亞式期權(quán)定價(jià)模擬方法的比較研究

卞金萍 岳芹

【摘 要】 文章研究了亞式期權(quán)的定價(jià)問(wèn)題。用蒙特卡羅法比較了算術(shù)平均亞式期權(quán)在各種不同條件下的期權(quán)價(jià)格數(shù)值，并分別用蒙特卡羅法和控制變量法對(duì)亞式期權(quán)和歐式進(jìn)行了數(shù)值模擬比較，最后用控制變量法對(duì)算術(shù)亞式期權(quán)和幾何亞式期權(quán)做了比較分析。

【關(guān)鍵詞】 亞式期權(quán); Monte Carlo模擬;控制變量; 期權(quán)定價(jià)

【中圖分類號(hào)】F830 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 2096-4102（2021）05-0042-03

我國(guó)金融市場(chǎng)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了各種新型期權(quán)，亞式期權(quán)（Asianoptions）就是其中的一種。

本文用Monte Carlo法比較分析了算術(shù)看漲亞式期權(quán)在各種不同條件下的計(jì)算值，利用控制變量法模擬出了亞式期權(quán)和歐式期權(quán)的數(shù)值，并對(duì)算術(shù)、幾何平均亞式期權(quán)做了對(duì)比分析。

一、亞式期權(quán)定價(jià)模型

（一）亞式期權(quán)

在有效期[0，T]內(nèi)，采用幾何平均法計(jì)算的稱為幾何亞式期權(quán)，采用算術(shù)平均法的稱為算術(shù)亞式期權(quán)。設(shè)S1，S2，L，Sn為股票在不同時(shí)刻t1，t2，L，tn的值，A（S）、G（S）分別表示資產(chǎn)價(jià)格的算術(shù)、幾何亞式平均值，具體如表1所示。各種形式的亞式期權(quán)到期日的收益情況如表2所示。

其中，J是標(biāo)的資產(chǎn)在有效期內(nèi)的平均值，K是執(zhí)行價(jià)格。

（二）亞式期權(quán)的性質(zhì)

性質(zhì)1

[Ca（t，St）≤C（t，St）]

其中[Ca（t，St）]為算術(shù)平均亞式看漲期權(quán)，[C（t，St）]為歐式看漲期權(quán)。

性質(zhì)2? 對(duì)于固定敲定價(jià)格的離散型亞式期權(quán)，有下列不等式

[Cg（S0，T）≤Ca（S0，T）]

[Pg（S0，T）≥Pa（S0，T）]

其中，[Ca（S0，T），Cg（S0，T）]分別為t=0時(shí)刻算術(shù)、幾何亞式看漲期權(quán)價(jià)格;[Pa（S0，T）≥Pg（S0，T）]分別為t=0時(shí)刻算術(shù)、幾何亞式看跌期權(quán)價(jià)格。

二、Monte Carlo模擬定價(jià)

（一）Monte Carlo模擬的計(jì)算原理

設(shè)隨機(jī)變量X的期望為[μ]，X1，X2，X3，L，XN是獨(dú)立同分布于X的隨機(jī)樣本，當(dāng)N充分大時(shí)，則有

[PlimN→+∞1Ni=1NXi=μ=1]，

由于[X-μσ/N∶N（0，1）]，當(dāng)模擬的次數(shù)N→+∞時(shí)，由中心極限定理可得[limN→+∞PX-μσ/N≤Za/2=1-α]，由此可以得到關(guān)于[μ]的1-[α]下的顯著性水平，即可模擬得到較精確的期權(quán)價(jià)格。

其中，[X=1Ni=1NXi， μ=EXi，σ2=VarXiza/2]是標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的分位數(shù)。下文的Monte Carlo模擬期權(quán)價(jià)格取的都是95%的置信度。

（二）控制變量技術(shù)

設(shè)Y1，Y2，Y3，L，YN是N個(gè)獨(dú)立的隨機(jī)變量，其Monte Carlo估計(jì)值為[Y=1Ni=1NYi]，在得到隨機(jī)變量[Yi（i=1，2，L，N）]值的同時(shí)得到另一個(gè)變量[Xi（i=1，2，L，N）]的值，[Xi，Yi]是獨(dú)立同分布的。取[YCV=Y-α（X-μX）]，[α]是一固定的常數(shù)，[E（X）=μX]。

則[YCV=Y-α（X-μX）=1Ni=1NYi-α（Xi-μX）]，[X-μX]是“控制部分”。

因?yàn)閇EYCV=EY-α（X-μX）=EY=EY]，所以控制變量是無(wú)偏估計(jì)。

方差[Var（YCV）=Var（Y-α（X-μX））=Var（Y）]

[+α2Var（X）-2αVar（Y）Var（X）ρXY]

故當(dāng)[α=Cov（Y，X）Var（X）]時(shí)，方差[Var（YCV）]取得最小值：[Var（YCV*）=（1-ρ2XY）Var（Y）]

