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2022-06-01
英文标题:
《Analytical and numerical results for American style of perpetual put
  options through transformation into nonlinear stationary Black-Scholes
  equations》
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作者:
Maria do Rosario Grossinho, Yaser Faghan Kord, Daniel Sevcovic
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最新提交年份:
2017
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英文摘要:
  We analyze and calculate the early exercise boundary for a class of stationary generalized Black-Scholes equations in which the volatility function depends on the second derivative of the option price itself. A motivation for studying the nonlinear Black Scholes equation with a nonlinear volatility arises from option pricing models including, e.g., non-zero transaction costs, investors preferences, feedback and illiquid markets effects and risk from unprotected portfolio. We present a method how to transform the problem of American style of perpetual put options into a solution of an ordinary differential equation and implicit equation for the free boundary position. We finally present results of numerical approximation of the early exercise boundary, option price and their dependence on model parameters.
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中文摘要:
我们分析并计算了一类平稳广义Black-Scholes方程的早期行权边界,其中波动率函数依赖于期权价格本身的二阶导数。研究具有非线性波动率的非线性Black-Scholes方程的动机来自期权定价模型,包括非零交易成本、投资者偏好、反馈和非流动市场效应以及无保护投资组合的风险。我们提出了一种方法,将美式永久看跌期权问题转化为自由边界位置的常微分方程和隐式方程的解。最后,我们给出了早期行使边界、期权价格及其对模型参数依赖性的数值近似结果。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类: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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2022-6-1 02:04:47
美国式看跌期权转换为非线性静态Black-Scholes方程的分析和数值结果Ros\'ario Grossinho、Yaser Faghan和DanielˇSevˇcoviˇcInstituto Superior de Economia e Gestao和CEMAPRE,里斯本大学,Portugalmrg@iseg.ulisboa.ptDept.应用数学与统计,夸美纽斯大学,842 48布拉迪斯拉发,斯洛伐克。sevcovic@fmph.uniba.skSummary.我们分析并计算了一类平稳广义BlackScholes方程的早期行权边界,其中波动率函数依赖于期权价格本身的二阶导数。研究具有非线性波动率的非线性Black-Scholes方程的动机来自期权定价模型,包括非零交易成本、投资者偏好、反馈和非流动性市场影响以及无保护投资组合的风险。我们提出了一种方法,将美式永久看跌期权问题转化为自由边界位置的普通微分方程和隐式方程的解。最后,我们给出了早期行使边界、期权价格及其对模型参数依赖性的数值近似结果。关键词和短语期权定价、非线性Black-Scholes方程、交易成本、永续Lamerican看跌期权、早期行权边界1简介在本文中,我们研究的是一种无固定到期日和行权限制的金融期权,称为永续期权。这种期权可以在任何时候行使,可以被视为美式期权。然而,在这种情况下,到期时间对期权价格没有影响。从数学的角度来看,这导致了静态Black-Scholes问题的解决方案。
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2022-6-1 02:04:50
