理性期权定价理论课件.ppt
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1、Robert C. Merton,Theory of rational option pricing,The Bell Journal of Economics and Management Science, Volume 4, Issue 1(spring, 1973),Company Logo,期权定价理论始于1900年,法国数学家Louis Bachelier假设股票价格服从零漂移布朗运动,从而导出了期权定价公式。本论文在假设投资者偏好更多财富的基础上,推导出期权定价的一组约束条件,它是保证期权定价公式和理性定价理论相一致的必要条件。,Company Logo,重点研究了两类问题:,1.
2、标的股票支付股息时的期权定价问题;2.执行价格的变化引起期权合约条件的明显改变时的期权定价问题;或者公司投资(或资本结构政策)的变化引起期权合约条件的潜在改变时的期权定价问题。引入其他假设进一步研究和推广Black-Scholes期权定价理论。,Company Logo,1.引言,期权是一类特别简单的未定权益,期权定价理论导致了一般未定权益定价理论的产生;所有未定权益都可以表示成基础期权合约的组合,所以期权定价理论是未定权益定价理论的组成部分。,Company Logo,2.理性期权定价的约束,“美式” 认股权证“美式” 看涨期权“欧式” 期权合约“投机商号” 或“初始” 零投资假设符号表示:
3、美式认股权证价值F(S, ;E)E执行价格到期前期限S每股普通股票价格,Company Logo,欧式认股权证价值f(S, ;E)美式看跌期权价值G(S, ;E)欧式看跌期权价值g(S, ;E)由认股权证和有限责任的定义:F(S, ;E) 0; f(S, ;E) 0 (1)到期时, =0,两个合约满足:F(S, ;E) = f(S, ;E)=Max(0,S-E) (2)根据套利条件: F(S, ;E) Max(0,S-E) (3),Company Logo,定义:我们称证券(投资组合)A占有于证券(投资组合)B,如果在未来某个已知日期,对于某些状态,证券A的收益超过证券B的收益,对于所有状态证
4、券A的收益至少等于证券B的收益。假设1:理性期权定价的一个必要条件是,定价该期权使得它既不是占优证券也不是被占优证券。F(S,1 ;E) F(S,2 ;E) 1 2 (4)F(S, ;E) f(S, ;E) (5),Company Logo,F(S, ;E1) F(S, ;E2)f(S, ;E1) f(S, ;E2) E1 E2 (6)S= F(S, ;0) F(S, ;E) F(S, ;E) (7)F(0, ;E)= f(0, ;E) =0 (8)令P()为从现在起年后到期支付1美元无风险(在违约意义上)贴现贷款(或债券)的价格。1=P(0) P(1) P(n) 01 n (9),Compa
5、ny Logo,定理1:如果欧式认股权证的执行价格为E,认股权证有效期内普通股没有任何支付(例如:股息)(或者不允许有这样的支付以保护认股权证),那么, f(S, ;E) Max0,S-E P()证明:构造投资组合:A:支付f(S, ;E)购买认股权证;以每份债券P()的价格购买E份。总投资为: f(S, ;E)+E P() B:支出S购买普通股。总投资为:S,Company Logo,年末,普通股的价值为S,Company Logo,除非A组合现在的价值至少等于B组合的价值,否则A将占优B.因此,根据假设1,f(S, ;E)+E P() S,结合(1)有f(S, ;E) max0,S-E P
6、()由(5), F(S, ;E) f(S, ;E) F(S, ;E) Max0,S-E P(),Company Logo,定理2:如果定理1的假设条件成立,美式认股权证在到期前永不执行,因此,其价值与欧式认股权证相同。证明:如果认股权证被执行,其价值为Max0,S-E 由定理1, F(S, ;E) Max0,S-E P() Max0,S-E因此,这个认股权证“活着”比“死去”有价值。,Company Logo,定理3:如果定理1的条件成立,永续( = )认股权证的价值等于普通股票的价值。F(S, ;E) F(S, ;E) Max0,S-E P() S(7) S= F(S, ;0) F(S, ;
