Модели броуновского движения для финансовых рынков основаны на работе Роберта К. Мертона и Пола А. Самуэльсона как расширения однопериодных рыночных моделей Гарольда Марковица и Уильяма Ф. Шарпа и связаны с определением концепций финансового активы и рынки , портфели , прибыли и богатство в терминах стохастических процессов в непрерывном времени .
Согласно этой модели, цены на эти активы постоянно меняются во времени и управляются процессами броуновского движения. Эта модель требует допущения об идеально делимых активах и свободном от трений рынке (т. Е. О том, что транзакционные издержки не возникают ни при покупке, ни при продаже). Другое предположение - цены на активы не имеют скачков, то есть на рынке нет сюрпризов. Последнее предположение снимается в моделях скачкообразной диффузии .
Процессы финансового рынка
Рассмотрим финансовый рынок, состоящий из финансовых активов, где один из этих активов, называемый облигациями или денежным рынком , не подвержен риску, а остальные активы, называемые акциями , являются рискованными.
Определение
Финансовый рынок определяется как , которая удовлетворяет следующему:
- Вероятностное пространство .
- Временной интервал .
- - Мерный процесс броуновского где адаптированы к расширенной фильтрации .
- Измеряемый безрисковый процесс определения ставок на денежном рынке .
- Измеримая средняя норма доходности процесса .
- Измеримая норма прибыли от дивидендов .
- Измеримый процесс волатильности , такой, что .
- Измеримая, конечная вариация, сингулярно непрерывный стохастик .
- Начальные условия, заданные как .
Расширенная фильтрация
Пусть - вероятностное пространство , а -
D-мерный случайный процесс броуновского движения с естественной фильтрацией :
Если такие меры 0 (т.е. нуля при мере ) подмножества , затем определяют дополненную фильтрацию :
Разница между и заключается в том, что оба последних непрерывны слева в том смысле, что:
и непрерывные справа , такие что:
в то время как первый только непрерывен слева.
Связь
Доля облигации (денежный рынок) имеет цену на время
с , непрерывно, адаптированной и имеет конечную вариацию . Поскольку он имеет конечную вариацию, его можно разложить на абсолютно непрерывную часть и сингулярно непрерывную часть по теореме Лебега о разложении . Определять:
-
и
в результате чего SDE :
который дает:
Таким образом, можно легко увидеть, что если оно абсолютно непрерывно (т.е. ), то цена облигации изменяется подобно стоимости безрискового сберегательного счета с мгновенной процентной ставкой , которая является случайной, зависящей от времени и измеримой.
Акции
Цены на акции моделируются как цены на облигации, за исключением случайных колебаний компонента (так называемой волатильности ). В качестве премии за риск, возникающий в результате этих случайных колебаний, средняя доходность акции выше, чем у облигации.
Позвольте быть строго положительными ценами на акцию акций, которые являются непрерывными стохастическими процессами, удовлетворяющими:
Здесь - волатильность -й акции, а - ее средняя доходность.
Для сценария ценообразования без арбитража оно должно быть таким, как определено выше. Решение этого:
и цены на акции со скидкой:
Обратите внимание, что вклад из-за скачков в цене облигации не появляется в этом уравнении.
Дивидендная ставка
Каждая акция может иметь соответствующий дивиденд процесс ставки дает норму выплаты дивидендов на единицу стоимости акций во время . Учет этого в модели дает процесс доходности :
Портфолио и процессы получения
Определение
Рассмотрим финансовый рынок .
Процесс портфеля для этого рынка является измеримым, оцениваются процессом таким образом, что:
-
, почти наверняка ,
-
, почти наверняка, и
-
, почти наверняка.
Процесс получения прибыли для этого портфеля:
Мы говорим, что портфель самофинансируется, если:
-
.
Оказывается, что для самофинансируемого портфеля соответствующая стоимость определяется из и поэтому иногда упоминается как процесс портфеля. Также подразумевается заимствование денег на денежном рынке, в то время как подразумевается занятие короткой позиции по акциям.
Термин в SDE - процесс премии за риск , и это компенсация, полученная в обмен на инвестирование в -ю акцию.
Мотивация
Рассмотрим временные интервалы , и пусть будет количество акций актива , удерживаемых в портфеле в течение временного интервала во времени . Для того, чтобы избежать случая инсайдерской торговли (то есть предвидение будущего), необходимо, чтобы это измеримое.
Следовательно, дополнительная прибыль на каждом торговом интервале из такого портфеля составляет:
и - общая прибыль с течением времени , тогда как общая стоимость портфеля равна .
Определите , дайте временному разделу обнулить и замените, как определено ранее, чтобы получить соответствующее SDE для процесса усиления. Здесь обозначается сумма в долларах, вложенная в актив на данный момент , а не количество акций.
