Kapitola 10 z 17
Black–Scholes martingálovým prístupom
Zmeň mieru, spočítaj strednú hodnotu, diskontuj: od geometrického Brownovho pohybu k prvej z dvoch ciest k vzorcu.
19 minút
Problém
Deviata kapitola skončila konštatovaním, že aparát je hotový. Máme mieru , pod ktorou akcia rastie bezrizikovou sadzbou, a vieme, že pod ňou je diskontovaná cena martingálom.
Zostáva jediná otázka: ako z toho dostaneme číslo?
Odpoveď už poznáme z diskrétneho modelu. Vo štvrtej kapitole sme cenu opcie počítali ako priemer výplat vážený riziko-neutrálnymi váhami a potom diskontovaný:
V spojitom čase je to presne to isté, len sa súčet cez dva uzly stane integrálom cez všetky možné koncové ceny:
Táto kapitola ten integrál naozaj spočíta. Cesta má štyri kroky: vyriešiť rovnicu ceny akcie, zistiť rozdelenie koncovej ceny, rozdeliť výplatu na dva zvládnuteľné kusy a každý z nich vyhodnotiť.
Prečo geometrický Brownov pohyb
Siedma kapitola zaviedla model ceny akcie:
Stojí za to sa ešte raz zastaviť pri tom, prečo práve tento tvar. Nie je to estetická voľba; obe alternatívy zlyhajú na konkrétnej vecnej námietke.
Prečo nie priamo Brownov pohyb
Najjednoduchší model by bol : cena sa hýbe priamo s . Má dve fatálne chyby.
Cena by mohla klesnúť pod nulu. je normálne rozdelený a nadobúda ľubovoľne záporné hodnoty. Akcia na nulu klesnúť môže, pod nulu nie: akcionár ručí len vkladom.
Pohyb by nezávisel od úrovne ceny. Model by tvrdil, že akcia za 5 € a akcia za 500 € kolíšu v eurách rovnako. Trh sa tak nespráva.
Pozrite sa na oba problémy naraz.
| Čas | Hodnota |
|---|---|
| 0 | 100 |
| 0,6 | 125,774 |
| 1,2 | 110,718 |
| 1,8 | 112,536 |
| 2,4 | 92,671 |
| 3 | 71,83 |
- Teoretická odchýlka σ√T
- 0,52
- Výberová odchýlka
- 0,492
- Koncov v páse ±σ√T
- 71 %(očakávaných 68 %)
Obe čísla sa merajú na 500 nezávislých koncoch, nie na nakreslených dráhach. Z desiatich dráh by podiel skákal medzi 30 % a 90 % podľa toho, čo náhoda práve spravila, a vyzeralo by to, že model neplatí.
Čo si všimnúť
Stlačte tlačidlo niekoľkokrát. Dráhy sa zakaždým úplne zmenia, ale pás okolo nich nie: jeho šírka závisí len od σ a od času, nie od toho, čo náhoda práve spravila. Model nehovorí, kam cena pôjde. Hovorí, aká široká je množina miest, kam môže dôjsť.
Zvýšte volatilitu na 60 % a predĺžte horizont. Časť dráh prejde pod nulu, čo je pri akcii nemožné. A všimnite si šírku pásu: je rovnaká hore aj dole, pretože model nevie, že percentuálny pokles o 50 % a rast o 50 % nie sú symetrické udalosti.
Čo geometrický tvar opravuje
Riešenie je nechať náhodnosť pôsobiť na percentuálnu zmenu, nie na cenu:
Roznásobením dostaneme model, ktorý používame.
| Člen | Význam | Prečo je úmerný |
|---|---|---|
| predvídateľný rast | akcia za 500 € rastie o 8 % rovnako ako akcia za 5 €, ale v eurách desaťkrát viac | |
| náhodný šok | tá istá úvaha pre kolísanie |
| Čas | Hodnota |
|---|---|
| 0 | 100 |
| 0,6 | 125,953 |
| 1,2 | 105,462 |
| 1,8 | 104,536 |
| 2,4 | 83,419 |
| 3 | 65,922 |
- Teoretická odchýlka σ√T
- 0,52
- Výberová odchýlka
- 0,492
- Koncov v páse ±σ√T
- 71 %(očakávaných 68 %)
Obe čísla sa merajú na 500 nezávislých koncoch, nie na nakreslených dráhach. Z desiatich dráh by podiel skákal medzi 30 % a 90 % podľa toho, čo náhoda práve spravila, a vyzeralo by to, že model neplatí.
