2022年期权定价模型.docx
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1、精品学习资源第十一章期权定价模型【学习目标】本章是期权部分的重点内容之一;本章主要介绍了闻名的Black-Scholes 期权定价模型和由 J. Cox 、S. Ross 和 M. Rubinstein 三人提出的二叉树模型,并对其经济懂得和应用进行了进一步的讲解;学习完本章,读者应能把握Black-Scholes 期权定价公式及其基本运用, 把握运用二叉树模型为期权进行定价的基本方法;自从期权交易产生以来, 特殊是股票期权交易产生以来,学者们即始终致力于对期权定 价问题的探讨; 1973 年,美国芝加哥高校教授Fischer Black 和 MyronScholes 发表期权定价与公司负债
2、1一文,提出了闻名的Black-Scholes 期权定价模型,在学术界和实务界引起剧烈的反响, Scholes 并由此获得 1997 年的诺贝尔经济学奖;在他们之后,其他各种期权定价模型也纷纷被提出,其中最闻名的是 1979 年由 J. Cox 、S. Ross 和 M. Rubinstein 三人提出的二叉树模型; 在本章中, 我们将介绍以上这两个期权定价模型,并对其进行相应的分析和探讨 2;第一节 Black-Scholes 期权定价模型一、 Black-Scholes 期权定价模型的假设条件Black-Scholes 期权定价模型的七个假设条件如下:1. 期权标的资产为一风险资产(Bla
3、ck-Scholes 期权定价模型中为股票) ,当前时刻市场价格为 S;S 遵循几何布朗运动3,即dSdtdz S其中, dS 为股票价格瞬时变化值,dt 为极短瞬时的时间变化值,dz 为均值为零,方差为 dt 的无穷小的随机变化值(dzdt ,称为规范布朗运动,代表从规范正态分布(即均值为0、规范差为 1.0 的正态分布)中取的一个随机值),为股票价格在单位时间内的期望收益率(以连续复利表示),就是股票价格的波动率,即证券收益率在单位时间 内的规范差;和都是已知的;简洁地分析几何布朗运动,意味着股票价格在短时期内的变动(即收益) 来源于两个方面:一是单位时间内已知的一个收益率变化,被称为漂移
4、率,可以被看成一个总体的变1 Black, F., and Scholes 1973 “The Pricing of Options and Corporate Liabilities”, Journal of Political Economy , 81 May-June, p. 637-6592 从本书难度的设定动身,本章只介绍期权定价模型的基本内容及其懂得,而不具体推导模型,更深化的内容可参见郑振龙 . 金融工程 . 北京: 高等训练出版社 , 2003. 第六章3 有关股票价格及其衍生证券所遵循的随机过程的具体信息,可参见郑振龙. 金融工程 . 北京: 高等训练出版社, 2003. 1
5、15 页-121 页欢迎下载精品学习资源化趋势;二是随机波动项,即dz ,可以看作随机波动使得股票价格变动偏离总体趋势的部分;2. 在期权有效期内,标的资产没有现金收益支付;综合1 和 2,意味着标的资产价格的变动是连续而匀称的,不存在突然的跳动;3. 没有交易费用和税收,不考虑保证金问题,即不存在影响收益的任何外部因素;综合 2 和 3,意味着投资者的收益仅来源于价格的变动,而没有其他影响因素;4. 该标的资产可以被自由地买卖,即答应卖空,且全部证券都是完全可分的;5. 在期权有效期内,无风险利率 r 为常数,投资者可以此利率无限制地进行借贷;6期权为欧式看涨期权,其执行价格为 X ,当前时
