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2022-06-24
英文标题:
《An optimal transport problem with backward martingale constraints
  motivated by insider trading》
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作者:
Dmitry Kramkov and Yan Xu
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最新提交年份:
2019
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英文摘要:
  We study a single-period optimal transport problem on $\\mathbb{R}^2$ with a covariance-type cost function $c(x,y) = (x_1-y_1)(x_2-y_2)$ and a backward martingale constraint. We show that a transport plan $\\gamma$ is optimal if and only if there is a maximal monotone set $G$ that supports the $x$-marginal of $\\gamma$ and such that $c(x,y) = \\min_{z\\in G}c(z,y)$ for every $(x,y)$ in the support of $\\gamma$. We obtain sharp regularity conditions for the uniqueness of an optimal plan and for its representation in terms of a map. Our study is motivated by a variant of the classical Kyle model of insider trading from Rochet and Vila (1994).
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中文摘要:
我们研究了$\\ mathbb{R}^2$上的一个单周期最优运输问题,该问题具有协方差型成本函数$c(x,y)=(x\\u 1-y\\u 1)(x\\u 2-y\\u 2)$和后向鞅约束。我们证明了运输计划$\\ gamma$是最优的,当且仅当存在一个最大单调集$\\ gamma$支持$\\ gamma$的$\\ x$-边际,并且在$\\ gamma$的支持下,每$(x,y)$的$\\ c(z,y)$中$\\ c(x,y)=\\ min\\uz{in G}c(z,y)$。我们得到了最优规划唯一性及其在映射中表示的尖锐正则性条件。我们的研究是基于Rochet和Vila(1994)的经典Kyle内幕交易模型的一个变体。
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分类信息:

一级分类:Mathematics        数学
二级分类:Probability        概率
分类描述:Theory and applications of probability and stochastic processes: e.g. central limit theorems, large deviations, stochastic differential equations, models from statistical mechanics, queuing theory
概率论与随机过程的理论与应用:例如中心极限定理,大偏差,随机微分方程,统计力学模型,排队论
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一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Trading and Market Microstructure        交易与市场微观结构
分类描述:Market microstructure, liquidity, exchange and auction design, automated trading, agent-based modeling and market-making
市场微观结构,流动性,交易和拍卖设计,自动化交易,基于代理的建模和做市
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2022-6-24 03:26:19
基于内幕交易的后向鞅约束下的最优运输问题。德米特里·克拉姆科夫*Yan Xu+2019年6月11日摘要我们研究了Rwitha协方差型成本函数c(x,y)=(x)上的单周期最优运输问题- y) (十)- y) 反向鞅约束。我们证明了一个传输计划γ是等时的当且仅当存在一个极大单调集G,它支持γ的x-边际,并且使得c(x,y)=minz∈Gc(z,y)预测(x,y)∈ 补充γ。我们得到了最优规划的唯一性及其用amap表示的尖锐正则条件。我们的研究是基于Rochet和Vila(1994)的经典Kyle内幕交易模型的变体。关键词:鞅最优输运,凯尔均衡。AMS主题分类(2010):60G42、91B24、91B52.1简介(Ohm, F、 P)是一个概率空间,Y=(Y,Y)是一个具有有限秒矩的二维随机变量:Y∈ L(Ohm, F、 P)。我们的目标是在X上最小化E(c(X,Y))∈ X(Y),(1)对于成本函数c(X,Y)=(X- y) (十)- y) ,x,y∈ R、 由Y可测随机变量X=(X,X)组成的域X(Y)*卡内基梅隆大学数学科学系,美国宾夕法尼亚州匹兹堡福布斯大道5000号,15213-3890。电子邮件:kramkov@cmu.edu+卡内基梅隆大学数学科学系,美国宾夕法尼亚州匹兹堡福布斯大道5000号,15213-3890。电子邮件:yanx1@andrew.cmu.edusuch(X,Y)处的th是一个鞅:E(Y | X)=X。X上Y可测性约束的放松导致了最优输运问题:minimizeZc(X,Y)dγoverγ∈ Γ(ν),(2)其中,ν=定律(Y)和Γ(ν)是R×rth上的概率测度γ=γ(dx,dy)的族,它们以ν作为其Y-边缘:γ(R,dy)=ν(dy),并从正则过程中得出一个鞅:γ(Y | x)=x。
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2022-6-24 03:26:23