Čo si všimnúť
Stlačte tlačidlo niekoľkokrát. Dráhy sa zakaždým úplne zmenia, ale pás okolo nich nie: jeho šírka závisí len od σ a od času, nie od toho, čo náhoda práve spravila. Model nehovorí, kam cena pôjde. Hovorí, aká široká je množina miest, kam môže dôjsť.
Ten istý horizont, tá istá volatilita, a teraz sa nič nedostane pod nulu. Pás je navyše asymetrický: nahor širší než nadol, čo je podpis lognormálneho rozdelenia.
Riziko-neutrálna dynamika
Deviata kapitola nahradila bezrizikovou sadzbou. Zopakujme, čo sa zmenilo a čo nie:
Drift sa zmenil, volatilita nie. A práve preto sa dá oceňovať: aj sú pozorovateľné, kým nie je.
Od tohto momentu pracujeme výhradne pod . Kde bude v ďalšom texte , na jeho mieste by pod skutočnou mierou stálo .
Riešenie rovnice
Rovnicu vieme napísať. Teraz ju vyriešme, teda nájdime vzorec pre .
Krok 1: prečo priamo nemôžeme integrovať.
má na oboch stranách . V bežnom kalkule by sme vydelili a integrovali logaritmus. Tu to nejde priamo, lebo nie je hladká funkcia času a bežné pravidlo o derivácii zloženej funkcie neplatí.
Krok 2: použijeme Itôovu lemu na .
Toto je presne výpočet z ôsmej kapitoly, len s namiesto . Derivácie:
Krok 3: dosadíme do lemy.
Krok 4: vykrátime.
Toto je ten okamih, kvôli ktorému sme celú ôsmu kapitolu robili. Pravá strana nezávisí od . Logaritmus ceny je obyčajný Brownov pohyb s konštantným driftom, a taký sa integrovať dá.
Krok 5: integrujeme od 0 po .
Keďže :
Krok 6: zbavíme sa logaritmu.
Krok 7: nahradíme štandardným normálnym.
Zo siedmej kapitoly vieme, že , takže sa dá napísať ako , kde :
Toto je tvar, s ktorým sa počíta. Jedno štandardné normálne číslo určuje celý koncový stav sveta.
Rozdelenie koncovej ceny
Z predchádzajúceho vzorca vyplýva rozdelenie okamžite.
Logaritmus ceny je konštanta plus , čo je normálne rozdelenie:
- Lognormálne rozdelenie
Náhodná veličina má lognormálne rozdelenie, ak má jej logaritmus rozdelenie normálne.
Rozdiel medzi tými dvoma je pre celý zvyšok kurzu podstatný:
| Normálne rozdelenie | Lognormálne rozdelenie | |
|---|---|---|
| obor hodnôt | celá reálna os, aj záporné | len kladné čísla |
| tvar | symetrický zvon | zošikmený doprava |
| priemer a medián | zhodujú sa | priemer je vyšší |
| čo ho spĺňa |
Dôsledky, ktoré treba vidieť:
Cena nemôže byť záporná, lebo exponenciála je vždy kladná. Model to nemá ako predpoklad, vyplýva to z tvaru riešenia.
Rozdelenie je asymetrické. Akcia môže stratiť najviac 100 %, ale získať môže neobmedzene. Zošikmenie doprava je len iný zápis tejto samozrejmosti.
Volatilita rozťahuje rozdelenie na obe strany, ale nie rovnako: pri vyššom sa medián posúva nadol (kvôli členu ), kým priemer ostáva na .
Ocenenie ako stredná hodnota
Máme rozdelenie a máme vzorec. Zložme ich:
Pre kúpnu opciu:
A tu narazíme na skutočný technický problém. Stredná hodnota zalomenej funkcie sa nedá spočítať dosadením strednej hodnoty do funkcie:
Ľavá strana je vždy väčšia. To nie je nepresnosť, to je celý dôvod, prečo má opcia mimo peňazí kladnú hodnotu: aj keď je priemerná koncová cena pod realizačnou, časť scenárov je nad ňou a tie vyplatia.
Musíme teda naozaj integrovať cez rozdelenie.
Rozdelenie výplaty na dva kusy
Trik, ktorý celý výpočet umožní, je zápis pomocou indikátora.
- Indikátorová funkcia
je náhodná veličina, ktorá je 1, keď podmienka platí, a 0, keď neplatí.
