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2025 57
2022-06-11
英文标题:
《A volatility-of-volatility expansion of the option prices in the SABR
  stochastic volatility model》
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作者:
Olesya Grishchenko, Xiao Han, Victor Nistor
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最新提交年份:
2018
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英文摘要:
  We propose a general, very fast method to quickly approximate the solution of a parabolic Partial Differential Equation (PDEs) with explicit formulas. Our method also provides equaly fast approximations of the derivatives of the solution, which is a challenge for many other methods. Our approach is based on a computable series expansion in terms of a \"small\" parameter. As an example, we treat in detail the important case of the SABR PDE for $\\beta = 1$, namely $\\partial_{\\tau}u = \\sigma^2 \\big [ \\frac{1}{2} (\\partial^2_xu - \\partial_xu) + \\nu \\rho \\partial_x\\partial_\\sigma u + \\frac{1}{2} \\nu^2 \\partial^2_\\sigma u \\, \\big ] + \\kappa (\\theta - \\sigma) \\partial_\\sigma$, by choosing $\\nu$ as small parameter. This yields $u = u_0 + \\nu u_1 + \\nu^2 u_2 + \\ldots$, with $u_j$ independent of $\\nu$. The terms $u_j$ are explicitly computable, which is also a challenge for many other, related methods. Truncating this expansion leads to computable approximations of $u$ that are in \"closed form,\" and hence can be evaluated very quickly. Most of the other related methods use the \"time\" $\\tau$ as a small parameter. The advantage of our method is that it leads to shorter and hence easier to determine and to generalize formulas. We obtain also an explicit expansion for the implied volatility in the SABR model in terms of $\\nu$, similar to Hagan\'s formula, but including also the {\\em mean reverting term.} We provide several numerical tests that show the performance of our method. In particular, we compare our formula to the one due to Hagan. Our results also behave well when used for actual market data and show the mean reverting property of the volatility.
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中文摘要:
