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2022-05-09
英文标题:
《A mixed Monte Carlo and PDE variance reduction method for foreign
  exchange options under the Heston-CIR model》
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作者:
Andrei Cozma, Christoph Reisinger
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最新提交年份:
2016
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英文摘要:
  In this paper, the valuation of European and path-dependent options in foreign exchange (FX) markets is considered when the currency exchange rate evolves according to the Heston model combined with the Cox-Ingersoll-Ross dynamics for the stochastic domestic and foreign short interest rates. The mixed Monte Carlo/PDE method requires that we simulate only the paths of the squared volatility and the two interest rates, while an \"inner\" Black-Scholes-type expectation is evaluated by means of a PDE. This can lead to a substantial variance reduction and complexity improvements under certain circumstances depending on the contract and the model parameters. In this work, we establish the uniform boundedness of moments of the exchange rate process and its approximation, and prove strong convergence in $L^p$ ($p\\geq1$) of the latter. Then, we carry out a variance reduction analysis and obtain accurate approximations for quantities of interest. All theoretical contributions can be extended to multi-factor short rates in a straightforward manner. Finally, we illustrate the efficiency of the method for the four-factor Heston-CIR model through a detailed quantitative assessment.
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中文摘要:
在本文中,当货币汇率按照赫斯顿模型和随机国内外短期利率的Cox-Ingersoll-Ross动力学演化时,考虑外汇市场中欧式期权和路径依赖期权的估值。混合Monte Carlo/PDE方法要求我们只模拟平方波动率和两个利率的路径,而“内部”Black-Scholes型预期通过PDE进行评估。根据合同和模型参数,在某些情况下,这可能会导致显著的方差减少和复杂性提高。在这项工作中,我们建立了汇率过程及其近似的矩的一致有界性,并证明了后者在$L^p$($p\\geq1$)中的强收敛性。然后,我们进行方差缩减分析,获得感兴趣的数量的精确近似值。所有的理论贡献都可以直接推广到多因素短期利率。最后,我们通过详细的定量评估,说明了该方法对四因素Heston CIR模型的有效性。
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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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2022-5-9 04:10:38
Heston CIR模型下外汇期权的混合蒙特卡罗和偏微分方程方差缩减方法Andrei cozma*克里斯托夫·赖辛格*本文研究了在外汇市场上,当货币汇率按照Heston模型结合Cox-Ingersoll-Ross动力学对随机国内外短期利率进行演化时,欧式期权和路径依赖期权的估值问题。混合Monte Carlo/PDE方法要求我们只模拟平方波动率和两个利率的路径,而“内部”Black-Scholes型预期通过PDE进行评估。根据合同和模型参数的不同,在某些情况下,这会导致显著的方差减少和复杂性提高。本文建立了汇率过程及其逼近的矩的一致有界性,并证明了在Lp(p≥ 1) 后者。然后,我们进行方差缩减分析,获得感兴趣的数量的精确近似值。所有的理论贡献都可以直接推广到多因素短期利率。最后,我们通过详细的定量评估,说明了该方法对四因子Heston CIR模型的有效性。关键词:条件蒙特卡罗,混合蒙特卡罗/偏微分方程,随机波动率,随机利率,方差缩减,强收敛。1简介在外汇市场中,随机波动和随机利率的期权定价在过去几年中获得了大量的利息(Grzelak和Oosterlee 2011;Van Haastrechtand Pelsser 2011;Ahlip和Rutkowski 2013),将赫斯顿(1993)的双因素随机波动率模型和舍贝尔-朱(舍贝尔和朱1999)模型推广到货币衍生品。
