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2022-05-07
英文标题:
《Error analysis in Fourier methods for option pricing》
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作者:
Fabi\\\'an Crocce, Juho H\\\"app\\\"ol\\\"a, Jonas Kiessling, Ra\\\'ul Tempone
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最新提交年份:
2015
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英文摘要:
  We provide a bound for the error committed when using a Fourier method to price European options when the underlying follows an exponential \\levy dynamic. The price of the option is described by a partial integro-differential equation (PIDE). Applying a Fourier transformation to the PIDE yields an ordinary differential equation that can be solved analytically in terms of the characteristic exponent of the \\levy process. Then, a numerical inverse Fourier transform allows us to obtain the option price. We present a novel bound for the error and use this bound to set the parameters for the numerical method. We analyse the properties of the bound for a dissipative and pure-jump example. The bound presented is independent of the asymptotic behaviour of option prices at extreme asset prices. The error bound can be decomposed into a product of terms resulting from the dynamics and the option payoff, respectively. The analysis is supplemented by numerical examples that demonstrate results comparable to and superior to the existing literature.
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中文摘要:
当标的资产遵循指数动态时,我们提供了使用傅里叶方法对欧式期权定价时所犯错误的界限。期权的价格由偏积分微分方程(PIDE)描述。将傅里叶变换应用于PIDE可产生一个常微分方程,该方程可根据莱维过程的特征指数进行解析求解。然后,通过数值逆傅里叶变换,我们可以得到期权价格。我们提出了一个新的误差界,并使用该界来设置数值方法的参数。我们分析了一个耗散纯跳跃例子的界的性质。给出的界限与极端资产价格下期权价格的渐近行为无关。误差界可以分解为分别由动态和期权收益产生的项的乘积。通过数值例子对分析进行了补充,证明了与现有文献相当且优于现有文献的结果。
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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 18:49:13
期权定价的傅里叶方法中的误差分析。我们提供了当标的股票遵循指数L’evy动态时,使用傅里叶方法对欧式期权定价时所犯错误的界限。期权的价格由部分积分微分方程(PIDE)描述。将傅里叶变换应用于PIDE可产生一个普通微分方程(ODE),该方程可根据theL’evy过程的特征指数进行解析求解。然后,通过数值逆傅里叶变换,我们可以得到期权价格。我们给出了误差的界,并使用该界来设置数值方法的参数。我们分析了边界的性质,并证明了边界的最小化,以选择数值傅里叶变换方法的参数,从而有效地求解期权价格。1.简介evy流程在数学金融领域形成了一个丰富的领域。它们允许用可能不连续的动态对资产价格进行建模。一个早期且可能最著名的涉及列维过程的模型是默顿(1976)模型,它推广了布莱克和斯科尔斯(1973)模型。最近,我们看到更复杂的模型在寻找更一般的资产价格动态。此类模型的例子包括Kou(2002)模型(另见Dotsis等人(2007))、正态逆高斯模型(Barndor ff-Nielsen(1997);Rydberg(1997)),方差伽马模型(Madan and Seneta(1990);Madan等人(1998年),以及Carr-Geman-Madan-Yor(CGMY)模型(Carr等人(2002年、2003年))。
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2022-5-7 18:49:16
