i a l c a s e s o f t h e C C H . T h e r s t , l a b e l l e d G B (  s  ) , i s t h e G B  

e x t e n d e d t o i n c l u d e a n e x p (    s x  ) t e r m . T h e s e c o n d , l a b e l l e d C H (    ) , i s t h e C H w i t h t h e ( 1     x  ) 

q    1 

t e r m g e n e r a l i z e d t o ( 1     x  ) 

q    1 

T h e e s t i m a t e d d i s t r i b u t i o n s a r e p l o t t e d i n t h e b o t t o m p a n e l o f F i g u r e 5 . A l l a r e s i n g l e - p e a k e d ,  

b u t d i e r e n c e s a r e c l e a r l y v i s i b l e . O n c e a g a i n , L R t e s t s s t r o n g l y r e j e c t ( a t w e l l b e y o n d 1 % l e v e l s )  

t h e e q u i v a l e n c e o f t h e r e s t r i c t e d d i s t r i b u t i o n s t o t h e C C H . T h e C H (    ) i s c l o s e s t t o t h e C C H , b o t h i n  

l i k e l i h o o d a n d t o t h e e y e . T h e G B a n d G B (  s  ) a p p e a r t o u n d e r p e r f o r m e v e n t h e g a m m a d i s t r i b u t i o n .  

I n t h e e s t i m a t i o n o f t h e f u l l C C H ,   r  h a s a n e s p e c i a l l y l a r g e s t a n d a r d d e v i a t i o n . T h i s c a n b e s e e n  

i n t h e e s t i m a t i o n o f t h e C C H d i s t r i b u t i o n f o r L I Q R A T i n T a b l e 1 a s w e l l , b u t i s m o r e p r o n o u n c e d  

h e r e . O n e r e a s o n i s s i m p l y t h a t f a i r l y l a r g e c h a n g e s i n   r  a r e n e e d e d t o p r o d u c e m o d e r a t e c h a n g e s  

i n t h e d i s t r i b u t i o n ( s e e F i g u r e 1 b ) . H o w e v e r , i t a p p e a r s t h a t j o i n t i d e n t i c a t i o n o f   r ;   a n d  s  m a y 

s o m e t i m e s b e w e a k .  

T a b l e 3 : E s t i m a t e d D i s t r i b u t i o n a l P a r a m e t e r s f o r L o g ( L i q u i d i t y )  

G a m m a G B  

G B (  s  ) 

C H (    ) 

C C H 

 p  1 0  :  2 8 4 3 7  :  5 6 2 4 9  :  4 1 7 2  :  4 8 0 0  :  4 4 6 

( 0  :  0 3 8 ) ( 0  :  3 0 9 ) ( 0  :  1 6 9 ) ( 0  :  1 5 0 ) ( 0  :  3 8 7 )  

q  3  :  5 8 9 1 7  :  8 3 6 2 0  :  7 4 1 1 4  :  3 2 6 

( 0  :  1 6 8 ) ( 0  :  7 5 0 ) ( 0  :  7 9 1 ) ( 2  :  8 4 8 )  

r     p  +  q  ] 1 ]     1 5  :  7 9 7 

( 1 5  :  4 7 6 )  

s  1  :  4 0 5    2  :  9 5 4    1  :  6 8 6    1  :  0 7 9 

( 0  :  0 1 2 ) ( 0  :  0 8 3 ) ( 0  :  0 8 6 ) ( 1  :  0 6 4 )  

  0  :  0 5 5 0  :  0 5 5 0  :  0 5 5 0  :  0 5 5 

( 0  :  0 0 2 ) ( 0  :  0 0 1 ) ( 0  :  0 0 1 ) ( 0  :  0 0 1 )  

      ] 1 ] 0  :  2 1 4 

( 0  :  1 6 1 )  

L o g L i k :     9 5 0 6   :  4    9 7 7 9   :  0    9 6 7 4   :  7    9 2 6 0   :  5    9 2 4 7   :  9 

y  : S t a n d a r d e r r o r s i n p a r e n t h e s e s . 4 2 9 9 o b s e r v a t i o n s i n s a m p l e . S a m p l e w e i g h t s a r e n o r m a l i z e d  

t o h a v e m e a n o n e .  

