周爱民金融工程第二章金融工程学的基本理论.ppt
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1、周爱民金融工程第二章金融工程学的基本理论 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第二章第二章金融工程学的基本理论金融工程学的基本理论第一节第一节无套利均衡分析方法无套利均衡分析方法第二节第二节MM理论理论第三节第三节投资组合理论与投资组合理论与CAPM第四节第四节套利定价理论套利定价理论11/18/20222第一节第一节无套利均衡分析方法无套利均衡分析方法一、什么是无套利均衡分析方法?一、什么是无套利均衡分析方法?二、无套利均衡分析方法的应用二、无套利均衡
2、分析方法的应用11/18/20223现代金融理论的研究基点现代金融理论的研究基点l1950年年代代建建立立起起来来的的现现代代金金融融理理论论,其其研研究究的的基基点点是是金金融融市市场场的的运运营营或或交交易易,对对这这一一基基点点的的研研究究形形成成了了现现代代金金融融理理论论的的四四个个分分支支或或组组成成部部分分:有有效效市市场场理理论论、风风险险和和收收益益评评估估理理论论、定定价价理理论论和和公公司司金金融融理理论论。其其中中最最为为核核心心的的问问题题就就是是如如何何正正确确地地为为金金融融资资产产定定价价,因因为为正正确确定定价价是是进进行行一一切切金金融融决决策策的的前前提提
3、和和依依据据,只只有有建建立立在在正正确确定定价价基基础础上上的的金金融决策才是理性的决策。融决策才是理性的决策。l 因因此此,金金融融交交易易的的核核心心技技术术是是对对所所交交易易的的金金融融工工具具进进行行正正确确的的估估值值和和定定价价,而而且且,对对现现代代金金融融理理论论做做出出重重要要贡贡献献的的学学者者,其其开开创创性性的的研研究究成成果果也也几几乎都和金融资产定价有关。乎都和金融资产定价有关。11/18/20224无套利均衡分析用途广泛无套利均衡分析用途广泛l例例如如莫莫迪迪格格利利亚亚尼尼和和米米勒勒提提出出的的有有关关公公司司价价值值的的MM定定理理、威威廉廉夏夏普普提提
4、出出的的资资本本资资产产定定价价理理论论、布布莱莱克克和和斯斯科科尔尔斯斯发发表表的的著著名名的的布布莱莱克克斯斯科科尔尔斯斯期期权权定定价价公公式式以以及及默默顿顿对对布布莱莱克克和和斯斯科科尔尔斯斯理理论论的的深深化化和和系系统统化化等等。所所有有这这些些对对金金融融资资产产定定价价研研究究做做出出贡贡献献的的学学者者都都先先后后获获得得了了诺诺贝贝尔尔经经济济学学奖奖,而而他他们们对对金金融融资资产产定定价价研研究究所所取取得得的的重重要要成成果果,都都是是以以无无套套利利均均衡衡原理为基础的。原理为基础的。l无无套套利利均均衡衡分分析析方方法法现现代代金金融融学学研研究究的的基基本本方
5、方法法,也也是是金金融融工工程程学学最最基基本本的的理理论论方方法法,最最早早体体现现这这一一分分析析方方法法的的MM理理论论是是无无套套利利均均衡衡分分析析方方法法的的最最基基本本理理论论。因因此此,要要介介绍绍金金融融工工程程学学的的基基本本理理论论,首首先先就就要要从无套利均衡分析方法及从无套利均衡分析方法及MM理论入手。理论入手。11/18/20225一、什么是无套利均衡分析方法?一、什么是无套利均衡分析方法?l无无套套利利均均衡衡分分析析方方法法是是金金融融工工程程学学面面向向产产品品设设计计、开开发发和和实实施施的的基基本本分分析析技技术术,金金融融学学在在研研究究方方法法上上完完
