欧式信用价差期权的定价
第38卷第9期同济大学学报(自然科学版)
2010年9月
JOImNAI.OFH)NGJI
UNIVERSITY(删RAL
V01.38No.9SCID屺E)Sep.2010
文章编号:0253.374X(2010)09.1392.05DOI:10.3969/j.issn.0253・374x.2010.09.027
欧式信用价差期权的定价
任学敏,边保军
(同济大学数学系,上海200092)
摘要:除了利率风险外,投资者购买企业债券后可能会因企司在债券到期前不违约等.为克服这些缺陷,Black业破产和经营不善而遭受损失.许多金融机构推出了类似保和Cox[3J提出首次通过模型.它假定公司资产在存续险的违约互换和信用价差期权为投资者因企业破产和经营期内一旦达到违约边界Ke吖汀叫’(K,y为常数,T不善而遭受的损失提供保护.利用首次通过模型,把信用价为债券到期日,t为到期日前任一时刻)时即违约.差期权看成是公司资产值和短期利率的带障碍的复合期权,Longstaff和SchwartzE4]引入随机利率,假定违约边用偏微分方程的方法给出显式定价公式并用数值方法分析了其金融意义.
界是常数,这时债券价格不存在显式解,Briys和deVarenne[5]对其作了改进,假定违约边界为KD(t,关键词:企业债券;信用价差期权;首次通过模型r,T),D(t,r,T)为具有同样到期日的国债零息中图分类号:F
83
文献标识码:A
票.约化方法由Jarrow,Duffle等[6。7]提出,直接对违约时间给出模型,把违约看成是完全不可预料的.
PricingEuropeanStyleCreditSpreadOption
公司债券既有利率风险,也有信用风险.作为管R剧Xuemin,BIANt蚴un
理信用风险的工具,信用衍生物受到市场的欢迎.可(DepartmentofMathematics,TongjiUniversity,Shanghai
200092,
分为两类,一是违约互换合约,购买者在公司债券违China)
约时,其损失部分将由合约出售方偿付;二是信用价差期权,它不对违约进行保护,而对信用等级下降导Abstract:Besidestheriskofinterestrate,investotsmayalso致投资人的损失提供保护.Das[8]利用Merton模型suffereconomiclossesdueto
an
enterprise’sbankruptcyand
对其进行定价,但模型过于简单.Longstaff和ill—management,therefore,thecreditdefaultswapandcredit
Schwartzt9j直接根据公司债券与国债的收益率价差spreadoptionare
putforwardforthesakeoftheinvesters.
Based
on
thefirstpassagemodelandPDE.theclosed-form
建立模型,给出了该类欧式期权的定价公式,但模型solutionis
obtained谢tllthecredit
spreadoption
as
the
中的参数不可直接观察.本文利用结构化方法中的compoundoptionofthefirmvalueandtheshortinterestrate
首次通过模型,把该期权看成是公司资产值和短期、^,ith
barrier.111efinancialmeanings
are
analyzed
bynumerical
利率的带障碍的复合期权,给出显式定价公式,其参results.
数可从公司财务报表和公司股票价格中推出.
Keywords:corporatebond;creditspread
option;first
paSSagethnemodel
1
数学模型
1.1基本假定(对发行债券的公司)
目前对企业债的定价主要有两种方法:结构化(1)假定发行债券的公司的资产值y在风险中方法和约化方法.结构化方法把公司资产值作为衡性测度下满足随机微分方程
量标准.如果资不抵债,公司资产将被拍卖以偿债.dV=Vrdt+盯VdZl
结构化方法最早是由Merton等人‘卜23提出的.但这式中:r为短期利率;盯为波动率,是常数;Z・是标准
个简单模型加了一些很强的假设,如利率是常数,公
Wiener过程.
收稿日期:2009—06—08
基金项日:国家“九七三”重点基础研究发展计划资助项日(2007CB814903);国家自然科学基金资助项目(10671103)
作者简介:任学敏(1962一),男,副教授.硕士生导师,理学博士,主要研究方向为金融数学.E-mail:renxuemin@citiz.net
边保军(1962一),男,教授,博士生导师.理学博士,主要研究方向为金融数学.E-mail:bianbj@tongji.edu.cn
万方数据
第9期任学敏,等:欧式信用价差期权的定价
1393
(2)短期利率r的模型为Vasicek[10]模型
drt=(口一prt)dt+17dZ2
(2)
式中:口,p,叩是常数;Z2是标准Wiener过程,
Cov(dZl,d易)=pdt(J
ID
J<1).
(3)公司发行了总面值为K到期日为T的零息票企业债券,违约边界为KD(r,t;T).