z  : T h e G B i s e s t i m a t e d w i t h r e s t r i c t i o n   a  = 1 ; t h e p a r a m e t e r     i s e q u i v a l e n t t o   c = b  i n t h e s t a n d a r d  

f o r m f o r t h e G B . T h e G B (  s  ) d i s t r i b u t i o n i s t h e G B e x t e n d e d t o i n c l u d e a n e x p (    s x  ) t e r m .  

T h e C H (    ) d i s t r i b u t i o n i s t h e C H w i t h t h e ( 1     x  ) 

q    1 

t e r m g e n e r a l i z e d t o ( 1     x  ) 

q    1 

. I m p o s e d  

p a r a m e t e r r e s t r i c t i o n s a r e s h o w n i n h a r d b r a c k e t s .  

1 7 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 19/28

F i g u r e 5 : D i s t r i b u t i o n o f L o g L i q u i d A s s e t s  

0 2 4 6 8 10 12 14 16 180

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4Histogram

0 2 4 6 8 10 12 14 16 180

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2Estimated PDFs

LOGLIQ

Gamma

GB

CH( ν)

CCH

1 8 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 20/28

C o n c l u s i o n  

R e c e n t w o r k o n e x t e n d i n g t h e b e t a d i s t r i b u t i o n h a s g i v e n r i s e t o t h r e e n o n - n e s t e d g e n e r a l i z a t i o n s :  

t h e G a u s s h y p e r g e o m e t r i c d i s t r i b u t i o n o f A r m e r o a n d B a y a r r i ( 1 9 9 4 ) , t h e g e n e r a l i z e d b e t a d i s -  

t r i b u t i o n o f M c D o n a l d a n d X u ( 1 9 9 5 ) , a n d t h e c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c d i s t r i b u t i o n o f G o r d y  

( f o r t h c o m i n g ) . I n t h i s p a p e r , t h e s e d i v e r g e n t s t r a n d s a r e u n i e d i n t o a n e w s i x p a r a m e t e r d i s t r i b u -  

t i o n , w h i c h I d e n o t e t h e \ c o m p o u n d c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c " d i s t r i b u t i o n . P l o t s o f t h e C C H f o r  

a v a r i e t y o f p a r a m e t e r v a l u e s s h o w t h a t t h e C C H d e n s i t y c a n t a k e n o t o n l y t h e f a m i l i a r v a r i e t y o f  

U - s h a p e d a n d s i n g l e - p e a k e d f o r m s o f t h e b e t a d i s t r i b u t i o n , b u t a l s o a v a r i e t y o f m u l t i - m o d a l a n d  

l o n g - t a i l e d f o r m s .  

U s e o f t h e C C H i s d e m o n s t r a t e d w i t h t w o m e a s u r e s o f h o u s e h o l d l i q u i d a s s e t s . I n e a c h e x a m p l e ,  

e s t i m a t e d C C H d i s t r i b u t i o n s a r e q u a l i t a t i v e l y s i m i l a r t o e s t i m a t e s u s i n g m o r e r e s t r i c t i v e d i s t r i b u -  

t i o n s , b u t t h e a d d i t i o n a l p r e c i s i o n i n t i s h i g h l y s i g n i c a n t s t a t i s t i c a l l y a n d c l e a r l y v i s i b l e i n p l o t s  

o f t h e t t e d d e n s i t i e s .  