6、刻为 t ,到期时刻为 T ;7不存在无风险套利机会;二、 Black-Scholes 期权定价模型(一) Black-Scholes 期权定价公式在上述假设条件的基础上,Black 和 Scholes 得到了如下适用于无收益资产欧式看涨期权的一个微分方程:欢迎下载精品学习资源frSf12 S 2frf( 11.1)欢迎下载精品学习资源2tS2S 2其中 f 为期权价格,其他参数符号的意义同前;通过解这个微分方程,Black 和 Scholes 得到了如下适用于无收益资产欧式看涨期权的定价公式:欢迎下载精品学习资源cSN d1 Xe r Tt N d ( 11.2)欢迎下载精品学习资源欢迎下载
7、精品学习资源2其中,ln S / X rd1T2 / 2Ttt欢迎下载精品学习资源dln S / X r2T2 / 2Tt d 1Ttt欢迎下载精品学习资源c 为无收益资产欧式看涨期权价格;N( x)为规范正态分布变量的累计概率分布函数(即欢迎下载精品学习资源这个变量小于x 的概率),依据规范正态分布函数特性,我们有N x1N x ;欢迎下载精品学习资源(二) Black-Scholes 期权定价公式的懂得1. 期权价格的影响因素第一,让我们将Black-Scholes 期权定价公式与第十章中分析的期权价格的影响因素联系起来;在第十章中,我们已经得知期权价格的影响因素包括:标的资产市场价格、执
8、行价格、波动率、无风险利率、到期时间和现金收益;在式(11.2)中,除了由于我们假设标的资产无现金收益之外,其他几个参数都包括在内,且影响方向与前文分析的一样;2. 风险中性定价原理其次我们要谈到一个对于衍生产品定价特别重要的原理:风险中性定价原理;观看式( 11.2),以及第十章中的期权价格影响因素分析,我们可以留意到期权价格是与标的资产的预期收益率无关的; 即在第一节我们描述标的资产价格所遵循的几何布朗运动时曾经显现欢迎下载精品学习资源过的预期收益率在期权定价公式中消逝了;这对于寻求期权定价的人们来说无疑是一个很大的好消息; 由于迄今为止, 人们仍旧没有找到运算证券预期收益率的确定方法;期
9、权价格与的无关性,明显大大降低了期权定价的难度和不确定性;进一步考虑, 受制于主观风险收益偏好的标的证券预期收益率并未包括在期权的价值 打算公式中,公式中显现的变量为标的证券当前市价(S)、执行价格( X )、时间( t)、证券价格的波动率 ()和无风险利率 r ,它们全都是客观变量, 独立于主观变量风险收益偏好;既然主观风险偏好对期权价格没有影响,这使得我们可以利用Black-Scholes 期权定价模型所揭示的期权价格的这一特性,作出一个可以大大简化我们工作的简洁假设:在对衍生证券定价时,全部投资者都是风险中性的;在全部投资者都是风险中性的条件下(有时我们称之为进入了一个“风险中性世界”)
10、,全部证券的预期收益率都可以等于无风险利率r,这是由于风险中性的投资者并不需要额外的收益来吸引他们承担风险;同样, 在风险中性条件下, 全部现金流量都可以通过无风险利率进行贴现求得现值;这就是风险中性定价原理;应当留意的是, 风险中性假定仅仅是一个人为假定,但通过这种假定所获得的结论不仅适用于投资者风险中性情形,也适用于投资者厌恶风险的全部情形;为了更好地懂得风险中性定价原理,我们可以举一个简洁的例子来说明;假设一种不支付红利股票目前的市价为 10 元,我们知道在 3 个月后,该股票价格要么是 11 元,要么是 9 元;现在我们要找出一份 3 个月期协议价格为 10.5 元的该股票欧式看涨期权
