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2022-06-24
英文标题:
《Stochastic PDEs for large portfolios with general mean-reverting
  volatility processes》
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作者:
Ben Hambly and Nikolaos Kolliopoulos
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最新提交年份:
2021
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英文摘要:
  In this article we consider a structural stochastic volatility model for the loss from a large portfolio. Both the asset value and the volatility processes are correlated through systemic Brownian motions, and the second ones are picked from a class of general mean-reverting diffusions. We prove that our system converges as the portfolio becomes large and, when the vol-of-vol function satisfies certain regularity and boundedness conditions, the limit of the empirical measure process has a density given in terms of a solution to a stochastic initial-boundary value problem on a half-space. The problem is defined in a special weighted Sobolev space. A good regularity result is established for solutions to this problem, and then we show that there exists a unique solution. In contrast to the CIR volatility setting covered by the existing literature, our results hold even when the systemic Brownian motions are taken to be correlated.
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中文摘要:
在本文中,我们考虑一个大型投资组合损失的结构随机波动率模型。资产价值和波动过程都通过系统布朗运动进行关联,第二个过程从一类广义均值回复扩散中选取。我们证明了当投资组合变大时,我们的系统收敛,并且当vol-of-vol函数满足一定的正则性和有界性条件时,经验测度过程的极限有一个密度,该密度由半空间上随机初边值问题的解给出。该问题定义在一个特殊的加权Sobolev空间中。对该问题的解建立了一个很好的正则性结果,并证明了存在唯一解。与现有文献中涵盖的CIR波动率设置相反,即使系统布朗运动被认为是相关的,我们的结果仍然成立。
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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: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: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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一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Pricing of Securities        证券定价
分类描述:Valuation and hedging of financial securities, their derivatives, and structured products
金融证券及其衍生产品和结构化产品的估值和套期保值
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一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Risk Management        风险管理
分类描述:Measurement and management of financial risks in trading, banking, insurance, corporate and other applications
衡量和管理贸易、银行、保险、企业和其他应用中的金融风险
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全部回复
2022-6-24 04:32:23
具有一般均值回复波动率过程的大型投资组合的随机偏微分方程Ben Hambly*和Nikolaos Kolliopoulos+牛津大学数学研究所,卡内基梅隆大学数学科学系,2021年10月6日摘要本文考虑一个大型投资组合损失的结构随机波动率模型。资产价值和波动过程都通过系统布朗运动进行关联,第二个过程是从一类一般平均波动差异中选取的。我们证明,我们的系统随着投资组合变大而收敛,并且当vol-of-vol函数满足一定的正则性和有界性条件时,经验测度过程的极限具有密度,这是根据半空间上随机初边值问题的解给出的。该问题定义在一个特殊的加权Sobolev空间中。对该问题的解给出了一个很好的正则性结果,并证明了存在唯一解。与现有文献中涵盖的CIR波动率设置相反,即使系统布朗运动被校正,我们的结果仍然成立。1简介大型信贷组合建模中的一个关键数量是损失过程,即违约资产的比例随时间的变化。这是信用指数[5,27]和许多资产支持证券[1]以及系统性风险模型[23,15]定价所需的关键要素。在许多情况下,信贷组合使用结构模型,其中资产的价值被建模为粒子位置,以实现相关SDE系统,当资产价值达到较低边界时,资产将违约。资产价值由其自身的特殊噪音和模拟宏观经济对整个系统影响的常见系统噪音驱动。
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2022-6-24 04:32:26
通过考虑经验测量,可以捕捉w孔组合的演变,尤其是损失过程的演变。当资产数量趋于完整时,取其极限值,对特殊噪声进行平均,并用半空间中系统噪声驱动的SPDE来描述经验测度的渐近行为。使用SPDE而不是有限的投资组合经验度量可以更好地理解模型,也可以降低计算成本*牛津大学数学研究所,电子邮件:hambly@maths.ox.ac.uk+卡内基梅隆大学数学科学系,电子邮件:nkolliop@andrew.cmu.edu(通讯作者)不需要模拟特殊的布朗路径。对大型投资组合中的信用风险进行建模的其他方法也可以对相互作用的粒子系统进行渐近分析,包括使用简化的f型模型,其中每个粒子的位置描述了资产的违约强度【8、9、30】。本文研究了一类具有随机波动性的结构性信贷投资组合模型,对于这类模型,可以通过求解相应的极限值来估计大型投资组合限额中损失过程的值,即资产数量趋于一致的限额。文献[5]研究了大型信贷组合的单一常数波动率结构模型,并将文献[13]中的d推广到任意两种资产价值的相关性取决于总损失的情况。[11]中引入了这种包含随机波动性的模型,其中波动性被建模为循环过程。
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2022-6-24 04:32:29
然而,在这项工作中,在最近的勘误表[12]中进行了一些重大更正之后,即使我们能够证明满足半空间SPDE的经验测度极限的可积密度的存在,也无法建立Sobolev正则性和一些边界条件,除非我们将驱动值过程和波动率的系统噪声视为不相关,这不是一个非常现实的假设。此外,即使有一些加权Sobolev正则性和在边界处消失的条件,我们也无法证明SP DE解的唯一性。在本文中,我们将这一工作适用于不同类别的随机波动率模型,其中包含了广泛使用的Ornstein-Uhlenbeck模型以及其他可能感兴趣的模型,并导致了一个适定的随机初边值问题,无需施加任何非现实条件。最后一个对于成功实现这类模型很重要,而需要使用的加权Sobolev空间中的分析从数学角度来看是新颖而有趣的。在随机波动率结构大型投资组合模型的最一般形式中,我们有N个信贷风险as集合,其中第i个as集合的值过程Ai满足SDEsdAit=Aituidt+Aith系统σit第一季度- ρ1,idWit+ρ1,idWt, 0≤ t型≤ Tidσit=ki(θi- σit)dt+ξiqσit第一季度-ρ2,idBit+ρ2,idBt, t型≥ 0Ait=bi,t>Ti(Ai,σi)=(Ai,σi),(1.1)对于所有i∈ {1, 2, . . .