1 9 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 21/28

A I n t e g r a t i n g t h e C C H d e n s i t y  

L e t  A  b e t h e i n t e g r a l  

A   

Z  

1  =  

 p    1 

( 1    x  ) 

q    1 

(    + ( 1      )  x  ) 

  r 

e x p (    s x  )  d x  ( 1 0 )  

w h e r e 0   < p  , 0  < q  ,  r  2 <  ,  s  2 <  , 0  <     1 , a n d 0   <   . M a k e t h e c h a n g e o f v a r i a b l e   u  = 1    x 

t o g e t  

A  =   

   p 

e x p (    s =   ) 

Z  

( 1    u  ) 

 p    1 

q    1 

( 1    ( 1      )  u  ) 

  r 

e x p ( (  s =   )  u  )  d u :  ( 1 1 )  

T a k e t h e s e r i e s e x p a n s i o n o f t h e e x p o n e n t i a l f u n c t i o n t o g e t  

A  =   

   p 

e x p (    s =   ) 

X   

m  = 0 

(  s =   ) 

m  ! 

Z  

q  +  m    1 

( 1    u  ) 

 p    1 

( 1    ( 1      )  u  ) 

  r 

d u 

=   

   p 

e x p (    s =   ) 

X   

m  = 0 

(  s =   ) 

m  ! 

(  q  +  m  ) (   p  ) 

(   p  +  q  +  m  ) 

(  r ; q  +  m  ;   p  +  q  +  m  ; 1      ) 

= B (   p ; q   )   

   p 

e x p (    s =   ) 

X   

m  = 0 

(  q  ) 

(   p  +  q  ) 

m  ! 

  

 

 

X   

n  = 0 

(  r  ) 

(  q  +  m  ) 

(   p  +  q  +  m  ) 

n  ! 

( 1      ) 

= B (   p ; q   )   

   p 

e x p (    s =   ) 

X   

m  = 0 

X   

n  = 0 

(  q  ) 

m  +  n 

(  r  ) 

(   p  +  q  ) 

m  +  n 

m  !  n  ! 

  

 

 

( 1      ) 

w h e r e (  a  ) 

i s P o c h h a m m e r ' s n o t a t i o n , i . e . , (  a  ) 

= 1  ;  (  a  ) 

=  a ;  (  a  ) 

= (  a  ) 

i    1 

(  a  +  i    1 ) . T h e s e c o n d  

l i n e f o l l o w s f r o m t h e r s t b y A S 1 5 . 3 . 1 , a n d t h e t h i r d l i n e f r o m t h e s e c o n d b y A S 1 5 . 1 . 1 . B y t h e  

d e n i t i o n o f   H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) i n e q u a t i o n ( 5 ) , t h e l a s t l i n e g i v e s   A  = B (   p ; q   )  H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) , w h i c h  

g u a r a n t e e s t h a t e q u a t i o n ( 4 ) i n t e g r a t e s t o u n i t y .  

F o r t h e U H l i m i t i n g c a s e , s o l v e  

A  = 

Z  

 p    1 

( 1 +  x  ) 

  r 

e x p (    s x  )  d x 

2 0 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 22/28

b y t h e c h a n g e o f v a r i a b l e   u  =  x  . T h e s o l u t i o n i s  

A  =   

  r 

Z  

 p    1 

( 1 +  u  ) 

  r 

e x p (    (  s =   )  u  )  d u 

=   

  r 

(   p  )  U  (   p ; p   + 1    r ; s =   ) ( 1 2 )  

w h e r e   U  i s t h e \ U " c o n u e n t h y p e r g e o m e t r i c f u n c t i o n ( s e e A S 1 3 . 1 . 3 a n d A S 1 3 . 2 . 5 ) .  

B T r a n s f o r m a t i o n r u l e s f o r t h e    

f u n c t i o n  

I n t h e r e m a i n i n g a p p e n d i x e s , i t w i l l b e c o n v e n i e n t t o m a k e u s e o f a l t e r n a t i v e e x p r e s s i o n s f o r t h e  

n e s t e d i n n i t e s e r i e s i n t h e d e n i t i o n e q u a t i o n ( 6 ) f o r  

. F o r 0   < <  a n d 0     y <  1 , 

 

(  ; ; ; x ; y  ) = 

X   

m  = 0 

(    ) 

(    ) 

m  ! 

(  ;   +  m  ;    +  m  ;  y  ) ( T 1 )  

= e x p (  x  ) 

X   

m  = 0 

(        ) 

(    ) 

(    x  ) 

m  ! 

