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2022-06-01
英文标题:
《A Direct Solution Method for Pricing Options in Regime-switching Models》
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作者:
Masahiko Egami, Rusudan Kevkhishvili
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最新提交年份:
2018
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英文摘要:
  Pricing financial or real options with arbitrary payoffs in regime-switching models is an important problem in finance. Mathematically, it is to solve, under certain standard assumptions, a general form of optimal stopping problems in regime-switching models. In this article, we reduce an optimal stopping problem with an arbitrary value function in a two-regime environment to a pair of optimal stopping problems without regime switching. We then propose a method for finding optimal stopping rules using the techniques available for non-switching problems. In contrast to other methods, our systematic solution procedure is more direct since we first obtain the explicit form of the value functions. In the end, we discuss an option pricing problem which may not be dealt with by the conventional methods, demonstrating the simplicity of our approach.
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中文摘要:
在制度转换模型中,具有任意收益的金融期权或实物期权的定价是金融学中的一个重要问题。从数学上讲,它是在某些标准假设下,解决状态切换模型中最优停止问题的一般形式。在本文中,我们将两个区域环境中具有任意值函数的最优停止问题归结为一对无区域切换的最优停止问题。然后,我们提出了一种使用可用于非切换问题的技术来寻找最优停止规则的方法。与其他方法相比,我们的系统求解过程更直接,因为我们首先获得了值函数的显式形式。最后,我们讨论了一个传统方法无法解决的期权定价问题,证明了我们方法的简单性。
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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 18:29:21
体制转换模型中期权定价的直接解法Smasahiko EGAMI和RUSUDAN KEVKHISHVILIABSTRACT。在制度转换模型中,具有任意收益的金融或实物期权定价是金融中的一个重要问题。从数学上讲,它是在一定的标准假设下,解决状态切换模型中最优停止问题的一般形式。在这篇文章中,我们将两个区域环境中具有任意值函数的最优停止问题归结为一对无区域切换的最优停止问题。然后,我们提出了一种使用可用于非切换问题的技术查找最佳停止规则的方法。与其他方法相比,我们的系统求解过程更直接,因为我们首先获得了值函数的显式形式。最后,我们讨论了一个传统方法无法解决的期权定价问题,证明了我们方法的含蓄性。关键词:最优停止、马尔可夫切换、扩散、凹度、永久期权JEL分类:C610、C630、G130、G300数学学科分类(2010):60G40、60J60、90C39、90C40MASAHIKO EGAMI:日本京都大学经济研究生院,Sakyo Ku,京都,606-8501。电子邮件:egami@econ.kyoto-u、 ac.jpRUSUDAN KEVKHISHVILI:日本京都大学经济研究生院,东京坂谷,606-8501。日本科学促进会研究员。电子邮件:keheisshuiri。鲁苏丹。73m@st.kyoto-u、 ac.jp1。引言制度转换模型早在20世纪70年代就引起了经济学家的兴趣,因为描述经济数据的参数会随着时间的推移而变化(参见H amilton[9])。
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2022-6-1 18:29:24