更准确地说,估值问题转化为自由边界问题,该问题由函数V(S)的构造以及满足以下条件的早期行使边界点%组成:σSSV+rSSV公司- rV=0,S>%,V(%)=E- %, SV(%)=-1,V(+∞) = 0(c.f.【DH93】、【H05】、【SSM11】)。函数V在域S>%中定义,其中%是自由边界位置。如果扩散系数σ>0是常数,那么我们实际上正在考虑经典线性Black-Scholes抛物方程的平稳解。然而,我们假设σ取决于资产价格S和资产价格S与期权价格的二阶导数(γ)的乘积h=SSV,即σ=σ(S,H)=σ(S,SSV)。(1) 让我们提到我们研究形式(1)非线性波动的动机。众所周知,经典线性Black-Scholes模型(c.f【JS05】、【Kw98】)是在几种限制性假设下推导出来的,这些限制性假设并不反映真实市场。事实上,没有考虑交易成本,波动率应该是恒定的,只考虑了流动性和完整的市场。从那时起,文献中出现了一些放松这些假设的结果,以克服它们在实践中产生的一些缺点。关于波动性,实践证明它不是常数,2 Maria do Ros\'ario Grossinho、Yaser Faghan和DanielˇSevˇcoviˇcma可能取决于资产价格本身。利用该波动率函数(1),经典模型的推广方式允许考虑非零交易成本、市场反馈和由于交易量大、投资者偏好风险等造成的非流动性市场效应。
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2022-6-1 02:04:53
从数学上讲,该问题将失去其线性特征,因为该方程变为非线性偏微分方程(参见[SSM11])。第一个考虑到非平凡交易成本的非线性模型之一是由Elland[L85]提出的看跌期权或看涨期权,后来由Hoggard、Whalleyand Wilmott[SW00]扩展到更一般类型的期权。Avellaneda和Paras【AP94】提出了跳跃波动率模型,其中波动率随期权伽马符号的变化而变化。Frey和Patie【FP02】、Frey和Stremme【FS97】开发了处理反馈和大型交易导致的非流动性市场影响的模型(另见【SW00】)。我们还提到了Kratka【Kr98】和Jandaˇcka以及ˇSevˇcoviˇc【JS05】提出的所谓风险调整定价模型(RAPM),其中既考虑了交易成本,也考虑了无保护投资组合的风险。在RAPM模型中,波动率函数依赖于H=S仅SV,其形式为:σ(H)=σ(1+λH)=σ(1+λ(SSV)),(2)其中σ>0是标的资产的恒定历史波动率,λ是一个模型参数,取决于交易成本率和无保护投资组合风险敞口。最近,Bordag等人【BC07】针对Frey和Patie以及RAPM模型推导出了由波动率可变的非线性Black-Scholes方程描述的欧式期权的显式解。Barnes和Soner【BS98】提出了一个模型,假设投资者的偏好由指数效用函数表示。
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2022-6-1 02:04:56
在该模型中,波动率函数取决于H=SSV和S,其形式如下:σ(S,H)=σ1+ψ(灰分)= σ1+ψ(aSSV), (3) 其中函数ψ是ODE的唯一解:ψ(x)=(ψ(x)+1)/(2pxψ(x)- x) ,ψ(0)=0和a≥ 0是一个常数,取决于交易成本和投资者的风险规避参数(详见[BS98])。注意ψ(x)≥ 0表示所有x≥ 0,它具有以下渐近性:ψ(x)=O(x)forx→ 0和ψ(x)=x的O(x)→ ∞.最后,我们还提到了Mariani和Rial,Amster,Averbuj【AM05】开发的非线性波动率模型,其中交易成本以线性递减的方式取决于交易资产的数量。最近,Sevˇcoviˇc和Zitˇnansk'a在论文[SZ16]中对任意交易成本函数进行了推广。本文的组织结构如下。在下一节中,我们回顾了美国看跌期权定价模型的数学公式。此外,我们还证明了自由边界问题解的存在唯一性。我们推导了期权价格的公式和自由边界位置%的单隐式方程。在第3节中,我们基于具有常数波动性的默顿显式解构造了合适的子解和超解。最后,在第4节中,我们给出了自由边界位置、期权价格V(S)及其对模型参数依赖性的计算结果。2永久美式看跌期权在本节中,我们分析了美国式永久看跌期权的问题。如前所述,永续期权是无固定到期日和行权限制的金融期权。由于它们可以在任何时候行使,因此它们的到期日为T=+∞.考虑美式看跌期权,其波动率σ为形式(1)。
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2022-6-1 02:04:59
假设存在解V的极限和成熟度T的早期行使边界位置SF→∞. 由限制价格V=V(S)=limT组成的对-t型→∞V(S,t)和极限早期运动边界位置%=极限-t型→∞永续看跌期权的Sf(t)是平稳非线性Black-Scholes问题(c.f.[GM09]):σ(S,S)的一个解SV)SSV+rSSV公司- rV=0,S>%,(4)美式永久看跌期权3的分析和数值结果,V(%)=E- %, SV(%)=-1,V(+∞) = 0(5)(c.f.【Kw98】、【SSM11】、【LS11】)。我们将证明,在对波动性函数的某些假设下,永久美式看跌期权问题(4)–(5)具有唯一解(V(.),%)。我们将给出σ=σ(H)情况下的显式公式,即波动率取决于H=S项仅SV。此外,我们还将给出与作者在[GFS16]中最近获得的显式默顿解的比较结果。在本文中,我们将假设波动率函数σ=σ(S,H)完全符合以下假设:假设1。假设(4)中的波动率函数σ=σ(S,H),在H>0变量和σ(S,H)中为Csmooth非减损函数≥ σ> 0表示任何S>0和H≥ 0,其中σ为正常数。如果我们将波动率函数σ(S,H)扩展为σ(S,0)表示H的负值,即σ(S,H)=σ(S,0)表示H≤ 0然后函数3 H 7-→σ(S,H)H∈ Ris严格递增,因此存在唯一的反函数β:R→ R使得σ(S,H)H=w当且仅当H=β(x,w),其中S=ex.(6)注意函数β是一个连续的递增函数,使得β(0)=0。关于反函数,我们有以下有用的引理:引理1。假设波动率函数σ(S,H)满足假设1。那么反函数β具有以下性质:1。
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