(  ;   ;    +  m  ;  y  ) ( T 2 )  

X   

n  = 0 

(    ) 

(    ) 

(    ) 

n  ! 

(    +  n ;   +  n  ;  x  ) ( T 3 )  

= e x p (  x  ) 

X   

n  = 0 

(    ) 

(    ) 

(    ) 

n  ! 

(      ;   +  n  ;    x  )  :  ( T 4 )  

T h e s e t r a n s f o r m a t i o n s a r e d e r i v e d u s i n g s t r a i g h t f o r w a r d m a n i p u l a t i o n s o f t h e n e s t e d i n n i t e s e r i e s .  

A l l t h a t i s n e e d e d i s t h e r u l e (  a  ) 

m  +  n 

= (  a  ) 

(  a  +  m  ) 

a n d t h e K u m m e r t r a n s f o r m a t i o n  

(  a ; b ; x   ) = 

e x p (  x  ) 

(  b    a ; b ;    x  ) ( s e e A S 1 3 . 1 . 2 7 ) .  

W h e n   y <  0 , a p p l y t h e t r a n s f o r m a t i o n r u l e ( A S 1 5 . 3 . 4 )  

(  a ; b  ;  c  ;  y  ) = ( 1     y  ) 

  a 

(  a ; c    b  ;  c  ;  y =  (  y    1 ) ) 

2 1 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 23/28

t o t h e f o r m ( T 2 ) t o g e t  

 

(  ; ; ; x ; y  ) = e x p (  x  ) 

X   

m  = 0 

(        ) 

(    ) 

(    x  ) 

m  ! 

( 1    y  ) 

   

(  ;       +  m  ;    +  m  ;  y =  (  y    1 ) ) 

= e x p (  x  ) ( 1    y  ) 

   

X   

m  = 0 

X   

n  = 0 

(        ) 

(    ) 

m  ! 

(    ) 

(        +  m  ) 

(    +  m  ) 

n  ! 

(    x  ) 

  

y    1 

 

= e x p (  x  ) ( 1    y  ) 

   

X   

m  = 0 

X   

n  = 0 

(        ) 

m  +  n 

(    ) 

(    ) 

m  +  n 

m  !  n  ! 

(    x  ) 

  

y    1 

 

= e x p (  x  ) ( 1    y  ) 

   

 

(      ; ; ;    x ; y =  (  y    1 ) )  :  ( T 5 )  

I f  y <  0 , t h e n 0   < y =  (  y    1 )  <  1 , s o f o r m s ( T 1 ) { ( T 4 ) c a n b e a p p l i e d t o t h e  

t e r m i n t h e l a s t  

l i n e .  

C B o u n d i n g t h e f u n c t i o n   H 

I n t h i s a p p e n d i x , I p r o v e T h e o r e m 1 . F r o m t h e d e n i t i o n o f   H  i n e q u a t i o n ( 5 ) , i t i s c l e a r t h a t   H  i s 

n i t e a n d p o s i t i v e e v e r y w h e r e o n t h e p a r a m e t e r s p a c e i f a n d o n l y i f t h e n e s t e d i n n i t e s e r i e s g i v e n  

b y  

(  q ; r ; p   +  q ; s = ;  1      ) c o n v e r g e s t o a p o s i t i v e r e a l n u m b e r f o r a l l    p >  0 ,  q >  0 ,  r  2 <  ,  s  2 <  , 

0  <     1 a n d 0   <   . T h e r e f o r e , i t i s s u c i e n t t o s h o w t h a t  

(  ; ; ; x ; y  ) c o n v e r g e s t o a p o s i t i v e  

r e a l n u m b e r f o r a l l 0   < <  ,    2 <  ,  x  2 <  a n d e i t h e r 0     y <  1 ( i . e . , f o r       1 ) o r   y <  0 ( i . e . , f o r  

>  1 ) . 