我们提出了一种用显式公式快速逼近抛物型偏微分方程(PDEs)解的通用快速方法。我们的方法还提供了解的导数的快速近似,这对许多其他方法来说是一个挑战。我们的方法基于“小”参数的可计算级数展开。作为一个例子,我们详细讨论了SABR PDE的重要情况,即$\\ beta=1$,即$\\部分{\\ tau}u=\\ sigma^2 \\大[\\ frac{1}{2}(\\部分^ 2\\u xu-\\部分{xu)+\\ nu \\ rho \\部分{x \\部分{sigma u+\\ frac{1}{2 \\ sigma u\\,\\大]+\\ kappa(\\ theta-\\ sigma)\\部分{\\ sigma,sigma通过选择$\\nu$作为小参数。这将产生$u=u\\u 0+\\nu u\\u 1+\\nu^2 u\\u 2+\\ldots$,其中$u\\u j$独立于$\\nu$。术语$u\\u j$是可显式计算的,这对许多其他相关方法也是一个挑战。截断此扩展将导致以“闭合形式”计算的美元近似值,因此可以非常快速地进行计算。大多数其他相关方法使用“time”$\\tau$作为一个小参数。我们的方法的优点是,它缩短了计算时间,因此更容易确定和推广公式。我们还获得了SABR模型中隐含波动率的显式扩展,以美元为单位,类似于Hagan公式,但也包括{em均值回复项。}我们提供了几个数值试验,证明了我们方法的性能。特别是,我们将我们的公式与哈根公式进行比较。当用于实际市场数据时,我们的结果也表现良好,并显示了波动率的均值回复特性。
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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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一级分类:Mathematics        数学
二级分类:Analysis of PDEs        偏微分方程分析
分类描述:Existence and uniqueness, boundary conditions, linear and non-linear operators, stability, soliton theory, integrable PDE\'s, conservation laws, qualitative dynamics
存在唯一性,边界条件,线性和非线性算子,稳定性,孤子理论,可积偏微分方程,守恒律,定性动力学
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一级分类:Mathematics        数学
二级分类:Numerical Analysis        数值分析
分类描述:Numerical algorithms for problems in analysis and algebra, scientific computation
分析和代数问题的数值算法,科学计算
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2022-6-11 07:59:21
SABR随机波动率模型中期权价格的波动性-波动性扩展Olesya GRISHCHENKO、XIAO HAN和VICTOR NISTORAbstract。我们提出了一种用显式公式快速逼近抛物型偏微分方程(PDEs)解的通用快速方法。我们的方法也提供了解导数的快速近似,这对许多其他方法来说是一个挑战。我们的方法基于“小”参数的可计算级数展开。作为一个例子,我们详细讨论了SABR-PD Eforβ=1的重要情况,即τu=σ(徐- xu)+νρx个σu+νσu+κ(θ - σ)σ、 选择ν作为小参数。这将产生u=u+νu+νu+。,与ν相关。术语ujare是显式可计算的,这对于许多其他相关方法也是一个挑战。截断此展开式将导致u的可计算近似值处于“闭合形式”,因此可以非常快速地进行计算。大多数其他相关方法使用“时间”τ作为一个小参数。我们的方法的优点是,它会导致水平,因此更容易确定和推广公式。我们还获得了SABR模型中隐含波动率的一个显式展开式,与Hagan公式类似,但也包括均值回复te rm。我们提供了几个数值试验,证明了我们方法的性能。特别是,我们将我们的公式与哈根公式进行比较。当用于实际市场数据时,我们的结果也很好,并显示了波动率的均值回复特性。产生数学问题的内容:λSABR PDE方法、历史和主要结果4论文内容的实践动机71。Duhamel-Dyson微扰级数展开81.1。一般结果:Duhamel和Campbell Haus Dorff-Backerformulas 81.2。
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2022-6-11 07:59:24
SABR 101.3的换向器计算。ν101.4幂的扩展。Bj的符号公式,j=1,2。111.5. 加热内核和卷积131.6。不同操作器的计算Gj1.7。关于实施的备注17本文中表达的观点是作者的观点,并不一定反映美联储理事会或美联储系统内任何其他个人的观点。手稿可从http://www.math.psu.edu/nistor/.2O.GRISHCHENKO、X.HAN和V.NISTOR2。应用:导数和隐含效用的近似182.1。导数的近似值182.2。隐含波动率193。模型校准和市场测试203.1。数据说明203.2。方法203.3的一般说明。第一类市场数据测试:隐含波动率213.4。第二类市场数据测试:实际价格233.5。第三类市场数据测试:原木价格244。数值试验254.1。近似值的剩余值:在PDE 254.2中替换。我们的公式隐含波动率与Hagan公式数据264.3的比较。蒙特卡罗模拟274.4。与有限差分近似解275的比较。方法315.1的扩展。平均回复波动率为325.2的对数正态模型。SABR模型(含一般β)34参考文献35简介我们提出了一种新的、通用的、非迭代的方法,通过构造抛物型偏微分方程解的闭式近似公式,快速逼近合适的抛物型偏微分方程。除了速度非常快之外,我们的方法还有一个优点,即它可以用来近似溶液的衍生物。
