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2022-06-14
英文标题:
《Multiscale Asymptotic Analysis for Portfolio Optimization under
  Stochastic Environment》
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作者:
Jean-Pierre Fouque, Ruimeng Hu
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最新提交年份:
2019
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英文摘要:
  Empirical studies indicate the presence of multi-scales in the volatility of underlying assets: a fast-scale on the order of days and a slow-scale on the order of months. In our previous works, we have studied the portfolio optimization problem in a Markovian setting under each single scale, the slow one in [Fouque and Hu, SIAM J. Control Optim., 55 (2017), 1990-2023], and the fast one in [Hu, Proceedings of IEEE CDC 2018, accepted]. This paper is dedicated to the analysis when the two scales coexist in a Markovian setting. We study the terminal wealth utility maximization problem when the volatility is driven by both fast- and slow-scale factors. We first propose a zeroth-order strategy, and rigorously establish the first order approximation of the associated problem value. This is done by analyzing the corresponding linear partial differential equation (PDE) via regular and singular perturbation techniques, as in the single-scale cases. Then, we show the asymptotic optimality of our proposed strategy within a specific family of admissible controls. Interestingly, we highlight that a pure PDE approach does not work in the multi-scale case and, instead, we use the so-called epsilon-martingale decomposition. This completes the analysis of portfolio optimization in both fast mean-reverting and slowly-varying Markovian stochastic environments.
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中文摘要:
实证研究表明,标的资产波动存在多个尺度:以天为单位的快速尺度和以月为单位的缓慢尺度。在我们之前的工作中,我们研究了每个单尺度下马尔可夫环境下的投资组合优化问题,【Fouke and Hu,SIAM J.Control Optim.,55(2017),1990-2023】中的慢速投资组合优化问题,以及【Hu,IEEE CDC 2018年会议录,接受】中的快速投资组合优化问题。本文致力于分析两种尺度在马尔可夫背景下共存的情况。我们研究了当波动率同时由快尺度和慢尺度因素驱动时的终端财富效用最大化问题。我们首先提出了一种零阶策略,并严格地建立了相关问题值的一阶近似。这是通过分析相应的线性偏微分方程(PDE)通过正则和奇异摄动技术实现的,就像在单尺度情况下一样。然后,我们在一个特定的容许控制族中证明了我们提出的策略的渐近最优性。有趣的是,我们强调,纯偏微分方程方法在多尺度情况下不起作用,相反,我们使用所谓的ε鞅分解。这就完成了快速均值回复和缓慢变化马尔可夫随机环境下的投资组合优化分析。
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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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一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Portfolio Management        项目组合管理
分类描述:Security selection and optimization, capital allocation, investment strategies and performance measurement
证券选择与优化、资本配置、投资策略与绩效评价
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2022-6-14 04:32:32
托卡斯特环境下投资组合优化的多尺度渐近分析Jean-Pierre Fouque*Ruimeng Hu+2019年9月4日摘要实证研究表明,标的资产波动存在多个尺度:以天为单位的快速尺度和以月为单位的缓慢尺度。在我们之前的工作中,我们研究了在马尔可夫环境下,在每个单一尺度下的投资组合优化问题,【Fouke and Hu,SIAM J.Control Optim.,55(2017),1990-2023】中的slowone,以及【Hu,2018 IEEE CDC会议录,5771-5776,2018】中的fast。本文致力于分析在马尔可夫背景下,两个尺度何时共存。我们研究了当波动率同时由快尺度和慢尺度因素驱动时的终端财富效用最大化问题。我们首先提出了一种归零策略,并严格建立了相关问题值的一阶近似值。这是通过在单尺度情况下,通过正则和奇异摄动技术分析相应的线性偏微分方程(PDE)来实现的。然后,我们通过将其性能与特定形式的可接受策略进行比较,证明了我们提出的策略的渐近最优性。有趣的是,我们强调,纯偏微分方程方法在多尺度情况下不起作用,相反,我们使用所谓的ε鞅分解。这就完成了在快速均值回复和缓慢变化的马尔可夫随机环境中对组合优化的分析。关键词:最优投资组合、多尺度随机波动性、渐近最优性、epsilo n-鞅分解、正则和奇异摄动1简介数学金融中的一个经典问题是投资者的消费和/或最终财富的效用最大化。
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2022-6-14 04:32:35
Mossin【19】和Samuelson【21】首次在离散时间框架中研究了这一点,Merton【17,18】首次在连续时间案例中研究了这一点。在梅尔顿的开创性工作中,基础资产遵循Black-Scholes(BS)模型,即收益率和波动率是常数,效用是某种类型的,例如,常数相对风险厌恶效用函数。提供了关于如何投资和/或消费的明确解决方案。后来,这一问题在va rioussettings和le vels of General中得到了广泛研究,例如,允许交易成本[16,12],提款限制[11,5,6],考虑价格影响[4],并将BS模型扩展到随机波动率[22,3,9,15]。本文从两个方向概括了默顿的工作。首先,观察单个资产配置中的时变风险规避[2],我们考虑一般效用函数。其次,在资产建模的直接过程中,我们使用了一个多尺度随机波动模型,与金融市场中股票价格波动的快速时间尺度(以天为单位)和缓慢时间尺度(以月为单位)的存在相一致【8】。在这种情况下,几十年来,人们对期权定价问题进行了渐近分析,其中应用了奇异和正则期权方法来推导有效的近似值;在这里,我们给出了R+上具有一般效用函数的非线性Merton问题的新结果。根据【8】中的建模,资产评估价格和随机因素的马尔可夫动态为:dSt=u(Yt,Zt)Stdt+σ(Yt,Zt)StdWt,dYt=b(Yt)dt+√a(Yt)dWYt,dZt=δc(Zt)dt+√δg(Zt)dWZt,*加利福尼亚大学统计与应用概率系,加利福尼亚州圣巴巴拉,93106-3110,fouque@pstat.ucsb.edu.