T h e t e c h n i q u e s n e e d e d t o b o u n d  

d e p e n d o n t h e s i g n s o f    ,  x  a n d  y  . A s s u m e r s t t h a t   >  0 , 

0    y <  1 , a n d   x    0 . F o r t h i s c a s e , w e n e e d t h e l e m m a  

L e m m a 4   F o r a l l   x    0  a n d  0  < <  ,  1   

(  ; ; x   )    e x p (  x  )  . 

P r o o f :   E x p a n d t h e  

s e r i e s a s  

(  ; ; x   ) = 

X   

m  = 0 

(    ) 

(    ) 

m  ! 

2 2 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 24/28

T h e r s t t e r m (  m  = 0 ) e q u a l s 1 a n d r e m a i n i n g t e r m s a r e n o n - n e g a t i v e , s o t h e s u m m a t i o n m u s t b e  

g r e a t e r t h a n o r e q u a l t o 1 . S i n c e   <   , e a c h t e r m m u s t b e l e s s t h a n   x 

= m  ! , s o  

(  ; ; x   )  < 

X   

m  = 0 

m  ! 

= e x p (  x  )  :   

C o n s i d e r t h e f o r m f o r  

g i v e n b y ( T 3 ) . G i v e n 0     y <  1 , e a c h t e r m i n t h e e x p a n s i o n i s  

n o n - n e g a t i v e , s o  

 

(  ; ; ; x ; y  ) = 

X   

n  = 0 

(    ) 

(    ) 

(    ) 

n  ! 

(    +  n ;   +  n  ;  x  ) 

X   

n  = 0 

(    ) 

(    ) 

(    ) 

n  ! 

e x p (  x  ) = e x p (  x  ) 

(  ;   ;    ;  y  ) 

w h e r e t h e i n e q u a l i t y f o l l o w s f r o m L e m m a 4 . T h e  

s e r i e s c o n v e r g e s f o r a l l   y  i n s i d e t h e u n i t c i r c l e  

( A S 1 5 . 1 . 1 ) , s o t h i s e x p r e s s i o n i s n i t e . T a k i n g t h e l o w e r b o u n d ,  

 

(  ; ; ; x ; y  ) = 

X   

n  = 0 

(    ) 

(    ) 

(    ) 

n  ! 

(    +  n ;   +  n  ;  x  ) 

 

X   

n  = 0 

(    ) 

(    ) 

(    ) 

n  ! 

(  ;   ;    ;  y  )    1 

w h e r e t h e r s t i n e q u a l i t y f o l l o w s f r o m t h e l o w e r b o u n d i n L e m m a 4 . T h e r s t t e r m (  n  = 0 ) i n t h e  

s e r i e s e x p a n s i o n e q u a l s 1 a n d r e m a i n i n g t e r m s a r e n o n - n e g a t i v e , s o t h e s u m m a t i o n m u s t b e  

g r e a t e r t h a n o r e q u a l t o 1 .  

N e x t , a s s u m e   x <  0 . W e n e e d t h e l e m m a :  

L e m m a 5   F o r  x <  0  ,  0  < <  a n d  n    0  , 

1   

(      ;   +  n ;    x  )   

(      ; ;    x  )  <  e x p (    x  )  : 

T h e p r o o f i s s i m i l a r t o t h a t o f L e m m a 4 .  

2 3 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 25/28

C o n s i d e r t h e f o r m f o r  

g i v e n b y ( T 4 ) . G i v e n 0     y <  1 , e a c h t e r m i n t h e e x p a n s i o n i s  

n o n - n e g a t i v e , s o  

 

(  ; ; ; x ; y  ) = e x p (  x  ) 

X   

n  = 0 

(    ) 

(    ) 

(    ) 

n  ! 

(      ;   +  n  ;    x  ) 

  e x p (  x  ) 

X   

n  = 0 

(    ) 

(    ) 

(    ) 

n  ! 

