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2022-05-07
英文标题:
《The existence of optimal bang-bang controls for GMxB contracts》
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作者:
Parsiad Azimzadeh, Peter A. Forsyth
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最新提交年份:
2015
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英文摘要:
  A large collection of financial contracts offering guaranteed minimum benefits are often posed as control problems, in which at any point in the solution domain, a control is able to take any one of an uncountable number of values from the admissible set. Often, such contracts specify that the holder exert control at a finite number of deterministic times. The existence of an optimal bang-bang control, an optimal control taking on only a finite subset of values from the admissible set, is a common assumption in the literature. In this case, the numerical complexity of searching for an optimal control is considerably reduced. However, no rigorous treatment as to when an optimal bang-bang control exists is present in the literature. We provide the reader with a bang-bang principle from which the existence of such a control can be established for contracts satisfying some simple conditions. The bang-bang principle relies on the convexity and monotonicity of the solution and is developed using basic results in convex analysis and parabolic partial differential equations. We show that a guaranteed lifelong withdrawal benefit (GLWB) contract admits an optimal bang-bang control. In particular, we find that the holder of a GLWB can maximize a writer\'s losses by only ever performing nonwithdrawal, withdrawal at exactly the contract rate, or full surrender. We demonstrate that the related guaranteed minimum withdrawal benefit contract is not convexity preserving, and hence does not satisfy the bang-bang principle other than in certain degenerate cases.
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中文摘要:
提供有保证的最低收益的大量金融合同通常被视为控制问题,在该问题中,在解域的任何一点上,控制都能够从可容许集合中获取不可数个值中的任何一个。通常,此类合同规定持有人在有限的确定时间内行使控制权。最优bang-bang控制的存在性是文献中的一个常见假设,即最优控制只接受可容许集合中有限个值的子集。在这种情况下,搜索最优控制的数值复杂性大大降低。然而,文献中并没有对何时存在最佳砰砰控制进行严格处理。我们向读者提供了一个bang-bang原理,根据该原理,对于满足一些简单条件的合同,可以建立这种控制的存在性。bang-bang原理依赖于解的凸性和单调性,是利用凸分析和抛物偏微分方程的基本结果发展起来的。我们证明了保证终身退出福利(GLWB)合同允许最优的bang-bang控制。特别是,我们发现,GLWB的持有者可以通过不退稿、完全按照合同利率退稿或完全退稿来最大化作者的损失。我们证明了相关的保证最小取款收益契约不是保凸的,因此除了某些退化情形外,它不满足bang-bang原理。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Pricing of Securities        证券定价
分类描述:Valuation and hedging of financial securities, their derivatives, and structured products
金融证券及其衍生产品和结构化产品的估值和套期保值
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2022-5-7 15:46:56
GMxB合同最优bang-bang控制的存在性*P.Azimzadeh+P.A.ForsythAbstractcontrol problems,在解决方案域中的任何一点上,一个控件都能够在有限的确定时间内执行任意一个执行器控件。最优bang-bang控制的存在是文献中的一个常见假设,非最优控制只接受可容许集合中的有限子集。在这种情况下,可以考虑降低搜索最优控制的数值复杂性。然而,文献中并没有对何时存在最佳爆炸控制进行严格处理。我们向读者提供了一个bang-bang原理,根据这个原理,对于满足一些简单条件的合同,可以建立这样一个控制的存在性。bang-bang原理依赖于解的凸性和单调性,并利用凸分析和抛物偏微分方程中的基本结果发展而来。我们证明,保证终身退稿收益(GLWB)通过只执行不退稿、完全按照合同利率退稿或完全退稿,使作者的损失最大化。我们证明了相关的保证最低取款受益于合同退化情况。关键词:bang-bang控制,GMxB保证,凸优化,最优随机控制。1主要结果提供最低保证收益(GMXB)的大量财务合同通常被视为控制问题[],在控制问题中,控制可以从其域中的每个点的允许集合中获取无数个值中的任何一个。例如,定期提款的合同可能允许所有人提取其账户的任何部分。
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2022-5-7 15:46:59
在下文中,我们考虑使合同作者的损失最大化的控制,以下称为最优控制。一个典型的例子是保证最低提款收益(GMWB)。如果任何时候都允许取款(即“连续”),那么定价问题可以表述为单一控制[,,]或脉冲控制[7]问题。t<t<··<tN-1动态编程从到期时间t向后进行,如下所示:*这项工作得到了加拿大自然科学与工程研究委员会(NSERC)和全球风险研究所(多伦多)的支持。+pazimzad[at]uwaterloo[dot]capaforsyt[at]uwaterloo[dot]caarXiv:1502.05743v4[q-fin.PR]20151年11月4日。假设解为t→ T-n+1,解为t→ t+nis是通过解初值问题获得的。2.解决方案→ T-然后,通过应用一个最优控制来确定nis,该最优控制是通过考虑一系列优化问题来找到的。T-n+1t+n最优控制是通过在每个网格节点上求解一个优化问题来确定的,目的是将解决方案推进到t-n、 继续这样做,我们在初始时间确定解决方案。如果存在最优bang-bang控制,则最优控制只具有一个有限的值子集,具有该属性的控制可以大大降低计算复杂度。方程(PDE)。我们在GMxB系列的两个常见合同上展示了我们的结果:o仅通过执行–不撤回–按合同利率撤回(即从不受到惩罚),或–完全放弃(即最大撤回;可能受到惩罚),最大化作者的损失。o除某些退化情形外,不满足bang-bang原理。必修的。
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2022-5-7 15:47:04
优化中的标准技术并不总是适用的,因为这些方法不能保证在与最优持有者行为相对应的优化问题族中出现控制集变得不必要。理论上,这简化了收敛分析。更重要的是,数值方法。1.2保险申请GLWB是对固定福利养老金计划可用性普遍减少的回应[],允许买方通过替代品复制此类计划的安全性。GLWB是通过一家保险公司的一次性付款来启动的,该保险公司投资于风险资产。我们称之为投资账户。与GLWB合同相关的是担保提款福利账户,称为提款福利时间。前者。此外,奖金(也称为累积)条款也经常存在,其中提款将使其账户受益。此类持有人绝不会撤回严格低于合同利率的非零金额,或执行部分退保。然而,这一结果需要惩罚函数和拉普拉斯函数的特殊形式,这在所有合同中并不普遍。[21,13,10,1]中曾考虑过GLWB合同的定价。最初设定拖航,即向保险公司一次性付款。在一定的取款时间内,取款会以美元对美元的方式受益。潜在的风险投资。持有人可以提取超过预定金额的款项,但不予以考虑。[18,9,8,14,15]中已经考虑过GMWB合同的定价。1.3概述§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§§。2担保最低收益(GMXB)提款发生在≡ {0, 1, . . .