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2022-6-14 04:32:38
NSF拨款DMS-1814091支持的工作+纽约哥伦比亚大学统计系,邮编:10027-4690,rh2937@columbia.edu.where资产回报率u和波动率σ是两个因素的函数:快速标度因子Yt和低标度因子Zt。两个参数(,δ)<< 1很小,以捕捉这两个尺度,(Wt、WYt、WZt)是相关的布朗运动。第2节详细讨论了这种模式。固定时间范围T,我们对终端效用最大化问题感兴趣:supπE[U(XπT)],(1.1)其中一般效用U(·)满足假设2.5,Xπ是投资者在时间T的财富,由两部分组成:投资于风险集合St的资金,用π表示,其余部分XπT- π投入货币市场,赚取无风险利率。将π限制为自我融资策略(时间0后无异源存款或取款),为简单起见,假设r=0,Xπt如下:dXπt=πtu(Yt,Zt)dt+πtσ(Yt,Zt)dWt。(1.2)关注反馈策略,即让πt=π(t,Xπt,Yt,Zt),可以使用动态编程的方法来解决这个问题。其主要思想是将我们的原始问题(1.1)嵌入到一类更大的问题中,这些问题具有不同的开始时间t、初始财富x和两个因素(y,z)的初始水平,然后将所有这些问题与称为汉密尔顿-雅可比-贝尔曼(HJB)方程的偏微分方程联系起来。
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2022-6-14 04:32:41
为此,我们定义了值函数asV,δ(t,x,y,z)=supπ∈A,δE[U(XπT)| XπT=X,Yt=y,Zt=z],(1.3)用A,δ收集所有反馈容许控制:A,δ={π:πT≡ π(t,Xπt,Yt,Zt),Xπs≥ 0, s≥ t、 给定(Xπt,Yt,Zt)=(X,y,z)}。上标、δ强调了对通过YtandZt引入的两个小参数的依赖性。通常,根据假设,V,δ被描述为HJB方程(2.9)的经典解或粘度解,对于HJB方程(2.9),闭合d型解很少可用。在文献[9]中,假设存在经典解,通过奇异和正则摄动技术推导出形式一阶展开式:V,δ=V(0)+√v(1,0)+√δv(0,1)+v(2,0)+δv(0,2)+√δv(1,1)+···。(1.4)第2.2节将介绍v(0)、v(1,0)和v(0,1)的配方。请注意,即使在规范的电力效用情况下,上述展开也不严格,因为将问题线性化的disto-rtion变换[22]不适用于超过一个随机波动率因子。然而,他们推测[9,第4.2节],根据(1.4)中的前导阶项v(0)定义的零阶策略:π(0)=-λ(y,z)σ(y,z)v(0)x(t,x,z)v(0)xx(t,x,z),可以复制v,δ直到一阶校正,即与π(0)相关的值函数取形式v(0)+√v(1,0)+√δv(0,1)+o(√ +√δ).主要结果。本文的目标有两个:首先,我们对π(0)的上述断言进行了严格化。为此,我们分析了与π(0)相关的问题值所满足的线性P:Vπ(0),,δ:=EnU(Xπ(0)T)Xπ(0)t=X,Yt=y,Zt=zo,其中Xπ(0)在(1.2)中给出,其中π=π(0)。对于Vπ(0)、、δ,得到了严格的一阶近似,它与V(0)一致+√v(1,0)+√δv(0,1)。这导致了我们的第一个结果。定理1.1。
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2022-6-14 04:32:44
设v(0)、v(1,0)和v(0,1)是第2.2节中确定的v、δ在(1.4)中的启发式展开的系数函数。在假设2.5和2.3下,残差函数E(t,x,y,z)定义为bye(t,x,y,z):=Vπ(0),,δ(t,x,y,z)- v(0)(t,x,z)-√v(1,0)(t,x,z)-√对于所有(t,x,y,z),δv(0,1)(t,x,z)的阶数为+δ∈ [0,T]×R+×R×R,即| E(T,x,y,z)|≤ C(+δ),其中C可能依赖于(t,x,y,z),但不依赖于(,δ)。第3节将给出证明。其次,更重要的是,我们证明了π(0)outp执行某种形式的任何可容许策略。精确地说,对于一些过程eπt、eπ(1,0)t、eπ(0,1)t(不一定以反馈形式)和一些正幂α、β,我们将其性能与eπ,δ=eπ+αeπ(1,0)+Δβeπ(0,1),(1.5)进行了比较。为此,对于假设符合第4节和附录A的eπ、eπ(1,0)和eπ(0,1)的x选择,我们表示byeV,δ值过程:eV,δt=e{U(xπt)| Ft},π=eπ,δin(1.5),(1.6),Ft=σ(Ws,WYs,WZs,s≤ t) 。然后通过比较Vπ(0),,δ与V,δ的近似值,得到π(0)的渐近最优性。现在,我们将此结果总结如下。定理1.2。在假设2.5、2.3、4.1和A.1下,对于eπ、eπ(1,0)、eπ(0,1)、α、β的任何固定选择,土地满意度存在以下限制:l := lim(,δ)→0eV,δt- Vπ(0),,δ(t,Xt,Yt,Zt)√ +√δ≤ 也就是说,生成Vπ(0),,δ的策略π(0)在阶上的渐近性能更好√ +√δthan(1.5)中给出的策略eπ,δ。考虑这种形式的eπ,δ的原因如下。在温和的假设下,optimizerto问题(1.3),用π表示*, 存在【14】。虽然π*对(,δ)有明显的依赖性,当(,δ)为零时,它是否会收敛是未知的。
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