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2022-06-11
英文标题:
《A Probabilistic Approach to Nonparametric Local Volatility》
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作者:
Martin Tegn\\\'er and Stephen Roberts
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最新提交年份:
2019
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英文摘要:
  The local volatility model is a widely used for pricing and hedging financial derivatives. While its main appeal is its capability of reproducing any given surface of observed option prices---it provides a perfect fit---the essential component is a latent function which can be uniquely determined only in the limit of infinite data. To (re)construct this function, numerous calibration methods have been suggested involving steps of interpolation and extrapolation, most often of parametric form and with point-estimate representations. We look at the calibration problem in a probabilistic framework with a nonparametric approach based on a Gaussian process prior. This immediately gives a way of encoding prior beliefs about the local volatility function and a hypothesis model which is highly flexible yet not prone to over-fitting. Besides providing a method for calibrating a (range of) point-estimate(s), we draw posterior inference from the distribution over local volatility. This leads to a better understanding of uncertainty associated with the calibration in particular, and with the model in general. Further, we infer dynamical properties of local volatility by augmenting the hypothesis space with a time dimension. Ideally, this provides predictive distributions not only locally, but also for entire surfaces forward in time. We apply our approach to S&P 500 market data.
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中文摘要:
局部波动率模型是一种广泛用于金融衍生品定价和对冲的模型。虽然它的主要吸引力在于它能够再现观察到的期权价格的任何给定表面——它提供了一个完美的拟合——但其基本组成部分是一个潜在函数,只有在无限数据的限制下才能唯一确定。为了(重新)构建该函数,已经提出了许多校准方法,包括插值和外推步骤,最常见的是参数形式和点估计表示。我们在基于高斯过程先验的非参数方法的概率框架下研究校准问题。这立即提供了一种编码有关局部波动率函数的先验信念的方法,以及一种高度灵活但不容易过度拟合的假设模型。除了提供校准点估计(范围)的方法外,我们还从局部波动率的分布中得出后验推断。这有助于更好地理解与校准相关的不确定性,尤其是与模型相关的不确定性。此外,我们通过增加假设空间的时间维度来推断局部波动的动力学性质。理想情况下,这不仅可以提供局部预测分布,还可以提供整个曲面的预测分布。我们将我们的方法应用于标准普尔500指数的市场数据。
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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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2022-6-11 10:49:00
非参数局部波动率的概率方法*英国牛津大学工程科学系斯蒂芬·罗伯茨(StephenRoberts)摘要局部波动率模型广泛用于金融衍生品的定价和对冲。虽然它的主要吸引力在于能够再现观察到的期权价格的任何给定表面,但它提供了一个完美的fit,其基本组成部分是一个潜在函数,只能在有限数据的限制下唯一确定。为了(重新)构建该函数,已经提出了许多校准方法,包括插值和外推步骤,最常见的是参数形式和点估计表示。我们在基于高斯过程先验的非参数方法的概率框架下研究校准问题。这立即提供了一种编码关于局部波动率函数的先验信念的方法,以及一种高度灵活但不容易过度拟合的假设模型。除了提供校准点估计(范围)的方法外,我们还从局部波动率的分布中得出后验推断。这有助于更好地理解与校准相关的不确定性,尤其是与模型相关的不确定性。此外,我们通过增加假设空间的时间维度来推断局部波动的动力学特性。理想情况下,这不仅可以提供局部预测分布,还可以提供整个曲面的预测分布。
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2022-6-11 10:49:03
我们将我们的方法应用于标准普尔500指数的市场数据。关键词:期权定价、局部波动性、概率推断、高斯过程模型。1简介在期权定价的背景下,Derman和Kani(1994)和Dupire(1994)提出的局部波动率模型非常著名,并且是基础Black-Scholes模型(Black和Scholes(1973)和Merton(1973))的多功能推广。从…起*收件人:martin。tegner@eng.ox.ac.uk.
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2022-6-11 10:49:06
我们感谢克里斯·奥茨、迈克·奥斯本和克里斯托夫·赖辛格的有益评论和讨论。履约【美元】1000150020002500到期【年】0.51.01.52.02.5买入/卖出价格【美元】01002000300400500●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------履约[美元]10001500到期[年]0.51.01.52.02.5本地波动率,MLE0.00.20.40.60.8图1:左:标普500看涨期权的市场价格:截至2010年1月4日收盘时的最佳出价-询价。
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2022-6-11 10:49:09
右图:通过优化所有局部波动点的平方价格误差(7),校准局部波动率面。曲面的误差与图3所示的最大后验估计值相同。后者是基础股票价格的恒定差异系数,波动率由当前时间和股票价格的函数代替,局部波动率函数。由于波动率有效地决定了一个差异模型如何对基础股票的期权定价,从单一维度参数到有限维度参数是一种战术性的举动:虽然Black-Scholes只完美地确定了一个观察到的期权价格,但局部波动率函数提供了灵活性,可以反映整个价格表面。杜皮尔的公式甚至为如何做到这一点提供了一个明确的方法。然而,如果能够获得所有行权日和到期日的期权价格的连续统,则潜在局部波动率函数只能唯一地检索。这里开始了局部波动率建模的挑战。对于可用于校准的离散和有限的市场价格集(图1,(左)说明了我们在本文中使用的一组数据),局部波动率建模相当于提出局部波动率函数的有限维近似值,以及详细说明如何将建议的模型校准到市场价格的例程。两种通常的方法似乎形成了共同的做法:一种是通过插值/外推方案处理可观察期权价格(或等效的隐含波动率),从而可以使用杜皮尔公式直接计算局部波动率(Kahal\'e(2004),Benko等人(2007),Fengler(2009),Fenglerand Hin(2011),Glaser和Heider(2012),仅举几个例子)。
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2022-6-11 10:49:12
或者,假设不可观测的局部波动率函数为参数化函数形式,并通过基于模型与市场差异的适当目标函数最小化,校准至市场价格(参见Jackson et al.(1999),Luo and Liu(2010),Andreasen and Huge(2011),Lipton and Sepp(2011),Reghai et al.(2012))。第一种方法的一个挑战是,它需要以无套利的方式将买入价格面相互关联。事实上,构建一种产生与观测数据一致的期权价格的插值方法本质上等同于构建(和估计)期权价格模型;所以我们回到了原点。此外,由此产生的局部波动率模型通常是非稳健和非光滑的,这两个问题都使这种方法下的进一步就业(对冲、定价、量化风险等)受到质疑(Cont(2010),Hirsa et al.(2003))。提出局部波动的函数形式并制定校准问题,作为针对模型到市场距离的方法之一,可能是一种更具吸引力的方法,即使它也面临设计适当模型的挑战。至于函数形式的参数数量,选择太少可能会导致参数不足的模型无法拟合市场数据。另一种极端情况是,选择尽可能多的参数作为观察期权价格会使问题的不适性变得严重:对于有限的市场数据,在某些目标下,最小模型到市场距离的解决方案是非均匀的,通常是非光滑和不稳定的。为了生动地说明这一点,图1(右)显示了一个局部波动率曲面,该曲面是通过对与市场数据相对应的曲面的所有点进行优化而获得的。最重要的是,优化问题并非微不足道。
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