(4)公司一旦破产,由于拍卖,资产值将由KD变成(1一cc,)KD,O≤∞≤1.常数叫称破产成本.即每份债券在违约日可得(1一∞)D,或等价地在到期日得(1一∞).
1.2关于信用价差期权的假定
(1)期权是欧式的,到期日T-<T,T为公司债券的到期日.
(2)对企业债和国债设定一个收益率价差,记P(y,r,t;T)为公司债券在t时刻的价值.当P(y,r,T1;T)低于D(r,T1;T)e—k(T-T1’(常数k为敲定的收益率价差)时,期权购买人将获得它们之间差额部分的赔偿.由于同样到期日和收益率的企业债券的价格一定低于国债的价格,从而k>O;又信用价差期权不为违约提供保护,因此P(V,r,T。;T)一定大于违约时债券的价值,即P(y,r,T-;T)>
(1一∞)D(r,T1;T),也就是尼<一墨掣.记
』一』1
y。是使P(V’,r,T1;T)=D(r,T1;T)e—k(T-T1’成立的值,由于企业债券的价值关于其资产值是单调上升的,这样的y’是唯一的.如公司在Tt前破产,则期权自然中止,其价值自然为零;否则在T,时刻,如把P(y,r,T】;T)表示成P(y,r,T1;T)=D(r,T1;T)e—d(T-T1’,则d>k时,即与国债的收益率价差超过敲定的收益率价差,这时期权买方可获得收益为
P(y。,r,T1;T)一P(V,r,Tl;T)
(3)
d≤k时为零.由于不保护违约,T-时刻的期权的收益为
日(Vr,一KD(r,Tl;T))(P(y‘,r,T1,T)一
P(y,r,Tl,T))+
(4)
这里,H(z)是Heviside函数.即该期权不对公司破产导致债券持有人的损失赔付.由于采用与国债的价差,它基本上不对由于利率上升导致的公司债券价格的下降提供保护.
2问题的求解
公司债券和信用价差期权显然都是公司资产y
万方数据
和短期利率r的衍生物,因此它们满足相同的偏微分方程,只是终值和边值的条件不同.令X=y/K,则在风险中性鞅测度下,dX=rXdt+aXdZl.而X可看成是公司的财务杠杆比.2.1公司债券价格的确定
设P(X,r,t;T)为公司零息票债券的价格,D(r,t;T)为相应的零息国债,则在Vasicek模型下‘10|,可得到
D(r,t;丁)2
e(^(丁一。卜毋(r一。)’
(5)
这里
删)=鲤∑≮螋一警
B㈤:L芸,
p
(6)
而P(X,r,t;T)满足
fLP=0,
X>D(r,t;T),r∈R,O≤t≤T
P(D(r,t;T),r,t;T)=(1一cu)D(r,t;T),
0≤t≤T,r∈冗
【P(X,r,T;T)=1,
X>1,r∈R
(7)
LP=著+譬x2筹+阳红嘉+
i712萨孑P+以篆+(口一pr)oPar—rP
用零息国债D(r,t;T)作为计价单位,令Pt=P。/D。,Zt=Xt/Dc,问题(7)化为一维问题
j^
f善+扫衄荔-0,z>1,0≤t≤TP(ZT,T;T)=1,
Z>1
I^
【P(1,t;T)=1一甜,0≤t≤T
(8)
这蚧㈩=面1(等)2牡卜2.o砸丢等=
B2(T—t)叩2+tY2+2p砸B(T—t).
注意到;2(t)与r无关,由极值原理,P(Z,£,T)只在区域三边界上取最大最小值,即在区域内部有1一c£,<P(Z,t;T)<1.敲定收益率差k满足1一∞<e—k(T-q’<1.由连续性,一定有Z使P(Z,T1;T)=e—kiT-TI’,且这样的Z是唯一的,因为P(Z,
t;T)关于Z单调上升,这同样可由极值原理得到.
