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2022-05-05
英文标题:
《Order Estimates for the Exact Lugannani-Rice Expansion》
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作者:
Takashi Kato, Jun Sekine, Kenichi Yoshikawa
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最新提交年份:
2014
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英文摘要:
  The Lugannani-Rice formula is a saddlepoint approximation method for estimating the tail probability distribution function, which was originally studied for the sum of independent identically distributed random variables. Because of its tractability, the formula is now widely used in practical financial engineering as an approximation formula for the distribution of a (single) random variable. In this paper, the Lugannani-Rice approximation formula is derived for a general, parametrized sequence of random variables and the order estimates of the approximation are given.
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中文摘要:
Lugannani-Rice公式是一种用于估计尾部概率分布函数的鞍点近似方法,最初研究的是独立同分布随机变量之和。由于其易处理性,该公式现在在实际金融工程中被广泛用作(单个)随机变量分布的近似公式。本文导出了一般参数化随机变量序列的Lugannani-Rice近似公式,并给出了近似的阶估计。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Computational Finance        计算金融学
分类描述:Computational methods, including Monte Carlo, PDE, lattice and other numerical methods with applications to financial modeling
计算方法,包括蒙特卡罗,偏微分方程,格子和其他数值方法,并应用于金融建模
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一级分类:Mathematics        数学
二级分类:Probability        概率
分类描述:Theory and applications of probability and stochastic processes: e.g. central limit theorems, large deviations, stochastic differential equations, models from statistical mechanics, queuing theory
概率论与随机过程的理论与应用:例如中心极限定理,大偏差,随机微分方程,统计力学模型,排队论
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2022-5-5 02:29:33
Lugannani–RiceExpansionTakashi Kato确切订单估算*Jun Sekine+Kenichi Yoshikawa第一版:2013年10月12日本版:2014年6月15日摘要Lugannani–Rice公式是一种用于估计尾部概率分布函数的鞍点近似方法,最初研究的是独立同分布随机变量之和。由于其易处理性,该公式现在在实际金融工程中被广泛用作(单个)随机变量分布的近似公式。本文针对随机变量的一般参数化序列(X(ε))ε>0和阶估计(asε),导出了Lu gannani–Rice ap近似公式→ 给出了ap近似值的0)。关键词:鞍点近似法、Lugannani–Rice公式、阶数估计、渐近展开、随机波动率模型1简介鞍点近似法(SPA)提供了使用累积量生成函数(CGF)逼近概率密度函数和尾部概率分布函数的有效方法。在数理统计中,SPA方法起源于Daniels(1954),其中给出了独立同分布(i.i.d.)随机变量(Xi)i的样本平均值Xn=(X+·····+Xn)/n的密度函数的近似公式∈N、 假设x定律是密度函数。Lugannani和Rice(1980)推导出了右尾概率的以下近似公式:P(`Xn>x)=1-Φ(^wn)+φ(^wn)^un-^wn+ O(n)-3/2)(1.1)作为n→ ∞.
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2022-5-5 02:29:38