(      ;   ;    x  ) 

= e x p (  x  ) 

(      ;   ;    x  ) 

(  ;   ;    ;  y  )  < 

(  ;   ;    ;  y  ) 

w h e r e b o t h i n e q u a l i t i e s f o l l o w f r o m L e m m a 5 . T o g e t a l o w e r b o u n d ,  

 

(  ; ; ; x ; y  ) = e x p (  x  ) 

X   

n  = 0 

(    ) 

(    ) 

(    ) 

n  ! 

(      ;   +  n  ;    x  ) 

  e x p (  x  ) 

X   

n  = 0 

(    ) 

(    ) 

(    ) 

n  ! 

= e x p (  x  ) 

(  ;   ;    ;  y  )  : 

T h u s , f o r   >  0 a n d 0     y <  1 ,  

c o n v e r g e s t o a p o s i t i v e n i t e n u m b e r f o r a l l   x  2 <  . 

W h e n       0 , u s e f o r m s ( T 1 ) a n d ( T 2 ) f o r  

a n d t h e t r a n s f o r m a t i o n f o r t h e  

g i v e n i n  

A S 1 5 . 3 . 3 :  

(  ; ; ; y  ) = ( 1     y  ) 

         

(      ;     ; ; y  )  :  ( 1 3 )  

T h e f o l l o w i n g l e m m a b o u n d s t h e v a l u e s o f t h e  

t e r m s i n  

L e m m a 6   F o r  0    y <  1  ,  0  < <  , a n d       0  , 

0  < 

(  ; ; ; y  )    1  : 

P r o o f :   A p p l y e q u a t i o n ( 1 3 ) . T h e r s t t e r m i n t h e e x p a n s i o n o f  

(      ;     ; ; y  ) i s 1 a n d t h e  

r e s t a r e n o n - n e g a t i v e , s o  

(      ;     ; ; y  )    1 . S i n c e           >  0 a n d 0   <  ( 1    y  )    1 , 

t h e r i g h t h a n d s i d e o f e q u a t i o n ( 1 3 ) m u s t b e s t r i c t l y p o s i t i v e , s o 0   < 

(  ; ; ; y  ) . T o s h o w t h e  

2 4 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 26/28

u p p e r b o u n d , I s h o w r s t t h a t t h e d e r i v a t i v e o f  

(  ; ; ; y  ) w i t h r e s p e c t t o   y  i s n o n - p o s i t i v e f o r  

    0 . A S 1 5 . 2 . 1 g i v e s :  

d y 

(  ; ; ; y  ) = 

 

 

(    + 1  ;   + 1  ;   + 1  ; y  )  : 

I f    + 1  >  0 , t h e n t h e r s t t e r m i n t h e e x p a n s i o n o f  

(    + 1  ;   + 1  ;   + 1  ; y  ) i s 1 a n d t h e r e s t a r e n o n -  

n e g a t i v e . I f     + 1    0 , t h e n t h e a r g u m e n t j u s t u s e d t o s h o w 0   < 

(  ; ; ; y  ) a p p l i e s h e r e a s w e l l .  

I n e i t h e r c a s e ,  

(    + 1  ;   + 1  ;   + 1  ; y  )  >  0 . S i n c e   =     0 , t h e d e r i v a t i v e  

d y 

(  ; ; ; y  )    0 f o r  

a l l 0     y <  1 . T h e r e f o r e ,  

(  ; ; ;  0 ) = 1 i s t h e u p p e r b o u n d o n  

(  ; ; ; y  ) f o r 0     y <  1  :   

T h e r e m a i n i n g a r g u m e n t s p a r a l l e l t h o s e u s e d e a r l i e r . F o r   x    0 , u s e ( T 1 ) a n d L e m m a 6 t o s h o w  

0  <   

(  ; ; ; x ; y  )   

(  ; ; x   )  : 

F o r  x <  0 , u s e ( T 2 ) , L e m m a 6 a n d t h e K u m m e r t r a n s f o r m a t i o n t o d e m o n s t r a t e t h e s a m e b o u n d s .  