6、全全从从经经济济学学中中独独立立出出来来的的标标志志应应当当是是MM理理论论及及无无套套利利分分析析方方法法。在在1950年年代代后后期期,莫莫迪迪格格里里亚亚尼尼(FrancoModigliam)和和米米勒勒(MertonMiller)在在研研究究企企业业价价值值与与其其资资本本结结构构关关系系时时提提出出了了“无无套套利利”(No-Arbitrage)均均衡衡分分析析方方法法,从从而而带带动动了了整整个个现现代代金金融融学学研研究究方方法法的的革革命命。在在与与经经济济学学一一般般均均衡衡理理论论保保持持本本质质一一致致的的基基础础上上提提出出的的金金融融市市场场的的无无套套利利均均衡衡假
7、假设设是是金金融融学学成成为为经经济济学学一一个个独独立立分分支支的的基基本本标标志志。因因为为无无套套利利均均衡衡分分析析方方法法可可以以指指导导金金融融资资产产的的定定价价问问题题,从从而而使使得得金金融融成成为为一一种种“可可以以计计算算的的活活动动”,从从而而诞诞生生了了现现代代金金融融理理论。论。返回节返回节11/18/20226GeneralEquilibriuml首首先先,为为了了理理解解无无套套利利分分析析方方法法,我我们们先先简简述述一一下经济学中一般均衡思想。下经济学中一般均衡思想。l现现代代经经济济学学的的基基本本思思想想,始始于于英英国国古古典典政政治治经经济济学学的的
8、奠奠基基人人亚亚当当斯斯密密(AdamSmith)在在1776年年国国富富论论中中一一段段广广为为引引用用的的名名言言:“每每个个人人都都在在力力图图应应用用他他的的资资本本,来来使使其其生生产产品品能能得得到到最最大大的的价价值值。一一般般地地说说,他他并并不不企企图图增增加加公公共共福福利利,也也不不知知道道他他所所增增加加的的公公共共福福利利为为多多少少。他他所所追追求求的的仅仅仅仅是是他他个个人人的的安安乐乐,仅仅仅仅是是他他个个人人的的利利益益。在在这这样样做做时时,有有一一只只看看不不见见的的手手引引导导他他去去促促进进一一种种目目标标,而而这这种种目目标标决决不不是是他他所所追追
9、求求的的东东西西。由由于于追追逐逐他他自自己己的的利利益益,他他经经常常促促进进了了社社会会利利益益,其其效效果果比比他他真真正正想想促促进进社社会会利利益益时时所所得得到到的的效效果果更更大大”。这这一一段段话话中中包包含含着着对对经经济济学学有有重重大大影影响响的的深深邃邃经经济济思思想想:经经济济人人及及其其古古典典理理性性决决策策假假设设和和经经济系统分散化的思想。济系统分散化的思想。11/18/20227看不见的手看不见的手l1801年年,法法国国经经济济学学家家古古诺诺(Cournot)在在政政治治经经济济学学原原理理一一书书中中提提出出:价价格格是是买买主主和和卖卖主主力力量量竞
10、竞争争的的结结果果。1838年年,古古诺诺在在其其财财富富理理论论中中数数学学原原理理的的研研究究一一书书中中开开始始运运用用需需求求函函数数和和收收益益函函数数来来分分析析垄垄断断、多多头头垄垄断断到到完完全全竞竞争争的的各各种种市市场场类类型型的的价价格格决决定定问问题题,这这深深深深地地影影响响了了“边边际际革革命命”的的著著名名代代表表人人物物法国经济学家瓦尔拉斯。法国经济学家瓦尔拉斯。l1874年年,瓦瓦尔尔拉拉斯斯出出版版了了纯纯粹粹政政治治经经济济学学要要义义一一书书。在在这这本本书书中中,他他把把亚亚当当斯斯密密的的那那只只“看看不不见见的的手手”清清晰晰地地解解释释为为价价格