这里,Φ(w)和φ(w)分别是标准的正态分布函数及其密度函数φ:=Φ′,而^unan和^wn则用X的CGF K(·)表示*大阪大学工程科学研究生院社会系统数学科学部,地址:日本大阪市丰中町町内山町1-3号,邮编:560-8531,电子邮件:kato@sigmath.es.osaka-u、 ac.jp+大阪大学工程科学研究生院社会系统数学科学部,地址:日本大阪市丰中町町1-3号,邮编:560-8531,电子邮件:sekine@sigmath.es.osaka-u、 ac.jp——三井住友银行,电子邮件:k。yoshi6208@gmail.comMathematical学科分类(2010)6 2E17、91G60、65D15JEL分类(2010)C63、C65和K(·的鞍点θ)。也就是说,^θsatis K′(^θ)=x。丹尼尔(1987年)、詹森(1995年)、科拉萨(1997年)、巴特勒(2007年)、其中的参考文献等研究了相关的水疗配方。严格来说,卢甘纳尼-赖斯(LR)公式(1.1)应被解释为一个无症状的结果,即n→ ∞. 然而,由于其可处理性,它作为右尾概率的近似公式在金融工程的许多实际应用中很受欢迎。这个近似值(X>X)≈ 1.-Φ(^w)+φ(^w)^u-^w. 当LR(1)在公式中被应用时,n.1!对于SPA公式的财务应用,我们建议读者参考罗杰斯和赞恩(19 99)、熊、黄和萨洛佩克(2005)、阿萨哈利亚和余(2006)、杨、赫德和张(2006)、格拉斯曼和金(2009)以及卡尔和马丹(2 009)等论文。
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2022-5-5 02:29:41
有趣的是,尽管近似公式(1.2)缺乏理论上的合理性,但它在许多金融例子中仍然表现得出奇地好。本文的目的是从渐近理论的角度提供L R公式(1.2)的“广义用法”有效性的度量。我们考虑一个随机变量(X(ε))ε>0的广义参数化序列,并假设X(ε)的rth累积量具有O(εR)阶-2) asε→ 每个r为0≥ 3.这意味着X(ε)在法律上收敛于非正态分布的随机变量(第3节的注释2为这一假设提供了动力)。下一步我们推导出展开式X(ε)>X= 1.- Φ(^wε)+∞Xm=0ψεm(^wε),(1.3),我们称之为精确LR展开式(见第2节定理1)。这里,^wε由(2.1)和(2.3)和ψεm(^wε)(m)给出∈ Z+)由(2.8)给出。然后我们证明了ψε(^wε)=O(ε)和ψεm(^wε)=O(ε)为ε→ 0代表所有人∈ N(1.4)在某些条件下。这是本文的主要结果(详见第3节定理2)。备注1。我们不认为顺序估计(1.4)和classicalLR公式(1.1)的扩展(1.3)处理不同的情况,尽管它们可能有一些重叠。让ε:=√Nand X(ε):=ε1/εXi=1Xi,其中(Xi)i∈Nis是r和OM变量的i.i.d.序列。然后,我们可以检查x(ε)定律是否满足应用第3节定理2所需的条件(见第3节备注2(iv))。所以,(1.3)与(1.4)保持一致。另一方面,经典的LR公式(1.1)给出了极右翼t轨道概率的近似公式:PX(ε)>Xε= 1.- Φ(^wε)+φ(^wε)^uε-^wε+ O(ε)asε→ 0.在本文中,基于金融应用的动机(例如第4节中的看涨期权定价),我们选择分析右尾概率P(X(ε)>X),而不是极右尾概率P(X(ε)>X/ε)。
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2022-5-5 02:29:44
有关相关备注,请参见第7节(i)。本文其余部分的组织如下。在第2节中,我们介绍了“精确的”LR扩展:我们首先从形式上推导它,然后提供一个技术条件,以确保扩展的有效性。第3节说明了我们的ma结果:我们推导了精确LR展开(1.3)中高阶项的阶估计。第4节讨论了一些例子:我们介绍了两个随机波动率(SV)模型,并对高阶LR公式的准确性进行了数值检查。第5节包含了必要的证明:第5.1小节给出了定理1的证明,第5.2小节给出了定理2的证明。第6节讨论了定理2的一些扩展:在附加条件下,我们得到了更精确的估计ψεm(^wε)=o(ε2m+1)为ε→ 0代表m∈ N、 以及Mth阶LR公式绝对误差的相关阶估计。此外,我们还介绍了丹尼尔斯型公式的误差估计,它是概率密度函数的近似公式。最后的第7节包含了结束语。在附录中,我们介绍了一些用于推导ψε(^wε)和ψε(^wε)显式形式的工具包。2精确的卢甘纳尼-赖斯展开式在本节中,我们推导了精确的LR展开式(1.3),它是原始LR公式的自然推广。
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2022-5-5 02:29:47
为了便于阅读,我们在这里介绍了推导该公式的形式计算,并将严格的论证留待第5.1节(另请参见Rogersand Zane(1999)中的附录)。设(με)0≤ε≤1作为R上的一个概率分布族,定义分布函数Fε和尾部概率函数FεbyFε(x)=με((-∞, x] ),\'Fε(x)=1- Fε(x)。我们用Kε表示με的CGF,即Kε(θ)=logZReθxμε(dx)。我们假设以下条件。[A1]对于每个ε∈ [0,1],有效域Dε={θ∈ R|Kε(θ)|<∞} Kε的值包含一个包含零的开放区间。[A2]对于每个ε∈ [0,1],με的支撑等于整条线R。此外,με的特征函数是可积的;那就是,Z∞-∞Z∞-∞eiξxμε(dx)dξ<∞,我在哪里=√-1是虚单位。众所周知,Kε是解析的,并且在Dε的内部Oε上是凸的。此外,[A2]意味着με有一个密度函数,因此Kε是一个严格的凸函数(例如,见Durrett(2010))。由于K′ε的范围与[A1]-[A2]下的R重合,我们总是可以找到解^θε=^θε(x)∈ OεtoK′ε(^θε)=x(2.1)对于任何x∈ R.我们称^θε为给定x的Kε的鞍点。这里,请注意,Kε是解析连续的,作为定义在Oε×iR上的函数。现在,我们推导(1.3)。在本节结束之前,我们确定ε∈ [0,1]和一个x∈ 对于εx,我们需要用εx表示εx∞C-我∞exp(Kε(θ)- 任意c的xθ)dθ(2.2)∈ Oε\\{0}(见5.1小节中的命题1)。接下来,我们表示^wε∈ R as^wε=sgn(^θε)q2(x^θε- Kε(^θε)),(2.3),其中sgn(a)=1(a)≥ 0), -1(a<0)。请注意,由于计算x^θε,因此^wε得到了很好的定义- Kε(^θε)=Kε(0)- Kε(^θε)+K′ε(^θε)^θε=Z(1)- u) K′ε(-u^θε)du^θε≥ 利用Kε的凸性和泰勒定理。
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