平均回帰型SABR価格設定をリー群法で近似するPDE
記事 arXiv papers · 著者: Siyan Zhang et al.
サマリー
本資料は、平均回帰SABR確率的ボラティリティモデルのもとで、条件付き請求権を評価する偏微分方程式の解析手法を開発します。基本解は閉形式で得られないため、数値計算に適した近似を目指しています。
価格評価解をボラティリティ・オブ・ボラティリティで展開し、退化して古典的な結果の対象外となる、ボラティリティ・オブ・ボラティリティがゼロの場合の作用素を調べます。交換子計算と可解リー群の手法から、この極限方程式の厳密な解作用素を導きます。また、摂動比較によって完全モデルの半群との関係を示します。分析はボラティリティを有界領域に制限し、放物型・双曲型問題に関連する半群も調べます。抜粋が示すのは数学的手法であり、価格評価のベンチマークや実証検証ではありません。
主なアイデア
- 平均回帰SABRの価格評価方程式には、既知の閉形式の基本解がありません。
- ボラティリティ・オブ・ボラティリティによる展開を、解を近似する手段として用います。
- リー代数の手法により、ボラティリティ・オブ・ボラティリティがゼロの場合の厳密な解作用素を得ます。
- 摂動結果を用いて極限作用素と完全な価格評価モデルを関連付けます。
- 存在解析はボラティリティが有界な領域で行われます。
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# Heat Kernels, Solvable Lie Groups, and the Mean Reverting SABR Stochastic Volatility Model # Heat Kernels, Solvable Lie Groups, and the Mean Reverting SABR Stochastic Volatility Model We use commutator techniques and calculations in solvable Lie groups to investigate certain evolution Partial Differential Equations (PDEs for short) that arise in the study of stochastic volatility models for pricing contingent claims on risky assets. In particular, by restricting to domains of bounded volatility, we establish the existence of the semi-groups generated by the spatial part of the operators in these models, concentrating on those arising in the so-called "SABR stochastic volatility model with mean reversion." The main goal of this work is to approximate the solutions of the Cauchy problem for the SABR PDE with mean reversion, a parabolic problem the generator of which is denoted by $L$. The fundamental solution for this problem is not known in closed form. We obtain an approximate solution by performing an expansion in the so-called volvol or volatility of the volatility, which leads us to study a degenerate elliptic operator $L_0$, corresponding the the zero-volvol case of the SABR model with mean reversion, to which the classical results do not apply. However, using Lie algebra techniques we are able to derive an exact formula for the solution operator of the PDE $\partial_t u - L_0 u = 0$. We then compare the semi-group generated by $L$--the existence of which does follows from standard arguments--to that generated by $L_0$, thus establishing a perturbation result that is useful for numerical methods for the SABR PDE with mean reversion. In the process, we are led to study semigroups arising from both a strongly parabolic and a hyperbolic problem.
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