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2022-5-7 15:47:09
N- 1} .0和N分别指初始时间和到期时间(N时无取款)。十、≡ 这两个量都是非负的。αxxx次,GMxBs的投资账户遵循几何布朗运动(GBM),即perdXX=(u- α) dt+σdz跟踪指数^Xsatisfyingd^X^X=udt+σdz,在实际测量中,这是一个维纳过程。我们假设由于教育原因[8]不可能做空投资账户X,因此禁止明显的套利机会。三个条件:1。在合同到期时为合同提供资金的最坏情况成本(作为柯西边界条件提出;参见,例如,(2.1)和(2.11));2.提款过程中最坏情况成本的演变(构成持有人行为的上限,(2.12));例如,(2.3)和(2.13))。风险中性测度下的LMEz过程,使贴现指数^xin服从鞅。对于agRg(t-) ≡ 林斯↑tg(s)g(t+)≡ 林斯↓tg(s)表示t.2.1保证最低提款收益(GMWB)的单边限额。在时间N(到期)时,为GMWB提供资金的最坏情况成本为[9]uM(x)≡ 最大值(x,(1- κN)x),NκN∈ [0,1]作者在指数^X[]中占据一个位置的对冲论点。等效地,它由以下公式给出(在相关函数空间内;见附录A),即[0]上的(s.t.)V(x,N)=μM(x),∞)(2.1)Vx、 n-= supλ∈[0,1]五、fMx,n(λ),n++ fMx,n(λ)在[0]上,∞)x T(2.2)V(x,T)=Ehe-Rn+1tr(τ)dτV十、(n+1)-, x、 (n+1)-| 十、n+= 雄[0,∞)×(n,n+1)n(2.3)其中运动时间dxx=(r- α) dt+σdZ.(2.4)ris无风险利率,fM:[0,1]→ RRE表示从作者到持有者的现金流,FM:[0,1]→[0, ∞)表示合同撤回后的状态。
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2022-5-7 15:47:13
下文概述了该项目的建设。持有人可以提取分数λ∈ [0,1]每次锻炼时的退出收益。V(x,n)-)V(x,n+)和“运动时间后立即”n.G>G∧ xa∧ B≡ min(a,b)a∨ B≡ 最高(a,b)处罚(两个)∧和∨被理解为具有比算术运算更低的运算符优先级)。考虑带n的点(x,x,n)∈ T.o持卡人在不受处罚的情况下可以撤回的最高限额为isG∧ x、 如果持有人提取金额λx和λx∈ [0,G∧ x] ,Vx、 n-= V(x)- λx∨ 0,x- λx礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽礽K礽礽礽K礽礽礽礽礽KK礽礽礽礽礽礽礽K礽礽。(2.5)oLetκn∈ [0,1]表示第十周年的罚款率。如果持有人以λx取款∈ (G)∧ x、 x],Vx、 n-= V(x)- λx∨ 0,x- λ- κn(λx)- G) fM。(2.6)这里λx∈ (G)∧ x、 x)对应于部分放弃,而λx=x(即λ=1)对应于完全放弃。我们可以用Fmx,n(λ)来总结(2.5)和(2.6)≡(λxifλx)∈ [0,G∧ x] G+(1)- κn)(λx- G) 如果λx∈ (G)∧ x、 x](2.7)和fmx,n(λ)≡ (十)- λx∨ 0, (1 - λ) x)。从(2.3)可以看出,为GMWB提供资金的成本(锻炼时间之间)令人满意[8]电视+LV=0开(0,∞)×(n,n+1)n(2.8)其中≡σxxx+(r)- α) x十、- r、 (2.9)2.2保证终生退出收益(GLWB)M(t)tRttM(t)dtaway in the interval[t,t]),因此t isR(t)时刻的生存概率=1-中兴通讯(s)ds。我们假设连续且非负,并且r(t)>0表示所有时间t。我们假设死亡风险是多样化的。
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