所以模擬誤差取決于Y與控制變量X的相關(guān)性，相關(guān)性越大，方差縮減效果就越顯著。

（三）Monte Carlo方法模擬亞式期權(quán)定價(jià)

r為無(wú)風(fēng)險(xiǎn)利率，σ為資產(chǎn)回報(bào)的瞬時(shí)標(biāo)準(zhǔn)差，dBt是在風(fēng)險(xiǎn)中性測(cè)度下的標(biāo)準(zhǔn)布朗運(yùn)動(dòng)，μ為單位時(shí)間內(nèi)股票的預(yù)期收益率。

在B-S環(huán)境中，t時(shí)刻標(biāo)的資產(chǎn)價(jià)格為St，在風(fēng)險(xiǎn)中性測(cè)度下滿足下面的動(dòng)態(tài)方程[dSt=rStdt+σStdBt]，標(biāo)的資產(chǎn)在[Δt]時(shí)間段內(nèi)的變化值滿足[ΔSS=μΔt+σeΔt]，所以[ΔSS∶N（μΔt，σ2Δt）]，下面從[N（μΔt，σ2Δt）]中取樣，模擬股價(jià)的軌跡，當(dāng)模擬出風(fēng)險(xiǎn)中性世界中股價(jià)的若干條樣本路徑時(shí)，計(jì)算出每條路徑下的亞式期權(quán)價(jià)格算術(shù)平均數(shù)Ai（T）。由于標(biāo)的資產(chǎn)的算術(shù)平均看漲期權(quán)的價(jià)值為[C=e-rtEMax（A（T）-K，0）]，故亞式期權(quán)價(jià)值的 Monte Carlo 模擬值可表示為[C=1ne-ni=1nMax（Ai（T）-K，0）]，n為模擬的次數(shù)。

三、數(shù)值計(jì)算與分析

首先，用Monte Carlo法來(lái)比較在不同的期權(quán)到期日T、模擬次數(shù)、波動(dòng)率[σ]下的算術(shù)平均看漲亞式期權(quán)的價(jià)格，參數(shù)分別為S0=100，r=0.1，dt=1/35，K=95，NPilot=5000，其中期權(quán)估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)誤差寫(xiě)在期權(quán)價(jià)格后的括號(hào)內(nèi)，分析結(jié)果見(jiàn)表3，數(shù)據(jù)均由Matlab編程計(jì)算得出。

由表3可以看出：隨著Monte Carlo法模擬次數(shù)的增加，期權(quán)估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)誤差在不斷減小，置信區(qū)間長(zhǎng)度也在不斷縮短，當(dāng)模擬次數(shù)在50000次時(shí)，計(jì)算出來(lái)的期權(quán)價(jià)格是很精確的;

隨著亞式看漲期權(quán)有效期的T增加，其價(jià)格也在不斷地上漲，特別是波動(dòng)率[σ=0.5]的時(shí)候，有效期T=180比T=30的時(shí)候期權(quán)價(jià)格上漲了近一倍;

波動(dòng)率[σ=0.5]的亞式看漲期權(quán)價(jià)格基本上比[σ=0.1]亞式看漲期權(quán)價(jià)格高，算術(shù)平均亞式看漲期權(quán)的價(jià)格隨著[σ]的增加而增高。

其次，分別用Monte Carlo法與控制變量法來(lái)比較歐式看漲期權(quán)與算術(shù)亞式看漲期權(quán)，期權(quán)價(jià)格后括號(hào)內(nèi)為Matlab的運(yùn)行時(shí)間，模擬次數(shù)分別取10000、30000和90000次，參數(shù)為S0=100，K=95，r=0.1，σ=0.3，T=1，dt=1/35，NPilot=5000，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可以看出：不管是用Monte Carlo法還是用控制變量法模擬，算術(shù)亞式期權(quán)的價(jià)格基本上都低于歐式期權(quán)的價(jià)格，與性質(zhì)1的結(jié)論一致;

隨著模擬次數(shù)的增加，歐式期權(quán)和亞式期權(quán)在兩種模擬方法下置信區(qū)間的長(zhǎng)度都在縮短，這表明隨著模擬次數(shù)的增加，結(jié)果也越來(lái)越精確，但是程序運(yùn)行的時(shí)間也在增加，算術(shù)亞式期權(quán)用控制變量法模擬90000次需要1.36秒，而運(yùn)行10000次只需要0.78秒;

在相同的模擬次數(shù)下，控制變量法比普通Monte Carlo模擬結(jié)果的置信區(qū)間更小，利用控制變量法，亞式期權(quán)模擬10000次時(shí)置信區(qū)間為0.1580，與普通Monte Carlo方法模擬次數(shù)為90000次時(shí)結(jié)果相接近，這說(shuō)明控制變量法的效果更好。

最后，用控制變量法比較算術(shù)亞式期權(quán)和幾何亞式期權(quán)，參數(shù)分別取S0=50，K=55，r=0.05，σ=0.4，T=1，dt=1/12，NPilot=1000，模擬次數(shù)為9000，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可以看出：幾何亞式看漲期權(quán)小于算術(shù)亞式看漲期權(quán)，這與性質(zhì)2的第一個(gè)不等式結(jié)論一致;幾何亞式期權(quán)控制變量法的置信區(qū)間長(zhǎng)度小于算術(shù)亞式期權(quán)控制變量法，這說(shuō)明用幾何亞式期權(quán)控制變量法計(jì)算出來(lái)的期權(quán)價(jià)格最為精確。

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