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2022-6-24 04:32:32
,N},其中Ti:=inf{t≥ 0:Ait=bi}建模i-thasset的默认时间,a,a。。。,aNandσ,σ。。。,σn分别是资产价值的初始值和波动率,bi≤ Ai是第i项资产价值的默认屏障,Ci=(ki,θi,ξi,ri,ρ1,i,ρ2,i)是第i项资产价值过程各种参数的向量,h和q是具有足够规律性的函数,Wt,Bt。。。,WNt,bntarestard标准布朗运动。显然,wt和bt用于捕获systemicrisk,而witandbitfor i≥ 1表示由于某些特质,第i项资产价值的随机变动。我们假设bi、(ai,σi)和Ciare不依赖于每个i的一些适当分布,布朗运动独立于每个ai,σi和Ci,在布朗运动中,只有wt和bt允许具有非零相关性。接下来,我们考虑相应的对数标度粒子系统,它是通过设置Xit获得的=在Ait中- ln bi公司在(1.1)中,并使用伊藤公式推导出以下等效的SDEsdXit系统=国际扶轮社-h(σit)dt+h(σit)第一季度-ρ1,idWit+ρ1,idWt, 0≤ t型≤ Tidσit=ki(θi- σit)dt+ξiq1-ρ2,iqσitdBit+ξiρ2,iqσitdBt,t≥ 0Xit=0,t>Ti(Xi,σi)=(Xi,σi),(1.2)表示i∈ {1,2,…,N},其中xi=ln人工智能- ln bi公司≥ 0和Ti=inf{t≥ 0:Xit=0}1.≤ 我≤ N、 流程XI通常被认为是i-thasset违约的距离。我们将研究大型投资组合限额(即限额为N-→ ∞) 对上述相互作用粒子系统的经验测量。为此,我们考虑Vnt=NNXi=1δXit,σit,(1.3)给出的经验测量过程及其对(0,∞) x R由vn1给出,t=NNXi=1δXit,σitI{Ti>t},(1.4)表示t≥ 0
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2022-6-24 04:32:36
VNTI的总质量始终等于1,而VN2的总质量,t:=vNt- vN1是我们投资组合的损失过程,其价值在[0,1]中。我们将看到【11】中针对CIR波动率的收敛结果(其中q(z))=√z) 一般情况下也适用。也就是说,对于包含在由初始数据生成的σ-代数中的一些σ-代数G,我们有两个-→ vt=PXt,σt∈ ·|W·,B·,GandvN1,t-→ v1,t=PXt,σt∈ ·, T> T | W·,B·,G弱为N-→ ∞, 对于所有t≥ 0,P-几乎可以肯定。然后我们可以再次写下v1,t=Evt,C(·)| W·,B·,G其中我们定义vt,C(·,):=PXt,σt∈ ·, T> T | W·、B·、C、G. 现在给定系数向量C的值,如果测量值过程vt,C(·,)有密度ut,C,它将满足S PDEut,C(x,y)=u(x,y)-Zt公司r-h(y)(美国,C(x,y))xds-Ztk(θ- y) (us,C(x,y))yds+Zth(y)(us,C(x,y))xxds+ξZtq(y)us,C(x,y)y yds+ξρρ1,1ρ2,1Zt(h(y)q(y)us,C(x,y))xyds-ρ1,1Zth(y)(us,C(x,y))xdWs-ξρ2,1Zt(q(y)ut,C(x,y))ydBs,(1.5)在R+×R中的一些弱意义上,其中uis是初始密度,ρ:=rdwsdbs是wt和Bt之间的相关系数。如[11]中所述,目的是推导x轴上的一些边界条件=0,因此我们可以求解系数向量C的随机样本{C,C,…,cn}的上半空间spd,然后从limn近似损失过程→∞vNt({0}×R)=1- 画→∞vN1,t(R)=1-EZ∞ZRut,C(x,y)dxdy,| W·,B·,G≈ 1.-nnXi=1Z∞ZRut,ci(x,y)dxdy。(1.6)可用于定价CDO份额,其收益是该损失过程的分段线性函数,也可用于计算建模为大型投资组合的大型市场中的特定风险度量。当然,必须估计每个CI的分布参数,当CI可以取不同的值时,(1.6)中的n必须足够大才能给出准确的近似值。
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