T h u s f a r , i t h a s b e e n a s s u m e d t h a t 0     y <  1 . F o r t h e c a s e   y <  0 , r u l e ( T 5 ) g i v e s  

 

(  ; ; ; x ; y  ) = e x p (  x  ) ( 1    y  ) 

   

 

( ~  ; ; ;    x ;  ~ y  ) 

w h e r e ~          >  0 , ~  <   a n d 0     ~ y    y =  (  y    1 )  <  1 . I t h a s a l r e a d y b e e n e s t a b l i s h e d t h a t t h e  

r i g h t h a n d s i d e  

c o n v e r g e s t o a n i t e p o s i t i v e n u m b e r , s o  

(  ; ; ; x ; y  ) m u s t a s w e l l .   

D P r o p o s i t i o n 2 a n d L e m m a 3  

T o s h o w L e m m a 3 , s u b s t i t u t e t h e e x p r e s s i o n f o r  

i n r u l e ( T 2 ) i n t o e q u a t i o n ( 5 ) t o g e t  

H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) =   

   p 

X   

i  = 0 

(   p  ) 

(   p  +  q  ) 

i  ! 

  

  s 

 

 

(  r ; q  ;   p  +  q  +  i  ; 1      )  : 

2 5 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 27/28

T a k e t h e d e r i v a t i v e w i t h r e s p e c t t o   s  : 

d s 

H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) =   

   p 

X   

i  = 1 

(   p  ) 

(   p  +  q  ) 

i  ! 

  

  i 

 

  

  s 

 

 

i    1 

(  r ; q  ;   p  +  q  +  i  ; 1      ) 

=     

  (   p  + 1 ) 

X   

i  = 0 

(   p  ) 

i  + 1 

(   p  +  q  ) 

i  + 1 

i  ! 

  

  s 

 

 

(  r ; q  ;   p  +  q  +  i  + 1 ; 1       ) 

=     

  (   p  + 1 ) 

X   

i  = 0 

 p  (   p  + 1 ) 

(   p  +  q  ) (   p  +  q  + 1 ) 

i  ! 

  

  s 

 

 

(  r ; q  ;   p  +  q  +  i  + 1 ; 1       ) 

=   

 p 

 p  +  q 

H  (   p  + 1  ; q ; r ; s ; ;   ) 

w h e r e t h e s e c o n d l i n e f o l l o w s f r o m a s h i f t o f i n d e x i n t h e r s t l i n e .   

T o s h o w P r o p o s i t i o n 2 , t a k e t h e d e r i v a t i v e o f e q u a t i o n ( 7 ) w i t h r e s p e c t t o   s  a n d u s e L e m m a 3  

t o s u b s t i t u t e f o r d e r i v a t i v e s o f   H  . T h i s g i v e s  

d E  (  X 

d s 

(   p  ) 

(   p  +  q  ) 

  

 p 

 p  +  q 

H  (   p  +  k ; q ; r ; s ; ;   ) 

H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) 

H  (   p  + 1  ; q ; r ; s ; ;   ) 

H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) 

 

 p  +  k 

 p  +  q  +  k 

H  (   p  +  k  + 1  ; q ; r ; s ; ;   ) 

H  (   p ; q ; r ; s ; ;   ) 

 

=  E  (  X 

)  E  (  X  )    E  (  X 

k  + 1 

)  : 

P r o p o s i t i o n 2 i s a s p e c i a l c a s e o f t h i s r e s u l t .   

2 6 

8/14/2019 US Federal Reserve: 199818pap

http://slidepdf.com/reader/full/us-federal-reserve-199818pap 28/28

R e f e r e n c e s  

A b r a m o w i t z , M i l t o n a n d I r e n e A . S t e g u n , e d s  ,  H a n d b o o k o f M a t h e m a t i c a l F u n c t i o n s   n u m -  

b e r 5 5 . I n ` A p p l i e d M a t h e m a t i c s S e r i e s . ' , N a t i o n a l B u r e a u o f S t a n d a r d s , 1 9 6 8 .  

A r m e r o , C . a n d M . J . B a y a r r i  , \ P r i o r a s s e s s m e n t s f o r p r e d i c t i o n i n q u e u e s , "   T h e S t a t i s t i c i a n   , 

1 9 9 4 ,   4 3  ( 1 ) , 1 3 9 { 1 5 3 .  