关于金融中的跳跃过程,我们参考了Cont和Tankov(2004)(另见Raible(2000)和Eberlein(2001))。标的资产由L’evy过程驱动的欧洲期权价格是偏积分微分方程(PIDEs)的解(Nualart et al.(2001);布里亚尼等人(2004年);Almendral和Oosterlee(2005);Kiessling和Tempone(2011))通过引入非局部积分项来解释资产价格的不连续性,从而推广了Black-Scholes方程。这种方法也被扩展到期权价格具有路径依赖性的情况,例如Boyarchenkoand Levendorski(2002)dHalluin等人(2004)和Lord等人(2008)。L’evy-Khintchine公式明确表示了L’evy过程的特征函数(参见Tankov(2004))。因此,可以导出相关PIDE解的傅里叶变换的精确表达式。使用反向快速傅里叶变换(iFFT)方法,可以有效地同时计算一系列资产价格的期权价格。此外,在EuropeanDate:2015年12月1日。2法比安·克罗切、朱霍·哈珀·奥拉、乔纳斯·基斯林和拉乌尔·坦波内看涨期权的情况下,可以使用Dupire(1997)提出的二元性,并有效地计算各种履约价格的期权价格。尽管Fourier方法在期权定价中很受欢迎,但对于这些方法的误差分析和相关参数的选择却鲜有研究。误差界不仅为选项的精确值提供了一个区间,而且还提供了一种选择数值方法参数的方法。这方面的一项重要工作是Lee(2004)的工作,其中考虑了一组相当普遍的模型的几个支付函数,其特征函数被假定为已知的。
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2022-5-7 18:49:20
Feng和Linetsky(2008)提出了误差分析的框架和理论方法,并建立了期权价格近似值的多项式收敛速度。关于各种傅里叶变换相关方法中的错误,我们请读者参考Boyarchenko和Levendorski(2011),该方法通过变形复平面上的积分计数,扩展了经典傅里叶变换方法,研究了在De Innocentis和Levendorski(2014)中研究的离散监控屏障选项。在这项工作中,我们提出了一种方法来研究和界定使用FT方法计算期权价格时犯下的错误。我们还提供了一种系统的方法来选择数值方法的参数,以最小化严格的误差界限,从而保证遵守预先描述的误差容限。我们关注的是指数L'evy过程,它可能是离散的,也可能是纯跳跃的。我们的贡献是推导出一个严格的误差界,当pricingoptions处于风险中性的L’evy动力学下时,傅里叶变换方法的误差界。我们推导了一个简化的界限,该界限将支付和过程的贡献分离为一种易于处理和扩展的产品形式,该产品形式独立于极端价格和执行参数下期权价格的渐近行为。我们还证明了数值计算中存在使所提出的误差界最小化的最佳参数。将我们的工作与Lee的工作进行比较时,我们发现Lee的工作比我们的工作更具普遍性,因为他研究的过程范围更广,另一方面,我们的结果适用于更大的薪酬类别。
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2022-5-7 18:49:23
在具有实际相关性的测试示例中,我们还发现,所给出的边界比文献中先前给出的边界产生了可比或更好的结果,且计算成本可以接受。本文分为以下几个部分:在第2部分中,我们介绍了风险中性资产定价背景下的Pideset;我们展示了用L’evy过程进行资产定价的相关PIDE的傅里叶表示,并将该表示用于衍生定价。在第3节中,我们推导了数值误差的表示,并将其分为求积和截断贡献。我们还描述了选择数值参数以获得FT方法最小误差界的方法。在第4节中,数值例子支持了这种推导,这些例子使用了相关的测试用例,包括离散和纯跳跃L’evy过程。在第5.2节中,数字后面是结论。期权定价的傅里叶方法考虑一种资产,其在t时的价格由随机过程S=(St)建模,由St=SeXt定义,其中X=(Xt)∈ 假设R是一个L′evy过程,其fft和PIDES 3jump测度νsatifieszr\\{0}min{y,1}ν(dy)<∞(1) 假设St的风险中性动态,t=t时的价格- 带支付和到期时间T的欧式期权的τ由∏(τ,s)=e给出-rτE(G(ST)|ST-τ=s),其中r是我们假设为常数的短速率,τ:0≤ τ ≤ 是成熟的时候了。对非恒定确定性短期利率的扩展非常简单。列维过程X的最小生成元由(见Applebaum,2004)LXf(X)给出≡ 林→0E(f(Xt+h)|Xt=x)- f(x)h=γf(x)+σf(x)+ZR\\{0}f(x+y)- f(x)- y1 | y|≤1f(x)其中(γ,σ,ν)是L’evy过程的特征三元组。
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2022-5-7 18:49:26
(St)的风险中性假设意味着(3)Z|y|>1eyν(dy)<∞并将L’evy过程的漂移项(见Kiessling和Tempone(2011))γ固定为γ=r-σ-ZR\\{0}嗯- 1.- y1 | y|≤1.ν(dy)(4)因此,X的最小生成元可以在风险中性假设下写成lxf(X)=R-σf(x)+σf(x)+ZR\\{0}f(x+y)- f(x)- (哎- 1) f(x)ν(dy)(5)将g视为原木价格中的奖励函数(即,由g(x)=g(性别)定义)。现在,将f定义为asf(τ,x)≡ E(g(XT)|XT-τ=x)然后f解出以下PIDE:(τf(τ,x)=LXf(τ,x)f(0,x)=g(x),(τ,x)∈ [0,T]×f和∏通过(6)与∏(τ,性别)=e相关-rτf(τ,x)考虑由fα(τ,x)=e定义的f的阻尼版本-αxf(τ,x);我们看到了τfα=e-αxLXf(τ,x)。4法比安·克罗切、朱霍·哈珀·奥拉、乔纳斯·基斯林和拉乌尔·坦波涅这是傅里叶变换的不同约定。这里我们考虑算子F,使得F[F](ω)≡ZReiωxf(x)dx(7)为函数f定义,对于函数f,前面的积分收敛。我们还使用^f(ω)作为f[f](ω)的简写符号。为了恢复原始函数f,我们定义了逆傅里叶变换asF-1[f](x)=2πZRe-iωxf(ω)dω我们有F-1h^fi(x)=F(x)。将F应用于Fα,我们得到^Fα(ω)=^F(ω+iα)。还可以观察到,应用于LXf(τ,x)的傅里叶变换给出了ψ(-iω)^f(τ,ω),其中ψ(·)是过程X的特征指数,满足ezXt= etψ(z)。
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