Prediction Market Math
APPLIED PROBABILITY INSTITUTE // КВАНТИТАТИВНЫЙ ГЛОССАРИЙ

Глоссарий рынков предсказаний

Строгие математические определения, формулы в замкнутом виде и примеры расчетов для 35 фундаментальных концепций бинарных деривативов на события.

Ценообразование контрактов и механика AMM

(10)

Подразумеваемая вероятность

#
P_{implied} = P_m / \sum_{j=1}^n P_j

Вероятность наступления события, выраженная через биржевую цену бинарного контракта, выплачивающего $1.00 при наступлении исхода.

Пример расчета: Покупка акции Yes по цене $0.63 означает рыночную консенсусную вероятность исхода ровно в 63.0%.

Ценная бумага Эрроу-Дебрё

#
\Phi(S_i) = \mathbf{1}_{\{S = S_i\}} \cdot \$1.00

Элементарный обусловленный дериватив, выплачивающий ровно одну единицу валюты при наступлении заданного состояния мира и ноль во всех остальных случаях.

Пример расчета: Акции бирж предсказаний — чистые бумаги Эрроу-Дебрё: выплата $1.00 при истинности и $0.00 при ложности.

Риск-нейтральная мера (Q-мера)

#
P_t = e^{-r(T-t)} \mathbb{E}^{\mathbb{Q}}[\Phi(S) \mid \mathcal{F}_t]

Вероятностная мера, относительно которой дисконтированная цена дериватива является мартингалом, приравнивая цену к математическому ожиданию выплаты.

Пример расчета: На коротких горизонтах экспирации цена контракта равна риск-нейтральной вероятности: P_t = Q(Исход = True).

Маркет-мейкер постоянного произведения (CPMM)

#
x \cdot y = k, \quad p_{Yes} = \frac{y}{x+y}

Алгоритмический маркет-мейкер, сохраняющий инвариант произведения резервов x * y = k, где мгновенная цена задается соотношением пулов.

Пример расчета: Пулы ликвидности Polymarket используют CPMM, гарантируя детерминированную сумму цен Yes и No ровно в 1.00.

Логарифмическое правило оценки рынка (LMSR)

#
C(\mathbf{q}) = b \ln\left(\sum_{i=1}^n e^{q_i / b}\right), \quad p_i = \frac{e^{q_i / b}}{\sum e^{q_j / b}}

Правило Робина Хансона для рынков предсказаний, где цены соответствуют функции Softmax от объемов контрактов с ограничением максимального убытка организатора.

Пример расчета: LMSR обеспечивает непрерывную ликвидность на n исходов, ограничивая максимальный риск площадки величиной b * ln(n).

Оверраунд (Маржа букмекера / Vig)

#
\text{Overround} = \sum_{i=1}^n \frac{1}{d_i} - 1.000

Процентное превышение суммы подразумеваемых вероятностей над 100%, закладываемое букмекером в коэффициенты в качестве скрытой комиссии.

Пример расчета: При котировках 1.85 на оба исхода сумма вероятностей равна 108.10%, а маржа оператора составляет 8.10%.

Информационная модель Шина (Shin's Model)

#
\pi_i = \frac{\sqrt{z^2 + 4(1-z) \frac{P_i^2}{\sum P_k}} - z}{2(1-z)}

Математическая модель нормализации, доказывающая, что операторы завышают маржу на аутсайдерах для защиты от информированных инсайдеров.

Пример расчета: Модель Шина извлекает истинные вероятности через вычисление доли информированного капитала z в стакане.

Кривая связывания (Bonding Curve)

#
P(x) = f(x), \quad \text{Cost} = \int_0^{\Delta x} f(x) \, dx

Детерминированная математическая функция, связывающая объем эмиссии токенов контракта с их предельной рыночной ценой.

Пример расчета: Кривые связывания в AMM обеспечивают непрерывную ликвидность без необходимости централизованного биржевого стакана.

Дискретное математическое ожидание (EV)

#
\text{EV} = S \cdot \left[ \frac{p_{true} - P_m}{P_m} \right]

Средневзвешенная по вероятностям выплата по контракту за вычетом вложенного капитала, определяющая математический перевес трейдера.

