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2022-06-01
英文标题:
《Large deviation principle for Volterra type fractional stochastic
  volatility models》
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作者:
Archil Gulisashvili
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最新提交年份:
2018
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英文摘要:
  We study fractional stochastic volatility models in which the volatility process is a positive continuous function $\\sigma$ of a continuous Gaussian process $\\widehat{B}$. Forde and Zhang established a large deviation principle for the log-price process in such a model under the assumptions that the function $\\sigma$ is globally H\\\"{o}lder-continuous and the process $\\widehat{B}$ is fractional Brownian motion. In the present paper, we prove a similar small-noise large deviation principle under weaker restrictions on $\\sigma$ and $\\widehat{B}$. We assume that $\\sigma$ satisfies a mild local regularity condition, while the process $\\widehat{B}$ is a Volterra type Gaussian process. Under an additional assumption of the self-similarity of the process $\\widehat{B}$, we derive a large deviation principle in the small-time regime. As an application, we obtain asymptotic formulas for binary options, call and put pricing functions, and the implied volatility in certain mixed regimes.
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中文摘要:
我们研究了分数阶随机波动率模型,其中波动率过程是连续高斯过程的正连续函数$\\ sigma$。Forde和Zhang在这样一个模型中建立了对数价格过程的大偏差原理,假设函数$\\ sigma$是全局H{o}lder连续的,过程$\\ widehat{B}$是分数布朗运动。本文在$\\ sigma$和$\\ widehat{B}较弱的限制下,证明了类似的小噪声大偏差原理$. 我们假设$\\ sigma$满足一个温和的局部正则条件,而过程$\\ widehat{B}$是一个Volterra型高斯过程。在过程$\\widehat{B}的自相似性的另一个假设下,我们导出了小时间范围内的大偏差原理。作为应用,我们得到了二元期权、看涨期权和看跌期权定价函数的渐近公式,以及某些混合制度下的隐含波动率。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Mathematical Finance        数学金融学
分类描述:Mathematical and analytical methods of finance, including stochastic, probabilistic and functional analysis, algebraic, geometric and other methods
金融的数学和分析方法,包括随机、概率和泛函分析、代数、几何和其他方法
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2022-6-1 15:29:36
VOLTERRA型分馏随机波动率模型的大偏差原理。我们研究了分数阶随机波动率模型,其中波动率过程是连续高斯过程b的正连续函数σ。Forde a和Zhang在函数σ为全局H¨older连续且过程b为分数布朗运动的假设下,建立了该模型中对数价格过程的大偏差原理。本文在σ和bb的较弱限制下,证明了一个类似的小噪声大偏差原理。我们假设σ满足一个局部正则条件,而过程bb是一个Volterra型高斯过程。在过程b的自相似性的附加假设下,我们推导出了小时间范围内的大偏差原理。作为应用,我们得到了二元期权、看涨期权和看跌期权定价函数的渐近公式,以及某些混合区域的隐含波动率。AMS 2010分类:60F10、60G15、60G18、60G2 2、41A60、91G20。关键词:大偏差,Volterra型高斯过程,分数随机波动率模型,自相似,隐含波动率。1.引言本文研究了波动过程是分数阶随机过程连续函数的随机波动模型。这类过程的典型例子有分数布朗运动、黎曼-刘维尔分数布朗运动和分数奥恩斯坦-乌伦贝克过程。我们建立了分数阶模型的小噪声和小时间大偏差原则,并刻画了期权定价函数的渐近展开式中的领先项和各种制度下的隐含波动率。在过去几年中,分数随机波动率模型变得越来越流行。
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2022-6-1 15:29:39