11、的价值;由于欧式期权不会提前执行,其价值取决于3 个月后股票的市价; 如 3 个月后该股票价格等于 11 元,就该期权价值为 0.5 元;如 3 个月后该股票价格等于9 元,就该期权价值为 0;为了找出该期权的价值,我们可构建一个由一单位看涨期权空头和单位的标的股票多头组成的组合;如3 个月后该股票价格等于11 元时,该组合价值等于(11 0.5)元; 如 3 个月后该股票价格等于9 元时, 该组合价值等于 9元;为了使该组合价值处于无风险 状态,我们应挑选适当的值,使 3 个月后该组合的价值不变,这意味着:11 0.5=9=0.25因此,一个无风险组合应包括一份看涨期权空头和0.25 股标的
12、股票;无论3 个月后股票价格等于 11 元仍是 9 元,该组合价值都将等于2.25 元;在没有套利机会情形下, 无风险组合只能获得无风险利率;假设现在的无风险年利率等于 10%,就该组合的现值应为:欢迎下载精品学习资源2.25e0.10.252.19元欢迎下载精品学习资源由于该组合中有一单位看涨期权空头和0.25 单位股票多头,而目前股票市场为10 元, 因此:欢迎下载精品学习资源100.25ff0.31元2.19欢迎下载精品学习资源这就是说,该看涨期权的价值应为0.31 元,否就就会存在无风险套利机会;从该例子可以看出,在确定期权价值时,我们并不需要知道股票价格上涨到11 元的概率和下降到
13、9 元的概率; 但这并不意味着概率可以随心所欲地给定;事实上, 只要股票的预期收益率给定, 股票上升和下降的概率也就确定了;例如,在风险中性世界中,无风险利率为 10%,就股票上升的概率P 可以通过下式来求:欢迎下载精品学习资源10e0.1 0.2511P91P欢迎下载精品学习资源P=62.66%;又如,假如在现实世界中股票的预期收益率为15%,就股票的上升概率可以通过下式来求:欢迎下载精品学习资源10e0.15 0.2511P91P 欢迎下载精品学习资源P=69.11%;可见,投资者厌恶风险程度打算了股票的预期收益率, 而股票的预期收益率打算了股票升跌的概率; 然而,无论投资者厌恶风险程度如
14、何, 从而无论该股票上升或下降的概率如何, 该期权的价值都等于 0.31 元;3. 对期权定价公式的经济懂得;第一, 从 Black-Scholes 期权定价模型自身的求解过程来看1 ,Nd 2实际上是在风险中性世界中 ST 大于 X 的概率,或者说是欧式看涨期权被执行的概率,因此,e-rT-t XNd 2是 X 的风险中性期望值的现值,更朴实地说,可以看成期权可能带来的收入现值;SNd 1= e-rT-t STNd 1 是 ST 的风险中性期望值的现值,可以看成期权持有者将来可能支付的价格的现值;因此整个欧式看涨期权公式就可以被看作期权将来期望回报的现值;df欢迎下载精品学习资源其次,N(d
15、1,明显反映了标的资产变动一个很小的单位时,期权价格的变dS欢迎下载精品学习资源化量; 或者说, 假如要防止标的资产价格变化给期权价格带来的影响,一个单位的看涨期权多头,就需要单位的标的资产空头加以保值;事实上,我们在第十二章中将看到,N( d1 是复制交易策略中股票的数量,SN( d1就是股票的市值 , -e-rT-t XNd 2 就是复制交易策略中负债的价值;最终,从金融工程的角度来看,欧式看涨期权可以分拆成资产或无价值看涨期权(Asset-or-noting call option )多头和现金或无价值看涨期权(cash-or-nothing option )空头, SNd 1是资产或无
16、价值看涨期权的价值,-e-rT-tXNd 2是 X 份现金或无价值看涨期权空头的价值; 这是由于, 对于一个资产或无价值看涨期权来说,假如标的资产价格在到期时低于执行价格, 该期权没有价值; 假如高于执行价格, 就该期权支付一个等于资产价格本身的金额,依据前文对 Nd 2和 SNd 1的分析,可以得出该期权的价值为e-rT-t ST Nd 1= SNd 1的结论;同样, 对于(规范) 现金或无价值看涨期权, 假如标的资产价格在到期时低于执行价格, 该期权没有价值; 假如高于执行价格,就该期权支付 1 元, 由于期权到期时价格超过执行价格的概率为 Nd 2,就 1 份现金或无价值看涨期权的现值为
