Pricing path-dependent derivative securities: new approach
Ano de defesa: | 2019 |
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Tipo de documento: | Tese |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Laboratório Nacional de Computação Científica
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Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
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Departamento: |
Coordenação de Pós-Graduação e Aperfeiçoamento (COPGA)
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Brasil
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Resumo: | A precificação e hedging de derivativos nos mercados de ações e de renda fixa é uma tarefa desafiadora tanto do ponto de vista teórico quanto empírico. Embora o método de precificação via medida risco-neutro seja uma teoria bem estabelecida, sua aplicação prática não é trivial. Os produtos disponíveis no mercado podem ser muito complexos, com uma diversidade de payoffs exóticos. Uma grande quantidade de artigos da literatura acadêmica tem se dedicado a propor modelos para contornar as questões práticas de precificação e hedging de derivativos em mercados de ações e de renda fixa. Em casos especiais, é possível encontrar uma formula fechada para o seu preço. No entanto, em configurações mais gerais, este não é o caso e deve-se confiar em metodos numéricos para encontrar o preço do derivativo. Nesta tese, abordamos essa questão propondo um novo metodo na forma de série para precificar derivativos dependentes do caminho. A ideia é produzir uma discretização no tempo e nos valores do processo estocástico que aparece no valor esperado que dá o preço. A novidade teórica do método é que nos beneficiamos da fórmula de Feynman-Kac não para obter preços mas sim probabilidades - que aparecem como pesos nos termos da serie. As PDEs associadas a formula de Feynmac são, no caso, unidimensionais com condicao terminal simples operando apenas em um intervalo unitario de tempo. Os payoffs não interferem seja na condição terminal ou em outro lugar qualquer, e o método é insensivel à forma de dependência do payoff ao caminho. A nós parece que é a primeira vez que tal tipo de abordagem é usada. Nosso método admite computação paralela. O valor esperado é considerado como uma fórmula estocástica abstrata e depois aplicada ao cenário financeiro. O método é bastante geral, uma vez que lida com tempo contínuo, bem como com monitoramento discreto de derivativos dependentes das trajetorias sob difusões e processos de Levy . Requer apenas duas hipóteses naturais. Primeiro, o mercado é livre de arbitragem, o que nos permite usar o método de precificação risco-neutro. Em segundo lugar, a difusão ou o processo de Levy deve ser consistente com a fórmula de Feynman-Kac. Nosso método de discretização fornece, portanto, uma fórmula, a ser resolvida numericamente, para calcular o preço exato dos derivativos nos mercados de ações e de renda fixa. Ilustramos o método precificando uma opção de taxa de juros do tipo asiática, chamada opção de Indice de Depósito Interbancário (IDI). Este é um produto padronizado negociado na Bolsa de Valores e Futuros no mercado de renda fixa brasileiro. |
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Uma grande quantidade de artigos da literatura acadêmica tem se dedicado a propor modelos para contornar as questões práticas de precificação e hedging de derivativos em mercados de ações e de renda fixa. Em casos especiais, é possível encontrar uma formula fechada para o seu preço. No entanto, em configurações mais gerais, este não é o caso e deve-se confiar em metodos numéricos para encontrar o preço do derivativo. Nesta tese, abordamos essa questão propondo um novo metodo na forma de série para precificar derivativos dependentes do caminho. A ideia é produzir uma discretização no tempo e nos valores do processo estocástico que aparece no valor esperado que dá o preço. A novidade teórica do método é que nos beneficiamos da fórmula de Feynman-Kac não para obter preços mas sim probabilidades - que aparecem como pesos nos termos da serie. As PDEs associadas a formula de Feynmac são, no caso, unidimensionais com condicao terminal simples operando apenas em um intervalo unitario de tempo. Os payoffs não interferem seja na condição terminal ou em outro lugar qualquer, e o método é insensivel à forma de dependência do payoff ao caminho. A nós parece que é a primeira vez que tal tipo de abordagem é usada. Nosso método admite computação paralela. O valor esperado é considerado como uma fórmula estocástica abstrata e depois aplicada ao cenário financeiro. O método é bastante geral, uma vez que lida com tempo contínuo, bem como com monitoramento discreto de derivativos dependentes das trajetorias sob difusões e processos de Levy . Requer apenas duas hipóteses naturais. Primeiro, o mercado é livre de arbitragem, o que nos permite usar o método de precificação risco-neutro. Em segundo lugar, a difusão ou o processo de Levy deve ser consistente com a fórmula de Feynman-Kac. Nosso método de discretização fornece, portanto, uma fórmula, a ser resolvida numericamente, para calcular o preço exato dos derivativos nos mercados de ações e de renda fixa. Ilustramos o método precificando uma opção de taxa de juros do tipo asiática, chamada opção de Indice de Depósito Interbancário (IDI). Este é um produto padronizado negociado na Bolsa de Valores e Futuros no mercado de renda fixa brasileiro.The pricing and hedging of derivatives in stock and fixed income markets is a challenging task both from a theoretical and empirical point of view. Although the risk-neutral pricing method is a well-established theory, its practical application is not trivial. Products available in the market can be very complex with a diversity of exotic payoffs. A large amount of academic literature has been dedicated to propose models to circumvent the practical issues of the pricing and hedging derivatives in stocks and fixed income markets. In special cases it is possible to find a closed formula to its price. However, in more general setups this is not the case and one must rely in numerical methods to find the derivative price. In this thesis, we address the pricing problem by proposing a new method in series format to pricing path-dependent derivatives. The idea is to produce a time and value discretization of the stochastic process on which the derivative is subscribed and that appears in the risk-neutral expectation for the price. The theoretical novelty of the method is that we benefit from the Feynman-Kac formula not to obtain prices - as it is the case of standard PDE methods, but instead, conditional probabilities - which appears as weighted factors in our series. The corresponding Feynman- Kac PDEs (or PIDEs) linked to our method are one dimensional with prescribed terminal conditions of very simple shape to be solved in just a unitary time lag. Payoffs play no role neither in the terminal condition nor anywhere related to the PDEs (or PIDEs), and the method is insensitive to the shape of the path-dependent payoff. To the best of our knowledge this is the first time that such approach is used. Our approach allows parallel computing. It is quite general, since it deals with continuous time as well as discrete monitoring path-dependent derivatives, of arbitrary format, on diffusions and Levy processes. It requires only two weak and natural assumptions. First, the market to be arbitrage-free which allows us to use the risk-neutral pricing technique. Second, the diffusion or the Levy process must be consistent with the Feynman-Kac formula. The expectation under the risk neutral probability - the one that renders the underlying prices into Martingales - is considered as an abstract stochastic formula and then applied to the financial scenario. Our discretization method provide therefore a formula, to be solved numerically, for calculating the exact price of derivatives in stock markets and fixed income markets. We illustrate the method by pricing an Asian type interest rate option, called Interbank Deposit Index (IDI) option, discretely updated. This is a standardized derivative product traded at the Securities and Futures Exchange in the Brazilian fixed income market.Submitted by Parícia Vieira Silva (library@lncc.br) on 2023-02-24T18:16:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Juan Otazu2019.pdf: 938791 bytes, checksum: 205dee49010473f0100c52d2187160a0 (MD5)Approved for entry into archive by Parícia Vieira Silva (library@lncc.br) on 2023-02-24T18:18:39Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_Juan Otazu2019.pdf: 938791 bytes, checksum: 205dee49010473f0100c52d2187160a0 (MD5)Made available in DSpace on 2023-02-24T18:20:57Z (GMT). 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