7、E)因此,F(S, ;E)=SS F(S, ;E) Max0,S-E P()所以F(S, ;E)为P()的函数,否则, P()(大利率)充分小,不等式关系不能成立。,Company Logo,利率增大,相当于E变小,所以,认股权证价值是利率的增函数。同样,适用于有限责任公司的股票分析。E被看成是债务。定理4:如果F(S, ;E) 是理性决定的股权价格,那么,它是执行价格E的凸函数。证明:任取0 1,E2E1,令E3= E1+(1-) E2,Company Logo,构造投资组合:A: 份执行价格为E1的认股权证,(1-)份执行价格为E2的认股权证.B:1份执行价格为E3的认股权证.令到期的股票
8、价格为S到期时,A组合的价值为Max(0, S- E1)+(1- ) Max(0, S- E2)组合B的价值为Max(0, S- E3)= Max(0, S- E1-(1-) E2) Max(0, (S- E1)+ Max(0, (1-) (S- E2) 故为了避免占优, F(S, ;E3) F(S, ;E1) + (1-) F(S, ;E2),Company Logo,定理5:如果f(S, ;E) 是理性确定的欧式认股权证价格,那么,对于E1 E2, -P()(E2-E1) f(S, ;E2) - f(S, ;E1) 0 。进而,如果f是执行价格的可微函数,证明:由(6)直接得到不等式右边成
9、立。左边不等式根据占优理论:A:以E2购买股票的认股权证,以每份P()的价格购买(E2-E1)份债券。,Company Logo,B:以E1购买股票的认股权证.如果到期时,股票的价格为为S,那么,组合A的价值为: Max(0, S- E2)+ (E2 E1)组合B的价值为: Max(0, S- E1)如果S E2 Max(0, S- E2)+ (E2 E1) Max(0, S- E1)如果S E2Max(0, S- E2)+ (E2 E1)= Max(0, S- E1),Company Logo,故为防止占优,有f(S, ;E1) f(S, ;E2)+P()(E2 - E1)如果定理1的条件成
10、立,定理5 的不等式对于美式认股权证成立。否则,弱不等式成立,Company Logo,定理6:如果k是正常数,Q(t)=kS(t);EQ=kE,那么,FQ(Q, ;EQ) kF(S, ;E) ,对于所有S, ; E和每一个k证明:设为认股权证被执行时或到期的普通股票价格,则QkS,且EQ=kE,对Q的认股权证价值为Max0,Q- EQ=kMax0, S-E,为了避免占优,卖出时必有FQ(Q, ;EQ) kF(S, ;E) 说明认股权证定价函数是S和E的一次齐次函数,反映了正常竞争中的规模收益不变的结论。,Company Logo,股票价格和认股权证价格可以进行单位执行价格报价。设 为公司i的
11、普通股票认股权证的价值,假设2:如果 1美元股票i和j的收益分布相同,则定义 为在时间t,投资于公司i的1美元的单期收益,它是随机变量 。 为1美元的期收益。,Company Logo,定理7:如果 当 且 时,则证明:从结构上看,第n+1个约束证券的每份股票包括公司i的普通股 份,根据假设,每股的价格为由占优理论可以得出定理的证明。投资组合A:包括公司i的普通股认股权证 份,投资组合B:包括一份第N+1个约束证券。,Company Logo,到期日为公司i的普通股票价格。根据定义:则由 的凸性得:为避免占优,所以投资组合的认股权证小于认股权证的投资组合,从认股权证的价值来看,分散化是”有害的
12、”。,Company Logo,推论:如果定理7的假设条件成立,且 是同分布的,则证明:普通股的风险越大,认股权证就越有价值。定义如果 是随机变量,且 则称证券1比证券2的风险大。定理8:理性确定的认股权证价格是与它相关的普通股票风险的非减函数。,Company Logo,证明:令 普通股的收益, 为认股权证的价格。设 , 。 独立同分布,且根据定义,证券i比证券Z风险大。我们定义随机变量收益根据结构, 的分布相同,由定理7的推论,根据大数定律,当 时, 依概率收敛于,Company Logo,所以因此,普通股的不确定性越大,认股权证就越有价值。定理9:如果对普通股投资1美元的收益分布和股票价