Пример расчета: Покупка акций по $0.40 при реальной вероятности исхода 50% обеспечивает положительное ожидание EV = +25.0%.

Влияние ордера на цену и проскальзывание (Slippage)

#
P_{avg} = P_{spot} \cdot \left[ 1 + \frac{\Delta c}{2L} + \mathcal{O}\left(\frac{\Delta c^2}{L^2}\right) \right]

Увеличение средневзвешенной цены исполнения при поглощении доступной ликвидности вдоль кривой AMM или стакана ордеров.

Пример расчета: Подача ордера на $50,000 в пул ликвидности объемом $200,000 сдвигает цену входа с 50¢ до 56¢, снижая чистый Edge.

Межрыночный арбитраж и спрэды

(7)

Синтетический межрыночный арбитраж

#
P_A(Yes) + P_B(No) < 1.000 - \gamma_{total}

Безрисковая стратегия одновременного открытия встречных позиций на независимых биржах, когда сумма цен покупки строго меньше $1.00.

Пример расчета: Покупка Yes по $0.46 на Площадке A и No по $0.48 на Площадке B фиксирует гарантированную прибыль +7.53% при экспирации.

Сайзинг капитала для двух плеч

#
S_A = C \cdot \frac{P_A}{P_A + P_B}, \quad S_B = C \cdot \frac{P_B}{P_A + P_B}

Аналитические формулы пропорционального распределения депозита по двум площадкам, гарантирующие одинаковую долларовую выплату при любом исходе.

Пример расчета: При капитале $10,000 на исходы Yes по $0.40 и No по $0.55 направляется $4,210.53 в Плечо A и $5,789.47 в Плечо B.

Отрицательный синтетический спрэд

#
\text{Spread} = 1.000 - [ P_A(Yes) + P_B(No) ] > 0

Временная рыночная дислокация, при которой покупка полного набора взаимоисключающих исходов обходится дешевле гарантированной выплаты в $1.00.

Пример расчета: Спрэд величиной +3.5% означает гарантированное получение $1.035 на каждый $1.000 суммарно вложенного капитала.

Риск непарного плеча (Legging-In Risk)

#
\Delta P_{\text{leg}} = P_B(t + \Delta t) - P_B(t)

Операционный риск изменения котировки или задержки исполнения между открытием первого плеча и подтверждением второго плеча арбитража.

Пример расчета: Задержка подтверждения блока в 10 секунд на Плече A позволяет цене Плеча B вырасти с 48¢ до 56¢, превращая арбитраж в убыток.

Барьерная ставка транзакционных издержек (Fee Hurdle Rate)

#
\gamma_{total} = \phi_{taker, A} + \phi_{taker, B} + \frac{\text{Gas}}{C} + \phi_{cashout}

Минимальный порог валового спрэда, необходимый для полного покрытия биржевых комиссий, газа блокчейна и затрат на вывод средств.

Пример расчета: Если биржевые сборы составляют 2.0%, а газ — 0.8%, то спрэд должен превышать 2.8% для получения положительной чистой прибыли.

Ордер «Исполнить или отменить» (Fill-or-Kill — FOK)

#
\text{Order Condition} = \{ \text{Fill} \text{ if } V_{available} \ge V_{order} \text{ else } \text{Cancel} \}

Тип биржевого ордера, требующий немедленного полного исполнения всего заявленного объема либо мгновенной полной отмены заявки.

Пример расчета: Арбитражные боты используют ордера FOK, чтобы исключить частичное исполнение, оставляющее плечо без хеджа.

Закон единой цены

#
P_A(E) = P_B(E) \quad \forall E \in \Omega

Фундаментальный экономический закон, постулирующий, что идентичные финансовые инструменты с равными выплатами обязаны торговаться по единой цене.

Пример расчета: Нарушения закона единой цены между биржами предсказаний создают пространство для систематического арбитража.

Сайзинг по Келли и сохранение капитала

(7)

Бинарный критерий Келли

#
f^* = \frac{p - P_m}{1 - P_m}

Информационно-теоретическая формула оптимальной доли депозита в сделке с бинарным исходом для максимизации геометрической скорости роста капитала.