在本文中我们感兴趣的分数模型中,资产价格过程满足以下随机微分方程:dSt=Stσ(bBt)d((R)ρWt+ρBt),S=S>0,0≤ t型≤ T、 (1)其中,sis是初始价格,而T>0是时间范围。过程W和Bin(1)是独立的标准布朗运动,ρ∈ (-1,1)是相关系数。我们还使用了标准符号‘ρ=p1-ρ. (1)中假设σ是R上的连续函数,a ndbB是一个连续的分数随机过程,与过程B生成的过滤相适应(参见(12)中对B的定义)。方程()在过滤概率空间上考虑(Ohm, F、 {Ft}0≤t型≤T、 P),其中{Ft}0≤t型≤t俄亥俄大学数学系,俄亥俄州雅典市,邮编:45701;电子邮件:gulisash@ohio.eduis由W和B生成的过滤。(1)中的过程σ(bB)描述了分数模型中波动性的随机演化。接下来我们将讨论最常见的分数过程。分数布朗运动:设H为0<H<1的数。分数布朗运动≥ 0是一个中心高斯过程,协方差函数为byCH(t,s)=t2H+s2H-|t型- s | 2H, t、 s≥ 0.(2)科尔莫戈罗夫(Kolmogorov)在[50]中首次隐式考虑了BH过程,曼德尔布罗特(Mandelbrot)和范内斯(van Ness)在[58]中对BH过程进行了研究。常数H称为赫斯特p参数。众所周知,过程BH具有固定增量。如果H=,则过程为标准布朗运动。分数布朗运动具有Volterra型表示,即BHt=ZtKH(t,s)dBs,t≥ 0。(3)对于<H<1,核KHin公式(3)由kh(t,s)=cH定义H-s-HZtsuH公司-(u)-s) H类-duχ{s<t},(4)当0<H<时,核KH如下:KH(t,s)=cH“tsH-(t-s) H类-+- Hs-HZtsuH公司-(u)-s) H类-du#χ{s<t}。
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2022-6-1 15:29:42
(5) 在(4)和(5)中,函数χ{s<t}定义如下:χ{s<t}=(1,如果0≤ s<t<∞否则,当数字cH>0是由cH=vuut2HΓ给定的规范化常数时- HΓH类+Γ(2 -2H)。它来自(3)茅草(t,s)=ZTKH(t,u)KH(s,u)du。(6) (3)中的Volterra型表示被称为BH的Molˇcan Golosov表示(见[61],第135页)。更多详细信息和解释见【16、63、25】。备注1。如果H=,则过程bh是标准布朗运动。更精确地说,B=B。在这种情况下,对于所有0,K(t,s)=1≤ s≤ t型≤ T、 注意,公式(5)适用于h=。Riemann-Liouville分数布朗运动:对于0<H<1,Riemann-Liouville分数布朗运动定义为ht=Γ(H+)Zt(t-s) H类-dBs,t≥ 0。(7)该随机过程由L'evy在[52]中引入。(7)中的过程比分数布朗运动简单。然而,Riemann-Liouville分数布朗运动的增量缺乏平稳性。关于Rh过程的更多信息可以在[56,65]分数Ornstein-Uhlenbeck过程中找到:对于0<H<1且a>0,分数OrnsteinUhlenbeck过程由UHT=Zte给出-a(t-s) 胸径,t≥ 0(8)(见[9,46])。(8)中出现的随机积分可以使用分部积分公式和随机Fubini定理来定义。此给定值为BHt- 阿兹特-a(t-s) BHsds(例如,见【9】中的提案A.1)。因此,UHt=ZtbKH(t,s)dBs,0≤ t型≤ T、 (9)其中bkh(T,s)=KH(T,s)- 阿兹策-a(t-u) KH(美国)du,0≤ s<t≤ T、 (10)回想一下,我们用KH表示与分数布朗运动相关的核(参见(4)和(5))。公式(9)提供了过程UH的Volterra类型表示,而functionbKHin(10)是与UH相关的Volterra类型内核。我们的下一个目标是简要介绍分数随机波动率模型。
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2022-6-1 15:29:45
Comte和Renault的论文【13】中介绍了第一个具有随机波动性的连续时间分数模型。在文献[13]中,σ(x)=exandbB是分数OrnsteinUhlenbeck过程,具有Hurst参数H>(长时间的情况)。[10,11]中使用了相同的过程bb和更一般的函数σ。在文献[72]中,函数σ由σ(x)=eβ+kx给出,其中β和k是常数,而过程bb如下:bBt=δBHt公司- BHt公司-δ, t型≥ 在前面的等式中,常数δ>0被解释为观测时间标度,而过程b是分数噪声。文[1]介绍了一个分数阶模型,其中函数σ满足一定的有界性和可微性条件,而过程b是由Riemann-Liouville fBm驱动的Ornstein-Uhlenbeck过程。[37]和[38]分别介绍了不相关高斯和高斯自相似模型。在这种模型中,σ(x)=x |,而b是一般高斯过程([37]),或高斯自相似过程([38])。Gathereal、Jaisson和Rosenbaum在开创性的论文【31】中分析了波动性的高频时间序列。他们声称,波动率类似于fBm的指数,H大约等于0。1、在【5】中,引入了一个粗糙的Bergomi模型。这种模型的一个简单例子如下:σ(x)=exandbB等于0<H<的Riemann-Liouville fBm。研究该模型的其他论文有[43,44]。在[44]中使用的roughBergomi模型版本中,processbB是一个非中心的Riema nn-Liouville分馏布朗运动。本文只考虑中心Volterra型过程bb。
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2022-6-1 15:29:49
然而,在我们看来,对于具有非中心过程的分数模型bb,获得类似的结果应该是不困难的。在[26]中,函数σ满足全局H¨older条件,而B是0<H<的fBm。在[27]中,研究了一个粗糙模型,其中函数σ满足一定的光滑性和有界性条件,processbB是分馏布朗运动的Muravlev表示。[29,30]中考虑的粗糙模型使用光滑、有界且具有有界导数的函数σ,并使用缩放分数OrnsteinUlenbeck过程作为过程b。本文[6]讨论了粗糙随机波动模型,其中函数σ是光滑的,而可接受的过程bb是volterra型高斯过程。在一篇重要的论文[4]中,粗糙路径和正则结构被用来研究分数模型。[4]中使用的函数σ满足一定的光滑性条件,而过程bb是黎曼-刘维尔分数布朗运动。此外,本文[4]讨论了更复杂的分数模型。在[8]中,引入并研究了有趣的分数随机波动率模型。其中,对数波动率采用Cauchy p过程建模,即中心平稳高斯过程,自相关函数由a(t)给出=1+| t | 2α+1-β2α+1,t∈ R、 在哪里-< α<和β>0。在某种意义上,参数α描述了波动率的粗糙度,更准确地说,模型的粗糙度指数由H=2α+1给出。此外,参数β表征了模型的记忆特性。必须强调的是,在上述volatilitymodel中,粗糙度和记忆是解耦的。在更标准的随机波动率模型中,依赖于赫斯特参数H,这种解耦效应是不存在的。
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