由于这个原因,区域切换也被纳入了最优停止问题中,使得潜在的扩散具有不同的参数,这些参数取决于区域。这种最优停止问题有各种各样的应用,例如公司金融中的期权定价和实物期权分析。分析具有区域切换的最优停止问题的值函数的一种方法是将其描述为相关Hamilton-Jacobi-Bellman方程的粘性解。例如,Pemy【18】将此方法用于状态切换L'evy过程的有限时间范围最优停止问题,而Leliu【15】分析了有限时间范围内状态相关的状态切换问题。此类研究使用数值格式来证明结果的应用,但并没有提供明确确定值函数的通用方法。BoyarchenkoFirst草稿中讨论了评估值函数的数值方法:2017年11月24日;本版本:2018年9月11日。这项工作的早期版本以“关于区域切换模型中线性ar扩散的最优停止问题”为题分发。第二作者部分得到了JSP KAKENHI Grant N umber JP 17J06948.2 EGAMI和KEVKHISHVILIand Levendorskiˇi【2】、Huang等人【10】、Babbin等人【1】的支持。另一种方法是通过构建最优策略来猜测解决方案,然后证明候选函数确实是一个值函数(例如,seeGuo和Zhang[8])。这种方法有时被称为“猜测和验证”方法。这种方法的成功取决于潜在的扩散过程和问题的回报函数;因此,存在着这种方法无法应用的问题。
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2022-6-1 18:29:27
因此,剩下的问题是推导出价值函数的通用表达式,并提出一种技术,用于显式评估一般类别的奖励函数和潜在扩散。在本文中,我们研究了满足线性增长条件的任意连续奖励函数的有限时间范围制度切换最优停止问题,这是文献中的一个标准假设(参见Pham[20,Sec.5.2])。我们将此问题简化为一对非切换问题,并对值函数进行了有效评估。这个想法值得在这里讨论。假设我们有两个状态i=1和i=2。状态变量X从X(1)切换到X(2),反之亦然(有关严格的问题公式,请参见第2节)。我们首先将该问题简化为几个一维问题,无需切换(第3.1小节)。因此,对于每个区域,状态空间I被划分为连续区域cian和停止区域ΓI,I=1,2。然后,定义A:=Γ∩Γ,A:=C∩Γ,A:=C∩Γ,A:=C∩C、 我们可以写∩Γ) ∪(C)∩Γ) ∪(C)∩Γ) ∪(C)∩C) =A∪A.∪A.∪A、 接下来,(1)我们以明确的方式描述问题的值函数(见第3.2和3.3小节)。利用可用的值函数的形式,我们提出了一种求解第4节最优停止问题的方法。具体地说,基于结果(1),(2),我们通过变换空间中的最小非负凹主元获得了每个区域中的值函数:Dayanik和Karatzas提出的非切换问题的方法【5】。由于(1)和(2),最优性的证明大大减少:我们意味着需要检查相关函数的某些几何性质。因此,我们的方法比较直接,不同于文献中关于状态切换最优停止的所谓“猜测和验证”方法。
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2022-6-1 18:29:30
由于我们的解决方案的直接性质,它不需要进行通常需要独创性才能证明某些不等式的硬分析,这些不等式被称为验证引理(参见,例如,Oksendal[17,Theorem10.4.1])。此外,该方法适用于参数满足Lipschitz和lineargrowth条件(第2.2节)的任何扩散和满足上述条件的任何连续奖励函数。因此,它可以应用于常规方法无法处理的问题。我们用制度转换模型中的有上限看涨期权的工作示例来演示第5节。应该注意的是,在Le和Wang【13】中也讨论了将状态切换问题简化为非切换问题的问题。他们考虑了具有区域切换几何布朗运动(GBM)的连续非递增非负凸支付函数的有限时间范围最优停止问题,并将该问题分解为一系列常数系数GBM过程的最优停止问题。Le和Wang【13】推导了一种迭代方法,用于逼近原始问题的值函数。他们的方法与我们的不同之处在于,我们将原始的状态切换最优停止问题转化为一对非切换问题,并显式找到解决方案。我们强调,这是一种新颖的方法。在我们的研究中,我们还处理了广泛的奖励函数和潜在的扩散。政权转换模型中期权定价的直接解法32。数学框架2.1。基本事实。让我们考虑概率空间(Ohm,F,P),其中Ohm 是随机经济的所有可能实现的集合,P是定义在F上的概率度量。我们用F={Ft}t表示≥0过滤满足通常条件,并考虑一个适用于F的规则时间均匀扩散过程X。
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2022-6-1 18:29:33
设px表示从X开始时与X相关的概率度量∈ 我X的状态空间为I=(l,r)∈ R、 在哪里l 和r都是自然边界。也就是说,X不能从开始或退出l 或r。我们假设X满足以下随机微分方程:dXt=u(Xt)dt+σ(Xt)dBtand X=X,其中B={Bt:t≥ 0}是标准布朗运动,u:I→ R和σ:I→ R+满足以下Lipschitz和线性增长条件(见Karatzas和Shreve【12,定理2.9,第5章】)|u(x)-u(y)|+|σ(x)-σ(y)|≤\'K | x-y |x、 y型∈I(2.1)u(x)+σ(x)≤ K1+x具有正常数K和K。第二个条件由第一个条件暗示。这些条件确保了给定初始条件的强解的存在性和唯一性。一维最优停车问题由(2.2)V(x)=supτ表示∈性别【e】-qτh(Xτ)],其中q>0,τ≥ 0,S是F和h的一组停止时间:(l,r)→ R是I上的连续Borel函数。为了回顾线性扩散最优停止的一般理论,我们陈述了一些基本事实:在过程X的连续函数v的微型生成器G中,gv(·)=limt↓0t(Ptv(·)-v(·)),其中Pti是X的转移半群。方程Gv-qv=0有两个基本解:ψq(·)和Дq(·)。我们将ψq(·)设为递增解,将ψq(·)设为递减解。它们是线性独立的正解,并且在乘法下唯一确定。众所周知,对于Hz:=inf{t≥0:Xt=z},Exe-qHz=ψq(x)ψq(z),x≤ z、 Дq(x)Дq(z),x>z。有关ψ(·)和Д(·)的完整特征,请参阅It^o和McKean【11,第4.6节】。现在让我们定义(x):=ψq(x)Дq(x),x∈ 我(2.3)那么F(·)是连续且严格递增的。
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