Пример расчета: При цене контракта $0.40 и истинной вероятности 55% оптимальная доля составляет (0.55 - 0.40) / 0.60 = 25.0% банкролла.

Фракционный критерий Келли (Half / Quarter Kelly)

#
f_{\text{frac}} = c \cdot f^*, \quad c \in [0.25, 0.50]

Практика масштабирования полного критерия Келли коэффициентом c для защиты от ошибок моделирования и глубоких просадок.

Пример расчета: Половинный Келли (c = 0.50) обеспечивает 75% максимального темпа роста при двукратном снижении дисперсии доходности.

Логарифмическая функция полезности

#
U(W) = \ln(W), \quad \mathbb{E}[U(W_T)] = \max_f \sum p_i \ln(1 + f \cdot R_i)

Вогнутая функция полезности фон Неймана-Моргенштерна с постоянным относительным неприятием риска (CRRA = 1), предотвращающая банкротство.

Пример расчета: Поскольку ln(0) = -inf, логарифмическая полезность накладывает бесконечный штраф на разорение, исключая стратегии с риском дефолта.

Волатильностное торможение (Volatility Drag)

#
R_{\text{geom}} \approx R_{\text{arith}} - \frac{\sigma^2}{2}

Математическое снижение сложной геометрической доходности из-за дисперсии результатов, доказывающее разрушительность высокой волатильности.

Пример расчета: Прибыль +50% и последующий убыток -50% дают среднюю арифметическую 0%, но реальную потерю -25% начального капитала.

Ловушка шорта аутсайдеров (Fade Trap)

#
\text{Lock} = \$0.95, \quad \text{Yield} = +5.26\%, \quad \text{Tail Loss} = -100\%

Ловушка замораживания ликвидности при покупке No по $0.95 на исходы с шансом 5%, дающая доходность 5.26% ценой риска 100% потери на черном лебеде.

Пример расчета: Покупка No по $0.95 требует $10,000 ради $526 прибыли; единственный форс-мажор перечеркивает прибыль от 19 побед подряд.

Вероятность максимальной просадки (Drawdown Probability)

#
P(\text{Drawdown} \ge D) = (1 - D)^{2c - 1}

Вероятность того, что депозит испытает относительную просадку величиной не менее D до момента удвоения капитала при доле Келли c.

Пример расчета: При полном Келли (c = 1.0) вероятность просадки на 50% составляет ровно 50.0%, тогда как при половинном Келли она резко снижается.

Портфельный сайзинг по матрице ковариации

#
\max_{\mathbf{f}} \left[ \mathbf{f}^T \boldsymbol{\mu} - \frac{1}{2} \mathbf{f}^T \boldsymbol{\Sigma} \mathbf{f} \right] \quad \text{s.t.} \quad \sum f_i \le 1.0

Многомерная оптимизация распределения капитала по зависимым бинарным рынкам с учетом ковариационной матрицы доходностей Sigma.

Пример расчета: Выборы в колеблющихся штатах сильно коррелируют (rho > 0.70), что требует сжатия суммарных долей по Келли во избежание синхронного убытка.

Скоринг Брайера и эмпирическая калибровка

(8)

Индекс Брайера (Brier Score)

#
\text{BS} = \frac{1}{N} \sum_{t=1}^N (f_t - o_t)^2

Строго состоятельная квадратичная функция полезности, вычисляющая среднеквадратичную ошибку между вероятностным прогнозом f_t и исходом o_t.

Пример расчета: Идеальный прогнозист получает 0.000, а тривиальный прогноз 50/50 дает базовую оценку 0.250.

Декомпозиция Мерфи

#
\text{BS} = \text{Reliability} - \text{Resolution} + \text{Uncertainty}

Аналитическое тождество, раскладывающее суммарный индекс Брайера на три ортогональных слагаемых: Надежность, Разрешение и Неопределенность.

Пример расчета: Декомпозиция позволяет определить, вызвана ли ошибка плохой калибровкой рынка или фундаментальной энтропией исходов.