17、-e-rT-t Nd 2;(三) Black-Scholes 期权定价公式的拓展1. 无收益资产欧式看跌期权的定价公式Black-Scholes期权定价模型给出的是无收益资产欧式看涨期权的定价公式,依据欧式看涨期权和看跌期权之间的平价关系,可以得到无收益资产欧式看跌期权的定价公式:欢迎下载精品学习资源pcXer T t SXer T t N d2 SNd1( 11.3)欢迎下载精品学习资源2. 无收益资产美式期权的定价公式在标的资产无收益情形下,由于C=c,因此式( 11.2)也给出了无收益资产美式看涨期权的价值;1 Black-Scholes 期权定价模型的具体推导过程参见郑振龙. 金融工程
18、 . 北京: 高等训练出版社 , 2003. 115 页-133 页欢迎下载精品学习资源由于美式看跌期权与看涨期权之间不存在严密的平价关系,因此美式看跌期权的定价仍没有得到一个精确的解读公式,但可以用数值方法以及解读近似方法求出;3. 有收益资产期权的定价公式到现在为止, 我们始终假设期权的标的资产没有现金收益;那么, 对于有收益资产, 其期权定价公式是什么呢?实际上,假如收益可以精确地猜测到,或者说是已知的, 那么有收益资产的欧式期权定价并不复杂;在收益已知情形下, 我们可以把标的证券价格分解成两部分:期权有效期内已知现金收益的现值部分和一个有风险部分;当期权到期时, 这部分现值将由于标的资
19、产支付现金收益而消逝;因此,我们只要用S 表示有风险部分的证券价格;表示风险部分遵循随机过程的波动率 1,就可直接套用公式( 11.2)和( 11.3)分别运算出有收益资产的欧式看涨期权和看跌期权的价值;当标的证券已知收益的现值为I 时,我们只要用(S I)代替式( 11.2)和( 11.3)中的 S 即可求出固定收益证券欧式看涨和看跌期权的价格;当标的证券的收益为按连续复利运算的固定收益率q(单位为年)时,我们只要将欢迎下载精品学习资源Se q Tt) 代替式( 11.2)和( 11.3)中的 S 就可求出支付连续复利收益率证券的欧式看涨和欢迎下载精品学习资源看跌期权的价格; 在各种期权中,
20、 股票指数期权、 外汇期权和期货期权的标的资产可以看作支付连续红利率, 因而它们适用于这肯定价公式;具体的内容, 我们将在第十三章深化阐述;另外,对于有收益资产的美式期权,由于有提前执行的可能,我们无法得到精确的解读解,仍旧需要用数值方法以及解读近似方法求出;三、 Black-Scholes 期权定价公式的运算(一) Black-Scholes 期权定价模型的参数我们已经知道, Black-Scholes 期权定价模型中的期权价格取决于以下五个参数:标的资产市场价格、执行价格、 到期期限、 无风险利率和标的资产价格波动率(即标的资产收益率的规范差);在这些参数当中,前三个都是很简洁获得的确定数
21、值;但是无风险利率和标的资产价格波动率就需要通过肯定的运算求得估量值;1. 估量无风险利率在发达的金融市场上,很简洁获得对无风险利率的估量值;但是在实际应用的时候仍旧 需要留意几个问题; 第一,我们需要挑选正确的利率;一般来说,在美国人们大多挑选美国国库券利率作为无风险利率的估量值;由于美国国库券所报出的利率通常为贴现率(即利息占票面价值的比例) ,因此需要转化为通常的利率,并且用连续复利的方式表达出来,才可以在 Black-Scholes 公式中应用;其次,要当心地挑选国库券的到期日;假如利率期限结构曲线倾斜严峻, 那么不同到期日的收益率很可能相差很大,我们必需挑选距离期权到期日最近的那个国
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