11、格体体系系,并并且且把把“社社会会利利益益”理理解解为为供供需需平平衡衡。他他以以边边际际价价值值论论为为基基础础,将将亚亚当当斯斯密密关关于于“看看不不见见的的手手”的的那那一一段段名名言言中中隐隐含含的的“经经济济人人”思思想想和和经经济济分分散散化化的的思思想想表表述述为为一一个个具具体体而而明确的问题:明确的问题:11/18/20228歪打正着歪打正着l即即在在一一个个经经济济体体中中有有许许多多生生产产者者和和消消费费者者,生生产产者者追追求求的的是是他他生生产产的的利利润润最最大大化化,消消费费者者追求的则是他消费的效用最大化。追求的则是他消费的效用最大化。l因因此此,生生产产者者
12、对对市市场场有有产产品品供供给给和和对对原原料料、资资源源有有所所需需求求,消消费费者者者者对对市市场场则则有有对对产产品品的的需需求求或或对对原原料料、资资源源的的需需求求。但但无无论论是是生生产产者者的的利利润润,还还是是消消费费者者的的支支付付能能力力,都都与与价价格格体体系有关。这很自然地就会产生一个问题:系有关。这很自然地就会产生一个问题:l是是否否存存在在一一个个合合适适的的均均衡衡价价格格体体系系,使使得得由由此此决决定定的的供供给给和和需需求求恰恰好好相相等等,即即达达到到一一般般经济均衡经济均衡?11/18/20229过了过了8080年才真正被证明年才真正被证明l瓦瓦尔尔拉拉
13、斯斯将将一一般般经经济济均均衡衡理理论论表表达达为为数数学学形形式式。这这是是一一个个由由几几个个供供给给与与需需求求相相等等所所决决定定的的等等式式组组成成的的非非线线性性方方程程组组。由由于于瓦瓦尔尔拉拉斯斯的的杰杰出出贡贡献献,一一般般经经济济均均衡衡的的均均衡衡价价格格的的存存在在性性和和均均衡衡的的变变化化规规律律,成成为为经经济济学学研研究究的的基基本本问问题题。1954年年,阿阿罗罗(Arrow)和和德德布布罗罗(Debru)的的价价值值理理论论,以以集集值值映映射射、凸凸性性和和不不动动点点定定理理等等数数学学工工具具和和公公理理化化方方法法,严严格格地地叙叙述述和和证证明明了
14、了一一般般经经济济均均衡衡问问题题,这这样样就就使使得得考考虑虑供供给给与与需需求求的的均均衡衡分分析析方方法法成成为为经经济济学学研研究究的的基基本本方法。方法。11/18/202210与马尔科维茨同时与马尔科维茨同时l1952年年,现现代代金金融融学学中中无无套套利利均均衡衡分分析析方方法法的的提提出出,被被认认为为是是金金融融学学研研究究方方向向的的一一次次意意义义十十分分深深远远的的金金融融学学革革命命。其其中中,斯斯蒂蒂芬芬罗罗斯斯(Stephen A.Ross)首首 创创 的的 APT(ArbitragePricingTheory)不不但但直直接接继继承承了了经经济济学学的的一一般
15、般经经济济均均衡衡理理论论的的经经济济学学思思想想,而而且且还还将将其其在在金金融融学学领领域域做做了了重重大大发发展展,使使得得现现代代金金融融学学在在研研究究方方法法上上从从传传统统的的经经济济学学独独立立出出来来,成成为为一一门门真正意义上的独立学科。真正意义上的独立学科。11/18/202211头寸头寸就是位置就是位置Positionl西西方方主主流流经经济济学学研研究究的的基基本本方方法法是是供供给给与与需需求求的的均均衡衡分分析析,分分析析的的着着眼眼点点常常常常在在均均衡衡的的存存在在性性和和均均衡衡的的变变动动情情况况,而而金金融融研研究究的的一一项项核核心心内内容容是是对对金