考虑到鞅约束,问题(2)允许一个等价的公式:maximizezz2dγoverγ∈ 因此,Γ(ν)与经典的Fr'echet-Hoeff-ding不等式和Wasserstein 2-距离有着天然的联系。问题(2)呈现出一种后向结构,即初始边缘u(dx)=γ(dx,R)是解的一部分。在这方面,它不同于Beiglb¨ock和Juillet(2016)、Beiglb¨ock等人(2017)、Henry Labord'ere an d Touzi(2016)和Ghoussou b等人(2019)中的“标准”单周期鞅运输问题,其中首字母和末端边缘都是固定的。我们指出,对于我们的成本函数C(x,y)=(x-y) (十)-y) ,标准问题很简单,因为每个鞅测度γ=γ(dx,dy),且给定的边缘u=u(dx)和ν=ν(dy)产生相同的平均成本:Zc(x,y)dγ=Zyydν-Zxxdu。我们的工作是由金融经济学的classicalKyle(1985)与Insider的均衡所推动的。更准确地说,我们考虑了Rochet和Vila(1994)的模型,其中内幕人士观察到风险y资产的终值V和噪音交易者的订单流量U;详见第6节。设Y=(U,V)我们在定理6.3中建立了(1)平衡点的存在与最优映射X的存在之间的等价性,使得γ=定律(X,Y)是(2)的最优规划。此外,X=(R,S)的组成部分自然被确定为均衡的总阶R和价格S。据我们所知,凯尔均衡和鞅最优运输之间的联系是新的。本文的主要结果是定理2.2和d 4.6。
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2022-6-24 03:26:26
在定理2.2中,我们证明了(2)的最优规划的存在性,并刻画了其支持度。我们证明γ∈ 当且在ly上,如果Rth中存在一个最大单调集G,该单调集G支持γ的x-边缘,并且C(x,y)=φG(y),infz∈Gc(z,y),(x,y)∈ 补充γ。(3) 几何上,γ的支撑具有双曲正切性质:它连接y 6∈ G到x∈ G、 被双曲线所触动=z∈ R: c(y,z)=φG(y)=z∈ R: z=y+φG(y)z- y;见图1。令人惊讶的是,作为(3)的结果,最优规划γ具有经典无约束问题s解的性质。根据推论2.3,γ的x-边缘是第一和第二坐标之间的Fr'echet-Hoe-ffing耦合,而根据推论2.5,γ是其x-和y-边缘之间的经典最优耦合。在定理3.2中,我们证明了(3)中的集G是对偶问题的解:G上的最大化zφGdν∈ M、 (4)其中M是R中所有M-极大单调集的族,且primaland对偶问题(2)和(4)具有相同的值。双重问题出现在(Rochet和Vila,1994年,公式(2.3)),其中G代表定价规则的图形。当ν=定律(Y)具有高斯分布或更普遍的椭圆等高分布时,G成为具有严格正斜率的线;参见示例5.1。在T heorem4.1中,我们证明了最优地图和规划问题(1)和(2)具有相同的值,前提是ν是无原子的。结果与Pratelli(2007)对经典u约束情况的结果相似。定理4.5在ν使严格递减Lipschitz函数的图的质量为零的条件下,得到了(1)的最优映射X的存在性,该映射可导出(2)的最优规划γ=定律(X,Y)。
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2022-6-24 03:26:29
该假设弱于Brenier定理的标准正则性条件,参见(Ambrosio和Gigli,2013,定理1.26),该定理要求ν为Lipschitz函数图的旋转指定零质量。我们的第二个主要结果,定理4.6,建立了(1)和(2)的解的唯一性,此外,如果Yand-Yarecontinuous的(一维)分布函数。例5.2和5.3表明定理4.1和4.5的条件是尖锐的。将定理4.5和4.6应用于Rochet和Vila(1994)的模型,得出了平衡存在和唯一的充分条件,如定理6.7所述。这些假设推广了thosein Rochet和Vila(1994),其中要求Y=(U,V)具有连续紧支撑密度。Rochet和Vila(1994)处理对偶问题(4),并依赖于Hausd或Off拓扑赋予的闭合图形对应空间的性质。最后,附录A包含了Wasserstein空间的密度结果,对此我们无法找到现成的参考,而Appen dixB从(3)收集了函数φgf的性质。2一个后向鞅最优运输问题我们用P(Rd)表示具有单位秒矩的Borel概率测度族,用B(Rd)表示Rd上的Borelσ-代数。对于Rd上的Borel概率测度eu,一个u-可积m维Borel函数f=(f,…,fm),一个n维Borel函数g=(g,…,gn),旋转u(f | g)表示给定g的条件期望的m维向量,在u下:u(f | g)=(u(f | g,…,gn),u(fm | g,…,gn))。类似地,Rfdu=(Rfdu,…,Rfmdu)。我们在R=R×Ras(x,y)中找到一个点,其中x=(x,x)和y=(y,y)属于R,并且认为tx和y是正则二维过程的初值和终值。设ν=ν(dy)∈ P(R)。
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2022-6-24 03:26:32
我们用Γ(ν)表示概率测度族γ=γ(dx,dy)∈ 具有ν的P(R×R)作为其y-边缘,并使正则过程成为m-artin gale:Γ(ν),γ ∈ P(R×R):γ(R,dy)=ν(dy)和γ(y | x)=x.我们的目标是在γ上tominimizeZc(x,y)dγ∈ Γ(ν)(5)对于协方差型成本函数c(x,y)=(x- y) (十)- y) ,x,y∈ 问题(5)属于一类具有后向鞅约束的最优运输问题,从这个意义上说,初始x-边际是解的一部分。正如我们将在第6节中看到的那样,在研究内部人的凯尔型均衡时,自然会出现这样的问题。备注2.1。问题(5)包含几个等效公式。例如,它的解与其中的解相同,其中wemaximizexxdγ大于γ∈ Γ(ν). (6) 该调整来自标识YZc(x,y)dγ=Z(x- y) (十)- y) dγ=Z(yy- xx)dγ=Zyydν-Zxxdγ,其中第二个等式由γ的鞅性质决定∈ Γ(ν).对于Rdwe上的Borel概率测度γ,由suppγ定义其支撑,即具有完全测度的最小闭集。我们记得,一组G Ris单调ifc(r,s)=(r- s) (r)- (s)≥ 0,r,s∈ G、 如果单调集G不是amonotone集的适当子集(或str-ict),则它是最大的。我们用M表示r中的极大单调集族。众所周知,G∈ M当且仅当G是R上真闭凸函数的次微分图。对于G∈ 我们定义了一个函数φG(y),infx∈Gc(x,y)=infx∈G(x- y) (十)- y) ,y∈ R、 这些函数φgw将在我们的研究中发挥关键作用。附录B中收集了它们的特性。特别地,引理B.1指出φgtakesvalue在[-∞, 0]和G=x个∈ R: φG(x)=0.本文的主要结果是定理2.2和4.6。定理2.2证明了(5)的最优规划γ的存在性,并给出了它的支撑结构。定理4.6包含唯一性结果。定理2.2。Letν∈ P(R)。
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