Доходы и процессы благосостояния
Определение
Учитывая финансовый рынок , то кумулятивный процесс дохода является семимартингалом и представляет собой доход , накопленный за время , в связи с другими , чем инвестиции в источники активов финансового рынка.
Затем процесс получения благосостояния определяется как:
и представляет собой общее состояние инвестора на данный момент . Портфель считается финансируемым, если:
Соответствующее SDE для процесса благосостояния с помощью соответствующих замен становится:
.
Обратите внимание, что опять же, в этом случае значение может быть определено из .
Жизнеспособные рынки
Стандартная теория математических финансов ограничена жизнеспособными финансовыми рынками, то есть теми, на которых нет возможностей для арбитража . Если такие возможности существуют, это подразумевает возможность получения сколь угодно большой безрисковой прибыли.
Определение
На финансовом рынке процесс самофинансирования портфеля считается возможностью арбитража, если связанный с ним процесс получения прибыли , почти наверняка и строго. Рынок, на котором нет такого портфеля, считается жизнеспособным .
Подразумеваемое
На жизнеспособном рынке существует адаптированный процесс, такой, что почти для каждого :
-
.
Это называется рыночной ценой риска и связывает премию за акцию с ее волатильностью .
И наоборот, если существует D-мерный процесс , удовлетворяющий вышеуказанному требованию, и:
-
,
тогда рынок жизнеспособен.
Кроме того, на жизнеспособном рынке может быть только один денежный рынок (облигация) и, следовательно, только одна безрисковая ставка. Следовательно, если -я акция не влечет за собой риска (т.е. ) и не приносит дивидендов (т.е. ), то ее норма доходности равна ставке денежного рынка (т.е. ), а ее цена соответствует цене облигации (т.е. ).
Стандартный финансовый рынок
Определение
Финансовый рынок считается стандартным, если:
- (i) Это жизнеспособно.
- (ii) Количество акций не превышает размер основного процесса броуновского движения .
- (iii) Рыночная цена процесса риска удовлетворяет:
-
, почти наверняка.
- (iv) Позитивный процесс - это мартингал .
В случае, если количество акций превышает размер , в нарушение пункта (ii) из линейной алгебры, можно увидеть, что есть акции, волатильность которых (заданная вектором ) является линейной комбинацией волатильностей других акций ( потому что ранг есть ). Таким образом, акции могут быть заменены эквивалентными паевыми фондами.
Стандарт мартингальной мера на для стандартного рынка, определяются как:
-
.
Обратите внимание , что и являются абсолютно непрерывными по отношению друг к другу, то есть они эквивалентны. Также, согласно теореме Гирсанова ,
-
,
является -мерным процессом броуновского движения при фильтрации по .
Полные финансовые рынки
Полный финансовый рынок - это такой рынок, который позволяет эффективно хеджировать риск, присущий любой инвестиционной стратегии.
Определение
Позвольте быть стандартным финансовым рынком и быть измеряемой случайной величиной, такой что:
-
.
-
,
Рынок считается завершенным, если каждый из них является финансируемым , т. Е. Если существует процесс -финансирование портфеля , такой, что связанный с ним процесс обеспечения благосостояния удовлетворяет
-
, почти наверняка.
Мотивация
Если конкретная инвестиционная стратегия требует своевременной выплаты , размер которой неизвестен , тогда консервативная стратегия будет состоять в том, чтобы отложить сумму , чтобы покрыть платеж. Однако на полноценном рынке можно отложить меньше капитала (а именно ) и инвестировать его так, чтобы со временем он вырос до размера .
Следствие
Стандартный финансовый рынок является полным тогда и только тогда , когда волатильный процесс не является сингулярным почти для каждого в отношении меры Лебега .
Смотрите также
Примечания
использованная литература
Карацас, Иоаннис; Шрив, Стивен Э. (1998). Методы математических финансов . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 0-387-94839-2.
Корн, Ральф; Корн, Эльке (2001). Ценообразование опционов и оптимизация портфеля: современные методы финансовой математики . Провиденс, Род-Айленд: Американское математическое общество. ISBN 0-8218-2123-7.
Мертон, Р.К. (1 августа 1969 г.). «Пожизненный выбор портфеля в условиях неопределенности: случай непрерывного времени» (PDF) . Обзор экономики и статистики . 51 (3): 247–257. DOI : 10.2307 / 1926560 . ISSN 0034-6535 . JSTOR 1926560 . S2CID 8863885 . Архивировано из оригинального (PDF) 12 ноября 2019 года.
Мертон, Р.К. (1970). «Оптимальное потребление и правила портфеля в модели непрерывного времени». Журнал экономической теории . 3 (4): 373–413. DOI : 10.1016 / 0022-0531 (71) 90038-х . ЛВП : 1721,1 / 63980 .