Jej stredná hodnota je preto priamo pravdepodobnosť tej podmienky: .
Kúpna opcia vyplatí práve vtedy, keď je to kladné, teda keď . Takže:
Zoberme strednú hodnotu, ktorá je lineárna:
Zalomená výplata sa rozpadla na dva kusy, z ktorých je každý zvládnuteľný.
Druhý člen je jednoduchý: pravdepodobnosť, že opcia skončí v peniazoch, vynásobená realizačnou cenou a diskontovaná. Je to očakávaná platba za akciu.
Prvý člen je zložitejší: nie je to obyčajná pravdepodobnosť, ale stredná hodnota ceny vážená tým, že akcia skončí vysoko. Scenáre s vyššou cenou prispievajú viac.
Vyhodnotenie oboch členov
Základná intuícia
Oba členy sú „koľko z rozdelenia leží napravo od ". Rozdiel je v tom, čím sa jednotlivé scenáre vážia: druhý ich váži rovnako, prvý ich váži cenou.
Obe váhy vyjdú ako plocha pod normálnou krivkou, teda ako . To „niečo" sa líši práve o , a to je celý vzťah .
Matematické odvodenie
Druhý člen. Podmienka je po zlogaritmovaní
Osamostatnením :
Ten zlomok si označme , teda
Potom , a keďže je normálne rozdelenie symetrické, to sa rovná .
Druhý člen je teda .
Prvý člen. Tu treba spočítať integrál
kde je hustota štandardného normálneho rozdelenia. Kľúčový krok je zlúčiť exponenciálu s hustotou:
To je doplnenie na štvorec a je to jediný netriviálny krok celého odvodenia. Overiť ho možno roznásobením zátvorky: .
Vznikla tým posunutá normálna hustota so stredom . Substitúciou sa integrál stane obyčajnou distribučnou funkciou, len s posunutou dolnou hranicou:
A to posunuté číslo je práve :
Všimnite si, že sa pritom v čitateli zmenilo na . To nie je nová definícia, len dôsledok pripočítania .
Zloženie.
Diskontný faktor sa v prvom člene vykrátil s , a preto tam žiadny nie je.
Pokročilé detaily
Interaktívne: kde sa cena berie
Nasledujúci nástroj kreslí to rozdelenie, integruje cezeň a prevedie vás štyrmi krokmi od plochy k cene.
| Cena | Hustota |
|---|---|
| 26,05 € | 0 |
| 40,86 € | 0,00036 |
| 64,08 € | 0,00674 |
| 100,50 € | 0,01323 |
| 157,62 € | 0,00274 |
| 247,19 € | 0,00006 |
| 387,68 € | 0 |
Stredná hodnota E^Q[S_T]
105,13 €
S₀e^(rT), rastie bezrizikovou sadzbou
Medián
100,50 €
S₀e^((r−σ²/2)T), nižší kvôli Itôovej korekcii
Od rozdelenia k cene
- 1.Pravdepodobnosť, že opcia skončí v peniazochQ(S_T > K), teda podiel vyfarbenej plochy50,66 %
- 2.Očakávaná cena akcie v tých scenárochE^Q[S_T · 1] , vážená cenou, nie len počtom65,63 €
- 3.Očakávaná výplatarozdiel predchádzajúcich dvoch po odčítaní K14,96 €
- 4.Diskontovaná očakávaná výplatavynásobené e^(−rT), a to je už cena opcie14,23 €
Kontrola
- Uzavretý vzorec
- 14,23 €
- Priemer zo simulácií
- 14,16 €
- Rozdiel
- -0,07 €
d₁ = 0,3167 · d₂ = 0,0167
Čo si všimnúť
Zvyšujte volatilitu. Vyfarbená plocha sa naťahuje doprava aj doľava, ale opcia z ľavej strany nič nestráca, lebo tam už vypláca nulu. Rastie teda len to, čo môže získať, a preto opcia s vyššou volatilitou stojí viac. Toto je celý dôvod, prečo je volatilita cenotvorná.
Toto nie je predpoveď
Krivka nehovorí, kde akcia skutočne skončí. Je nakreslená pod mierou Q, v ktorej akcia rastie bezrizikovou sadzbou, a tá miera je výpočtový nástroj z deviatej kapitoly, nie prognóza.
Čo vyskúšať:
- Sledujte štyri kroky pod grafom. Sú to presne tie štyri čísla z odvodenia: pravdepodobnosť, vážená očakávaná cena, ich rozdiel a diskont.