16、金融融市市场场中中某某项项“头头寸寸”进进行行估估值值和和定定价价。分分析析的的基基本本方方法法是是将将这这项项头头寸寸与与市市场场中中其其他他金金融融资资产产的的头头寸寸组组合合起起来来,建建立立一一个个在在市市场场均均衡衡时时不不能能产产生生无无风风险险利利润润的的组组合合头头寸寸,由由此此测测算算出出该该头头寸寸在在市市场场均均衡衡时时的的价价值值,即即均均衡衡价价格格。当当市市场场处处于于几几个个不不均均衡衡状状态态时时,价价格格偏偏离离了了由由供供需需关关系系所所决决定定的的价价值值,此此时时就就出出现现了了套套利利的的机机会会。而而套套利利力力量量将将会会推推动动市市场场重重建建均
17、均衡衡。市市场场一一回回到到均均衡衡状状态态,套套利利机机会会就就消消失失,而而在在市市场场均均衡衡时时不不存存在在套套利利机会,这就是无套利均衡分析的依据。机会,这就是无套利均衡分析的依据。11/18/202212什么叫套利?什么叫套利?l其其次次,要要理理解解无无套套利利均均衡衡还还要要理理解解什什么么是是套套利利。菲菲利利普普H戴戴布布维维格格和和斯斯蒂蒂芬芬A罗罗斯斯给给出出了了一一个个关关于于套套利利的的学学术术性性权权威威定定义义:套套利利是是指指“保保证证在在某某些些偶偶然然情情况况下下获获取取正正报报酬酬而而没没有有负负报报酬酬的的可可能能性性,也也无无需需净净投投资资”。通通
18、过过假假设设,有有可可能能在在任任意意套套利利规规模模上上遍遍历历套套利利的的可可能能性性;换换句句话话说说,“套套利利机机会会代代表表的的是是一一个个货货币币泵泵”1。学学术术意意义义上上的的套套利利有有两两个个核核心心特特征征:第第一一,存存在在一一个个无无风风险险的的收收益益,即即所所谓谓“保保证证获获取取正正报酬而没有负报酬报酬而没有负报酬”。l1菲菲利利普普H戴戴布布维维格格和和斯斯蒂蒂芬芬A罗罗斯斯,新新帕帕尔尔格格雷雷夫夫经经济济学学大大辞辞典典(中中文文本本)V.1,1996年年版,第版,第108页。页。11/18/202213零头寸零头寸=净投资为零净投资为零l第第二二,存存
19、在在一一个个自自融融资资策策略略,即即所所谓谓的的“无无需需有有净净投投资资”,或或者者如如美美国国著著名名金金融融工工程程学学家家约约翰翰马马歇歇尔尔所所言言,是是指指“零零头头寸寸”,完完全全可以用贷款来融资(无需自有资本)。可以用贷款来融资(无需自有资本)。l无无套套利利均均衡衡就就是是指指市市场场不不存存在在套套利利机机会会的的状状态态,虽虽然然金金融融市市场场参参与与者者的的风风险险偏偏好好差差异异很很大大,但但是是,一一旦旦出出现现套套利利机机会会,他他们们都都会会抓抓住住机机会会去去套套取取无无风风险险利利润润。套套利利机机会会消消除除后后市市场场均均衡衡是是所所确确定定的的均均
20、衡衡价价格格,与与市市场场参参与与者者的的风风险险偏偏好好无无关关(关关于于这这点点后后面面会会论论证证),可可见见无无套套利利均均衡衡分分析析方方法法抓抓住住了了金金融融市市场场均均衡衡的的本本质质特征。特征。11/18/202214二、无套利均衡分析方法的应用二、无套利均衡分析方法的应用l无无套套利利均均衡衡分分析析的的经经典典研研究究领领域域是是资资产产定定价价,最最初初提提出出无无套套利利分分析析方方法法的的MM定定理理是是研研究究资资本本结结构构和和公公司司价价值值的的关关系系,其其实实质质是是将将经经济济环环境境理理想想化化后后通通过过复复制制两两个个公公司司的的现现金金流流,利利