B e r n d t , E . , B . H a l l , R . H a l l , a n d J . H a u s m a n  , \ E s t i m a t i o n a n d I n f e r e n c e i n N o n l i n e a r  

S t r u c t u r a l M o d e l s , "   A n n a l s o f E c o n o m i c a n d S o c i a l M e a s u r e m e n t  , 1 9 7 4 ,   3 / 4  , 6 5 3 { 6 6 5 .  

B o d i e , Z v i , R o b e r t C . M e r t o n , a n d W i l l i a m F . S a m u e l s o n  , \ L a b o r S u p p l y F l e x i b i l i t y a n d  

P o r t f o l i o C h o i c e i n a L i f e C y c l e M o d e l , "   J o u r n a l o f E c n o m i c D y n a m i c s a n d C o n t r o l  , J u l y {  

O c t o b e r 1 9 9 2 ,   1 6  ( 3 { 4 ) , 4 2 7 { 4 4 9 .  

C a r r o l l , C h r i s t o p h e r D .  , \ T h e B u e r - S t o c k T h e o r y o f S a v i n g : S o m e M a c r o e c o n o m i c E v i d e n c e , "  

B r o o k i n g s P a p e r s o n E c o n o m i c A c t i v i t y  , 1 9 9 2 , ( 2 ) , 6 1 { 1 3 5 .  

G o r d y , M i c h a e l B .  , \ C o m p u t a t i o n a l l y C o n v e n i e n t D i s t r i b u t i o n a l A s s u m p t i o n s f o r C o m m o n -  

V a l u e A u c t i o n s , "   C o m p u t a t i o n a l E c o n o m i c s  , f o r t h c o m i n g .  

G r a d s h t e y n , I . S . a n d I . M . R y z h i k  ,  T a b l e o f I n t e g r a l s , S e r i e s , a n d P r o d u c t s  , N e w Y o r k : A c a -  

d e m i c P r e s s , 1 9 6 5 .  

K e n n i c k e l l , A r t h u r B . , M a r t h a S t a r r - M c C l u e r , a n d A n n i k a E . S u n d e n  , \ F a m i l y F i n a n c e s  

i n t h e U . S . : R e c e n t E v i d e n c e f r o m t h e S u r v e y o f C o n s u m e r F i n a n c e s , "   F e d e r a l R e s e r v e B u l -  

l e t i n   , 1 9 9 7 ,   8 3  ( 1 ) , 1 { 2 4 .  

L a i b s o n , D a v i d   , \ G o l d e n E g g s a n d H y p e r b o l i c D i s c o u n t i n g , "   Q u a r t e r l y J o u r n a l o f E c o n o m i c s  , 

1 9 9 7 ,   1 1 2  ( 2 ) , 4 4 3 { 4 7 7 .  

M c D o n a l d , J a m e s B . a n d Y e x i a o J . X u  , \ A g e n e r a l i z a t i o n o f t h e b e t a d i s t r i b u t i o n w i t h  

a p p l i c a t i o n s , "   J o u r n a l o f E c o n o m e t r i c s  , 1 9 9 5 ,   6 6  ( 1 , 2 ) , 1 3 3 { 1 5 2 .  

P o t e r b a , J a m e s M . a n d A n d r e w A . S a m w i c k  , \ H o u s e h o l d p o r t f o l i o a l l o c a t i o n o v e r t h e l i f e  

c y c l e , " W o r k i n g P a p e r 6 1 8 5 , N B E R S e p t e m b e r 1 9 9 7 .  

R u b i n , D o n a l d B .  ,  M u l t i p l e I m p u t a t i o n f o r N o n r e s p o n s e i n S u r v e y s   W i l e y S e r i e s i n P r o b a b i l i t y  

a n d M a t h e m a t i c a l S t a t i s t i c s , J o h n W i l e y & S o n s , 1 9 8 7 .  


Recommended