- Porovnajte uzavretý vzorec so simuláciou. Priemer z niekoľkých tisíc náhodne vygenerovaných výplat sedí s presnou cenou na haliere, a nevie pritom nič o ani . Vzorec je naozaj len priemer.
- Zvyšujte volatilitu. Vyfarbená plocha sa naťahuje na obe strany, ale doľava už opcia nič nestráca. Preto vyššia volatilita vždy zdražuje opciu.
- Posuňte realizačnú cenu vysoko nad aktuálnu. Pravdepodobnosť klesne takmer na nulu, cena tiež, ale nikdy nie presne na nulu. Vždy zostane nejaká šanca.
Časté nedorozumenia
Je predpoveď vývoja akcie?
Nie. Krivka rozdelenia je nakreslená pod mierou, v ktorej akcia rastie bezrizikovou sadzbou. Nikto netvrdí, že to tak naozaj bude. Je to váhová schéma, pri ktorej cena nepripúšťa arbitráž, a nič viac.
Znamená vyššia cena opcie vyššiu pravdepodobnosť rastu?
Nie. Cena opcie rastie s volatilitou, teda s šírkou rozdelenia, nie s jeho posunom. Dve akcie s rovnakou dnešnou cenou a rovnakou volatilitou majú rovnako drahé opcie, aj keby si o jednej celý trh myslel, že klesne.
Je stredná hodnota ceny to isté ako typický scenár?
Nie, a rozdiel je Itôova korekcia. Pri a ročnom horizonte je medián o štyri a pol percenta pod priemerom. Kto plánuje podľa priemeru, plánuje podľa scenára, ktorý väčšina realizácií nedosiahne.
Prečo sa nedá dosadiť priemerná cena do výplaty?
Lebo výplata je zalomená, a stredná hodnota zalomenej funkcie nie je zalomená funkcia strednej hodnoty. Práve tento rozdiel je celá hodnota opcie mimo peňazí.
Cvičenia
Cvičenie
Quick check: od logaritmu k cene
Simulácia vygenerovala scenár, v ktorom vyšlo .
Aká je v tomto scenári cena akcie?
Cvičenie
Quick check: očakávaná cena pod Q
Akcia stojí 80 €, bezriziková sadzba je 3 % a horizont sú dva roky.
Aká je ? Potrebujete na to volatilitu?
Cvičenie
Quick check: dva členy vzorca
Pri €, , a platí a .
Spočítajte oba členy vzorca a ich rozdiel.
Cvičenie
Očakávaná koncová cena
Akcia stojí 100 €, volatilita 30 %, bezriziková sadzba 5 %, horizont rok.
Aká je stredná hodnota pod mierou , a aká je stredná hodnota samotnej ceny ?
Cvičenie
Jeden scenár z riešenia rovnice
Akcia stojí 50 €, sadzba je 4 %, volatilita 25 % a horizont dva roky. Vygenerované náhodné číslo je , teda scenár o jednu smerodajnú odchýlku nad stredom.
Spočítajte oba členy exponentu a výslednú cenu.
Cvičenie
Priemer, medián a Itôova korekcia
Tá istá akcia: 50 €, , , .
Spočítajte mediánovú a strednú koncovú cenu pod .
Cvičenie
Digitálna opcia priamo z definície
Digitálna opcia vyplatí 1 € práve vtedy, keď akcia skončí nad realizačnou cenou, inak nič. Pod mierou je pravdepodobnosť takého konca 0,5066.
Sadzba je 5 %, horizont rok. Koľko taká opcia stojí?
Cvičenie
Challenge: kúpna opcia ako rozdiel dvoch kontraktov
Vráťme sa k rozdeleniu výplaty na dva kusy. Existujú dva jednoduché kontrakty, ktoré tie kusy presne zodpovedajú:
Asset-or-nothing vyplatí jednu akciu, ak , inak nič.
Cash-or-nothing vyplatí sumu , ak , inak nič.
Pri €, , , , a spočítajte cenu oboch a overte, že ich rozdiel je cena bežnej kúpnej opcie.
Čo si zapamätať
- Oceňovanie má tri kroky: zmeň mieru, spočítaj strednú hodnotu výplaty, diskontuj. Zvyšok je technika.
- Geometrický Brownov pohyb nie je estetická voľba. Aritmetický model pripúšťa zápornú cenu a tvrdí, že drahá aj lacná akcia kolíšu v eurách rovnako.