21、用用无无套套利利分分析析方方法法研研究究公公司司价价值值。然然后后,威威廉廉夏夏普普(WilliamSharpe)、约约翰翰林林特特纳纳(JohnLintner)、简简莫莫辛辛(JanMossin)等等人人建建立立的的著著名名的的资资本本资资产产定定价价模模型型CAPM(CapitalAssetsPricingModel)模模型型也也是是无无套套利利分分析析方方法法应应用用于于资资产产定定价价的的经经典典例例子子。事事实实上上,现现代代金金融融学学研研究究的的一一系系列列突突破破性性的的成成果果,如如APT和和BS期期权权定定价价理理论论等等,都都是是运运用用无无套套利利均均衡衡分分析析方方法
22、法取取得得的的。尤尤其其是是期期权权定定价价理论,其金融学的意义极为重大。理论,其金融学的意义极为重大。返回节返回节11/18/202215看个例子看个例子l早早在在1973年年,费费歇歇尔尔布布莱莱克克(FischerBlack)和和迈迈伦伦斯斯科科尔尔斯斯(MyronScholes)发发表表了了著著名名的的期期权权定定价价公公式式,接接着着他他们们以以这这个个公公式式为为起起点点,发发展展了了对对衍衍生生证证券券定定价价的的布布莱莱克克斯斯科科尔尔斯斯理理论论,并并由由罗罗伯伯特特默默顿顿(RobertMerton)进进一一步步将将其其完完善善和和系系统统化化了了。这这一一理理论论被被誉誉
23、为为“华华尔尔街街的的第第二二次次金金融融学学革革命命”。为为此此,默默顿顿和和斯斯科科尔尔斯斯荣荣获获了了1997年年的的诺诺贝贝尔尔经经济济学学奖奖。可可惜惜的的是是布布莱莱克克由由于于英英年年早早逝逝,未未能能享享受受此此殊殊荣荣。我我们们举几个例子来说明无套利定价的分析方法。举几个例子来说明无套利定价的分析方法。l例例2.1.1:假假设设现现在在6个个月月即即期期年年利利率率为为10%(连连续续复复利利,下下同同),1年年期期的的即即期期利利率率是是12%。如如果果有有人人把把今今后后6个个月月到到1年年期期的的远远期期利利率率定定为为11%,试试问问这这样样的市场行情能否产生套利活动
24、?的市场行情能否产生套利活动?11/18/202216套利过程是:套利过程是:l第第一一步步,交交易易者者按按10%的的利利率率借借入入一一笔笔6个个月资金(假设月资金(假设1000万元)万元)l第第二二步步,签签订订一一份份协协议议(远远期期利利率率协协议议),该该协协议议规规定定该该交交易易者者可可以以按按11%的的价价格格6个个月月后后从市场借入资金从市场借入资金1051万元(等于万元(等于1000)。)。l第第三三步步,按按12%的的利利率率贷贷出出一一笔笔1年年期期的的款款项金额为项金额为1000万元。万元。l第第四四步步,1年年后后收收回回1年年期期贷贷款款,得得本本息息1127万
25、万元元(等等于于1000),并并用用1110万万元元(等等于于1051)偿偿还还那那个个远远期期借借贷贷后后,交交易易者者净净赚赚17万万元(元(1127万元万元-1110万元)。万元)。11/18/202217再举个例子说明无套利定价法再举个例子说明无套利定价法l例例2.1.2:假假设设一一个个无无红红利利支支付付的的股股票票,当当前前时时刻刻t股股票票价价格格为为S,基基于于该该股股票票的的某某个个买买权权的的价价值值是是f,期期权权的的有有效效期期是是T,在在这这个个有有效效期期内内,股股票票价价格格或或者者以以概概率率P上上升升到到Su,或或者者以以概概率率1-P下下降降到到Sd。当当
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