Надежность (Ошибка калибровки / Reliability)

#
\text{Reliability} = \frac{1}{N} \sum_{k=1}^K n_k (f_k - o_k)^2

Компонент декомпозиции Мерфи, измеряющий степень отклонения наблюдаемых частот от заявленных вероятностей по корзинам.

Пример расчета: На хорошо откалиброванном рынке события с ценой 70% происходят в 70% случаев, что дает околонулевой штраф за Надежность.

Разрешающая способность (Resolution)

#
\text{Resolution} = \frac{1}{N} \sum_{k=1}^K n_k (o_k - \bar{o})^2

Компонент Мерфи, измеряющий способность системы разделять исходы на группы с частотами, существенно отличными от базовой вероятности.

Пример расчета: Высокое Разрешение вычитается из индекса Брайера, подтверждая информативность и решительность прогнозов рынка.

Неопределенность (Энтропия среды / Uncertainty)

#
\text{Uncertainty} = \bar{o}(1 - \bar{o})

Неустранимая дисперсия исследуемого пространства исходов, достигающая максимума 0.250 при базовой частоте событий 50%.

Пример расчета: Неопределенность определяется исключительно законами природы и не зависит от мастерства прогнозиста.

Смещение «фаворит-аутсайдер» (Favorite-Longshot Bias)

#
P_m(E_{\text{rare}}) > p_{\text{true}}(E_{\text{rare}}), \quad P_m(E_{\text{fav}}) < p_{\text{true}}(E_{\text{fav}})

Эмпирическая ценовая аномалия, при которой маловероятные исходы систематически переоцениваются, а фавориты торгуются с дисконтом.

Пример расчета: Контракты по цене 3¢ выигрывают лишь в 1.2% случаев, тогда как контракты по цене 92¢ реализуются в 95.8% случаев.

Логарифмическая функция потерь (Log-Loss / Кросс-энтропия)

#
\text{LogLoss} = -\frac{1}{N} \sum_{t=1}^N [ o_t \ln(f_t) + (1 - o_t) \ln(1 - f_t) ]

Информационно-теоретическое правило оценки, накладывающее асимптотически бесконечный штраф за самоуверенные ложные прогнозы.

Пример расчета: Оценка в 99.9% на событие, завершившееся поражением, влечет тяжелый штраф -ln(0.001) = 6.908.

Дивергенция Кульбака-Лейблера (KL-дивергенция)

#
D_{KL}(P \parallel Q) = \sum_{x} P(x) \ln\left( \frac{P(x)}{Q(x)} \right)

Мера информационного расстояния, показывающая объем утраченной информации при аппроксимации истинного распределения P рыночным Q.

Пример расчета: Минимизация KL-дивергенции относительно рынка математически эквивалентна максимизации темпа роста депозита по Келли.

Оракулы, расчеты и операционные риски

(3)

Оптимистичный оракул (Optimistic Oracle)

#
\text{State} = \{ \text{Proposed} \to \text{Dispute Window } \Delta t \to \text{Finalized} \}

Теоретико-игровой механизм валидации, при котором предложенный исход считается истинным, если он не был оспорен с внесением залога в течение окна спора.

Пример расчета: Протокол UMA принимает предложенный исход как истинный, если в течение 2 часов на него не поступило аргументированного оспаривания.

Голосование по спорам протокола UMA

#
\text{Voting Result} = \text{Mode}\left( \{ v_i \cdot w_i \} \right), \quad w_i = \text{Token Weight}

Консенсусный механизм на базе точки Шеллинга, в котором держатели токенов UMA голосуют по спорным исходам, получая награду за совпадение с большинством.

Пример расчета: При оспаривании исхода на Polymarket держатели UMA проводят зашифрованное голосование для утверждения канонического результата.

Семантическая неоднозначность разрешения (Settlement Ambiguity)

#
\mathcal{S}(E) = \{ s \in \Omega \mid \text{Text}(E) \text{ is ungrounded} \}

Системный риск возникновения пограничных ситуаций, при которых текстовая формулировка контракта допускает двоякую интерпретацию исхода.

Пример расчета: Рынок «Уйдет ли кандидат X в отставку до даты Y?» порождает спор, если заявление сделано до даты Y, а фактический уход оформлен днем позже.