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2022-5-9 04:10:41
尽管由于其简单性而具有吸引力,但假设固定利率不适用于长期外汇产品,利率波动的影响甚至可能超过长期外汇利率波动的影响,这一事实已被经验结果证实(Van Haastrecht等人,2009年)。这里,即期汇率定义为每单位外币的本币单位数。*牛津大学数学研究所,牛津,OX2 6GG,UKandrei。cozma@maths.ox.ac.uk,克里斯托夫。reisinger@maths.ox.ac.ukIn本文考虑了Ahlip和Rutkowski(2013)提出并检验的四因素Heston CIR模型,其中波动性和汇率动态相关,而国内外利率是成对独立的,也与汇率和波动性无关。我们的动机来自这样一个事实:方差和利率的平方根(CIR)过程(Cox et al.1985)由于其理想的特性,例如均值回归和非负性,在行业中被广泛使用。在这些关于布朗河独立性的限制性假设下,作者认为该模型是有效的,并推导了欧式看涨期权价格的半解析公式。亨特(Hunter,2005)认识到FXrate和利率之间非零相关性的重要性。然而,任何其他非零相关性都会产生非有效模型,在这种情况下,我们将失去分析的可处理性。因此,我们不得不求助于数值算法,而混合蒙特卡罗/偏微分方程解算器(Loeper and Pironeau 2009)是经典蒙特卡罗和有限差分方法的一个很好的替代方法。
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2022-5-9 04:10:44
Monte Carlo模拟方法(Glasserman 2003)可以轻松处理路径相关特征,并随维度线性扩展,但通常需要大量模拟才能获得良好的精度。相反,有限差分方法很容易结合早期锻炼的特点,并为低维问题(高达三维)提供快速收敛,但随着维度的增加变得难以处理。这使得Monte Carlo方法对于四因子Heston CIR模型更具吸引力,并且相对缓慢的收敛速度M-0.5在数值模拟中,M提出了找到有效的方差减少技术的问题。混合蒙特卡罗/偏微分方程方法背后的想法是将期权值写入嵌套的条件期望。然后,对于欧式风格的选项,分析评估最里面的预期,或使用有限的差异,并通过模拟评估最外面的预期。最早的相关出版作品属于赫尔和怀特(1987年)。考虑了资产价格与波动率不相关的二维随机波动率模型下的欧式看涨期权,证明了在方差过程积分的条件下,资产价格服从对数正态分布,因此期权价格可以表示为Black-Scholes价格。Willard(1997)将Hull and White(1987)的分析扩展到随机波动和瞬时相关因素下的路径独立期权,并使用“条件价格”的平滑度来计算价格敏感性(希腊人)。作者还采用了准蒙特卡罗(低差异)方法进一步减少价格估计的方差,但不影响离散化偏差。
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2022-5-9 04:10:47
混合蒙特卡罗/偏微分方程方法发展了这种条件化技术——称为条件蒙特卡罗——并允许将蒙特卡罗和有限差分方法结合使用,对路径相关合同进行估值。在Heston CIR模型下为欧式期权定价时,该方法的实用性很容易识别。以平方波动率和国内外利率的整个路径为条件,汇率的动态由年龄计量布朗运动控制,具有随时间变化的漂移和扩散系数。结合条件期权价格的封闭形式解的存在,该算法通过消除噪声源,将蒙特卡罗模拟中的方差和问题的维数从四个降低到三个。在过去几年中,混合蒙特卡罗/偏微分方程方法一直是一些数值研究的对象,例如Lipp等人(2013年)、Ang(2013年)、McGee(2014年)、Dang等人(2015年),并考虑了对原始想法的各种扩展。例如,Dang等人(2015年)利用方差路径上的利率和条件的赫尔-怀特类型动力学,为欧式期权的条件价格找到封闭形式的解决方案。其中一些参考文献通过启发式参数检验了算法的收敛性,但没有一个考虑到方差和利率过程离散化所产生的误差。据我们所知,混合蒙特卡罗/偏微分方程方法的收敛性尚未确定,甚至随机波动下蒙特卡罗方法的文献也很少。
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2022-5-9 04:10:51
Higham和Mao(2005)考虑了Heston模型的Euler模拟,并利用Payo ff s.Cozma和Reisinger(2015a)的有界性,证明了停止近似过程的强收敛性,以及欧洲看跌期权和向上和向外看涨期权的强收敛性,他们的离散化方案在离散时间点上与本文所考虑的方案一致,但在连续时间插值中必然有所不同。可以利用早期工作中的一些结果,尽管这里需要更强的模型参数条件,因此这里的结果也可以被视为标准(即非混合)方案的改进。特别是,在Heston模型中,新结果始终保证为零或负相关。然而,主要的概念差异是使用条件漂移的新连续时间插值,这对于推导条件偏微分方程至关重要,并导致不同的技术挑战。此外,对于路径依赖,原始方案和分析都不适用于目前的工作。在本文中,我们展示了欧式期权的收敛性和欧式期权的完全收敛性。我们更喜欢完全截断方案(Lord et al.2010),因为它保留了正性,易于实现,并且在所有Euler方案中,经验发现它产生的偏差最小。FTE计划的一个有趣替代方案是反向Euler Maruyama(BEM)计划(Neuenkirch和Szpruch 2014)。
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