13、格无关,则 是股票价格和执行价格的一次齐次函数。证明:令 是初始股票价格为 的1美元投资收益。定义:,Company Logo,根据定理6,定理得证。定理9比定理6更强,如果收益依赖于股票价格水平时,这个结论不成立。定理10:投资于普通股票1美元的收益分布与价格水平无关,那么, 是股票价格的凸函数。证明:,Company Logo,要证凸性,必须证明当 ,时,有根据定理4有令,Company Logo,3.股息和执行价格变化的影响,最普通的两类支付是股票股息(拆股)和现金股息。一般来说,期权价格受到未预期到的投资政策(存量增加)、资本结构(如:债务-权益比率)(存量不变)和支付政策(存量减少)
14、的影响。定义:期权是支付保护的,对于给定的投资政策和给定的资本结构,期权的价值不会因支付政策的选择而变化。,Company Logo,定理11,如果不管支付所表示的收益(用支付分数表示)如何变化,投资于普通股票1美元的收益保持不变,且在认股权证有效期内的每一支付后,如果可以调整合约从而能够让用E美元购买到的股份增加 ,这里的d为支付的货币量。 为支付后每股股票价格,则认股权证有保护。考虑两个公司。假设投资于普通股票1美元的总收益分布相同,且两个公司的初始价格相同, 。对于公司i, 为t期从支付中每美元的收益, 为t期从资本利得中每美元的收益,从而有 为时期t公司i的认股权证可以以总价格E购买公
15、司i的股票数量,这里根据定义,这里 为进行支付后t时刻的每股股票价格。,Company Logo,根据假设条件,有当认股权证被执行或到期那一天,公司i认股权证的价值为但是根据假设, 同分布,根据假设2,和 的特定形式选择无关。推论:如果不管支付所表示的收益(用支付分数表示)如何变化,投资于普通股票1美元的收益保持不变,如果不存在规模经济,且在认股权证有效期内的每一支付后,以执行价格E购买一股股票的认股权证都能够与以执行价格E/购买,Company Logo,一股股票的 份认股权证相交换,则认股权证是支付保护的。证明:第i个支付日后, 为股票分割前的一股股票所分成的股份数。在没有税收和交易成本情
16、形下,Miller-Modigliani证明,如果投资政策和资本结构不变,股息政策不会影响公司的价值。在这种假设下,对普通股票投资1美元的总收益和支付政策无关。Black-Scholes特例:公司清算所有资产并以现金方式支付。考虑投资政策、资本结构和支付三方面情况。认股权证初始形式,到期全部卖掉所有资产,买入无风险,Company Logo,资产,认股权证下降为如果 即使认股权证是保护的也没有价值。支付无限制:公司将价值的 部分支付给股东。 且 支付后,认股权证的价值为当 成立当 极限状态也应成立。在非初始形态下,当投资政策和资本结构发生变化时,为不用发行新股票就能保持资本结构不发生变化,,C
17、ompany Logo,公司不得不买入 比例的已发行的认股权证,在B-S情形下,买入全部已发行的认股权证。现金股息保护条款:导致认股权证持有者的损失,当时,损失其价值的d/S,SE,损失变小,SE,损失变大。执行价格一般是距执行日的时间函数,接近执行日,执行价格会上升。容易证明,如果是这样,执行时间刚好在执行价格变化之前的那一时刻。用递归方法去找解。不提前执行的充分条件: (10) (11),Company Logo,推论:如果受保护的永久认股权证的执行价格有有限个变化,则认股权证不被执行,其价格等于普通股票的价格。证明:最后执行的认股权证的价值为:最后一个执行日之前的认股权证价值为:故用递推
18、法,认股权证永不执行。,Company Logo,已知未来股息和股息政策对未受保护认股权证的影响:修正的欧式认股权证的边界条件: 等于距到期日前的 年支付的每股股息。已知未来股息不提前执行的充分条件: (12)连续情况,d,r不变: (13),Company Logo,4.理性看跌期权定价的约束,在到期日: (14)投资组合A:普通股多头S美元, 年后欧式看跌期权多头 美元,借款 投资组合B:看涨期权多头 美元从现在起, 年后,股票价格为,Company Logo,为避免看涨期权占优: (15)投资组合A:普通股空头价格S美元, 年后欧式看涨期权多头 美元,贷款 投资组合B:看跌期权多头 美元
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