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2022-6-11 07:59:27
在坚果壳中,我们的方法是首先使用Dyson摄动级数将抛物型偏微分方程的解u展开为一个“小”参数,然后显式计算级数展开的项。Dyson级数展开长期以来一直用于计算;我们的成果是实现了具有可计算项的sucha级数。我们的方法扩展了[10,14,35]中设计和使用的一般微扰型方法的范围。我们通过提供SABR偏微分方程(PDE)解u的闭合形式近似,以及期权定价中出现的平均re版本(λSABR模型),来说明我们的方法。能够在SABR PDE中处理平均回归项是我们方法的另一个优点。而在上述论文中,小参数是时间,在本文中,小参数是“波动率的波动率”参数ν(见方程(1))。这使我们的方法与以前使用序列扩展的方法不同,但也有区别[27、31、32、33、49、44、54]。Dyson微扰级数展开式是通过迭代Duhamel公式得到的,因此我们将其称为Duhamel-Dyson微扰级数展开式。下面是关于早期结果的更多信息,特别是关于Duhamel-Dyson微扰级数展开。我们对获得具体结果感兴趣,因此我们尽量减少理论上的考虑(包括证明),而不是SABR 3的体积展开,仔细解释我们的方法并尽快获得我们的公式,然后进行数值测试。数学问题:λSABR偏微分方程。
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2022-6-11 07:59:30
虽然我们的方法很一般,但由于我们想通过明确的结果来说明和测试我们的方法,所以我们将主要集中在本文中的PDE(1)(τu=σ(徐-xu)+νρx个σu+νσu+ κ(θ - σ)σu(x,σ,0)=v(x,σ)。通过使用变量x=ln(Sert)和τ=T的变化,从通常的SABR PDE【31,32】中获得该PDE- t、 通过选择β=1,并包括标准平均值恢复项κ(θ-σ)σ. 我们将使用λSABR PDE一词来表示方程(1)。当k=0时,我们也将使用术语SABR PDE。为了建立我们的微扰方法,我们将κ=νκ写为so-me-dparameterκ。也就是说,我们认为s相同阶的κ为ν。因此,当ν=0时,SABR PDE降低为正向Black-Scholes PDE(对于正向价格,x=ln(Serτ))(2)τu-σ(x个- x) u=0。(此处τ=T- t) 。如果是Black-Scholes方程的解,我们的方法提供了(3)u=u+νu+νu+…+形式的展开式νkuk+O(νk+1)。对于方程(1)中的一般初始数据v,可以使用v相对于格林函数的积分计算术语Ujc,但这并不完全明确(见备注1.7和1.10)。为了获得完全明确(或“闭合形式”)的结果,我们将初始条件v(x,σ)=u(x,σ,0)具体化为实践中感兴趣的条件,即v=h,由(4)h(x,σ)=ex给出- K |+:=最大值{ex- K、 0}。对于该初始数据,我们还使用u=FSA(S,K,ν,σ,ρ,τ)来表示λSABR PDE方程(1)的解。设FBSbe为Black-Scholes公式(orfunction),它是初始数据为h=| ex的Black-Scholes偏微分方程的解- K |+。因此,(5)FSA(S,K,0,σ,ρ,τ)=FBS(S,K,σ,τ),FBS(S,K,σ,τ)可根据累积正态分布函数N显式计算。对于初始条件v=h,展开式(3)变为(6)FSA(S,K,ν,σ,ρ,τ)=FBS(S,K,σ,τ)+νF+νF+。
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2022-6-11 07:59:33
+νkFk+O(νk+1)。我们的主要结果之一是提供一种方法来显式计算此展开式的系数Fjin。因此,原则上,我们得到了溶液FSA的闭式近似。我们通过计算为Fand F提供了显式、闭式公式。这导致了u=fsa的显式、闭式近似,其误差或阶数为O(ν)。另请参见下一小节,以获得对我们结果更精确和完整的描述。与通常的迭代数值方法不同,我们基于闭式解的方法具有有限的预见性,因此应用范围有限(小ν,而不是太大τ)。然而,O.GRISHCHENKO、X.HAN和V.NISTORwe使用我们的方法获得的显式闭合d型公式在金融应用中受到青睐,在这些应用中,不需要很高的精度,但重要的是要有非常快速、易于实现的方法。在这些应用中,FSA(S,K,ν,σ,ρ,τ)表示在SABR模型中具有行使K、波动率σ和到期时间τ的欧洲看涨期权的无套利远期价格。然而,我们也可以对我们的方法进行适当的修改,以获得具有任意预定精度的近似解和任何初始数据。这使用了时间上高阶的λSABR PDE的格林函数的n近似值,并结合了[10,14]中使用的自举过程。然而,bootstrap过程是迭代的,它依赖于数值积分和时间离散,这会增加其成本,并且不再显式。见备注1.7和1.10。
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