- má pravú stranu nezávislú od , a preto sa dá integrovať.
- . Jedno štandardné normálne číslo určuje celý koncový stav.
- je normálne rozdelený, lognormálne. Cena je kladná, rozdelenie zošikmené doprava, priemer nad mediánom.
- Zalomenú výplatu nemožno oceniť dosadením priemeru. Práve tento rozdiel je hodnota opcie mimo peňazí.
- Indikátor rozdelí výplatu na dva kusy: akciu, ktorú dostanete, a peniaze, ktoré zaplatíte. Z prvého vznikne , z druhého .
- , pričom v prvom člene diskontný faktor nie je, lebo sa vykrátil s rastom pod .
- Toto bola prvá z dvoch ciest k vzorcu. Nasledujúca kapitola príde k tomu istému výsledku bez jedinej pravdepodobnosti.
Kapitoly
I. Trh a bezarbitrážny princíp
Kapitola 1: Čo je derivát a načo jeForward, futures, opcia a swap; long a short; a rozdiel medzi výplatou a ziskom, ktorý mýli takmer každého.13 minút- Kapitola 2: Bezarbitrážny princíp a forwardová cenaZákon jednej ceny, cash-and-carry a odvodenie forwardovej ceny: oceňovanie bez jedinej pravdepodobnosti.16 minút
II. Diskrétny model
Kapitola 3: Jednokrokový model a replikáciaPrvý skutočný model oceňovania: portfólio, ktoré sa správa presne ako opcia, a preto musí stáť rovnako.13 minút- Kapitola 4: Riziko-neutrálna mieraVáha, ktorá vyzerá ako pravdepodobnosť, ale nie je predpoveďou ničoho, a prečo dáva tú istú cenu ako replikácia.11 minút
- Kapitola 5: Viackrokový strom a spätná indukciaTen istý algoritmus zopakovaný po vrstvách, a prvý pohľad na to, kam smeruje, keď krokov pribúda.12 minút
- Kapitola 6: Martingály a binomická reprezentačná vetaJazyk, v ktorom sa všetko z druhej časti povie jednou vetou, a dôvod, prečo hedžovacia stratégia vždy existuje.16 minút
III. Spojitý čas
Kapitola 7: Od stromu k Brownovmu pohybuČo sa stane so stromom, keď krokov pribúda a každý sa zmenšuje: náhodná prechádzka, škálovanie odmocninou času a Wienerov proces.17 minút- Kapitola 8: Itôov kalkul a Itôova lemaTaylorov rozvoj, v ktorom sa druhý rád odmietol zahodiť: kvadratická variácia, pravidlo (dW)² = dt a lema, ktorá z nich vyplýva.19 minút
- Kapitola 9: Zmena miery: cena rizika a GirsanovAko sa očakávaný výnos μ premení na bezrizikovú sadzbu r, a prečo je to tá istá vec, ktorú v diskrétnom modeli urobila voľba q.17 minút
IV. Black–Scholesov model
Kapitola 10: Black–Scholes martingálovým prístupomZmeň mieru, spočítaj strednú hodnotu, diskontuj: od geometrického Brownovho pohybu k prvej z dvoch ciest k vzorcu.19 minút- Kapitola 11: Black–Scholesova rovnicaTá istá cena druhou cestou: zaistením v spojitom čase, bez jedinej pravdepodobnosti.19 minút
- Kapitola 12: Black–Scholesov vzorecDva členy, dva významy, päť parametrov a to, čo vzorec nehovorí.25 minút
V. Od modelu k obchodovaniu
Kapitola 13: Gréky a hedžovanieCena opcie nie je číslo, ale bod na piatich krivkách naraz: delta, gamma, vega, théta, rho a to, čo z nich robí obchod.20 minút- Kapitola 14: Americké a exotické opcieKde uzavretý vzorec končí: rozhodovanie v čase, bariéry, priemery a extrémy.19 minút
- Kapitola 15: Implikovaná volatilitaVzorec obrátený naruby: ako sa z ceny číta volatilita a čo trh hovorí tým, že smile existuje.18 minút
- Kapitola 16: Strom, vzorec a Monte CarloTri nástroje na jeden problém, ich chyby a pravidlo, kedy siahnuť po ktorom.15 minút
- Kapitola 17: Predpoklady, limity a čo ďalejŠesť predpokladov menovite, kde model drží, kde praská, a čo prišlo po ňom.20 minút