1394
同济大学学报(自然科学版)第38卷
令r:f2;z(e)d拿,T*:f丁;z(e)ds,∞:1nz,亭:
J
0
J0
由前面证明过程,P(x,T。;T)关于刃单调上升,记刃。为使P(x’,Tl;T)=e吨汀一n’成立的值,注意到在Tl时刻有
;T)=(1一
T。一r并取命=e一(詈一喜)[p一(1一∞)],NJN(8)
化为
删P(x眦TtH…oJ)叫(N斟2一e童2・
丢警-0'刃>0,0≤e≤T’
㈤N[季--X---虿陋,
+叫(I“I一。・
0)2e-x/2∞,0<∞<∞
.拼一苗.№.啪
拿)=0,0≤车≤T。
谚(∞,s):_:兰re一掣Ⅳ(s,0)ds:瓣:一
叫[e一号+;N(∞一丢)一e量+;N(一∞一喜)]
%卜卑N(∞一孚)一
声辛N(一刃一竿)]
式枇_ln去一肛④张T。=p④以
fLW=0,
X>D(r,t,T),0≤t≤T1,,.∈R
W(D,r,t;T1)=0,0≤t≤T1,r∈R
1Ⅳ(x_r.,r,T1;T1)=H(xL—DT,)・
【
(P(X;,,r,T1;T)一P(Xn,r,Tl;T))+
e州r一_’冷咖=罟,p。=瓦Pt,z。=瓦Xt,再令∞=
f髻一丢磬=。
{谚c。,亭,=。
万方数据
e州H吲一h(Ⅳ[季卜
鼬(莩])
(12)
这里P=T’一T:=I1;z(s)ds,于是可知形(∞,
0)在区间E0,刃’]外为零.类似地,对方程(11)先作奇延拓化为柯西问题,
求解后再把解限制在z≥0可得
形(茁,亭):—l_f。(e-哮一e一譬)帚(s,0)d8:
瓜:o
01e一号+专[N(d1)一N(d2)]一a1蔷+{[N(d3)一
N(d4)]一埘e-詈+言[Ⅳ(dl,d11)~N(d2,d11)]+(cJe薹+言[N(d3,d12)一Ⅳ(d4,d12)]+(c,e号+言[N(d5,d21)一N(一d4,d21)]一叫e-号+言[N(d6,d22)一Ⅳ(一d2,d2)]
式中:01=e-k(T-Tl’一(1一co);d1
5————_=一;
刃-一z+妻
d2=
害溅:≤溅:害;d5
5
≤溅:等涵。:8店…三2一鲁
一;de
2手;d--2拿下=T‘一矸.回到原变量可得
w(老^t)=
第9期任学敏.等:欧式信用价差期权的定价
。。辰e一学形(・n妄p㈤ds)
3数值结果和分析
由期权和公司债券的特性可知,当期权的到期日与债券的到期日非常接近时,期权价值几乎为零,原因是债券是否违约的不确定性大为降低且在两个到期日相同时期权价值为零,而期权价值关于其到期日是连续的.为了清楚地看出某个因素对期
1,
权价值的影响,取参数值为口=0.2,7=0.1,古=A
2,七,(u=0.4,lD=0.4,a=0.379,ro=0.05,T=
10不变,除非单独考虑该参数的影响.从图1可知,要求的敲定收益率价差越大则期权价值越低,其金融意义是明显的,因为只有超过敲定收益率价差部分才能得到赔偿.图2显示出财务杠杆比对期
1,
权价值的影响,比率古越大表示公司债务在总资产A
中的比率越低,公司违约和信用等级下降的可能也越低,从而期权的价值也越低.图3显示了债券发行时的短期利率对期权价值的影响,短期利率越高,则由于信用风险导致的国债与企业债券的价差越小,从而期权价值越低.图4表明公司资产的波动率越大,则期权的价值越大,因为这时企业信用等级下降的可能增大了.特别需要指出的是,图l一4的图形都呈驼峰状,这与理论和实证中发现的公司最可能在债券存续期的中间发生违约是一致的,由于在连续模型下,公司财务状况的变化是一个渐进的过程,而第二类欧式信用价差期权不保护违约情况,因此其价值的峰值出现的更早,且违约可能越大,出现的也越早.
图1敲定的收益率价差的影响
Fig.1
Impactofthestrikespreadofthereturnrate
万方数据
lR
呷
2
\
辔¥辎踩
图2财务杠杆比的影响
Fig.2
Impact
ofthefinanceleverageratio
图3初始利率的影响
Fig.3
Impactoftheinitialinterestrate
IR
叩
2
\
鞋
S辎豢
图4公司资产波动率的影响
Fig.4
Impact
ofthevolatilityoffirmasset
4结论
第二类欧式信用价差期权作为保护公司债券投资人免受在债券到期日前由于公司经营恶化(但公司未破产)引起的债券价格下跌影响的工具,其价值
可由处理公司债券定价的首次通过模型来确定,影响其价值的主要因素有公司资产波动率、初始利率、
同济大学学报(自然科学版)
第38卷
财务杠杆比和敲定的收益率价差等.购买者可根据自身的风险承受力决定受保护的强度,即敲定的收益率价差的大小.参考文献:
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■…●…,…l删■m●■H…,…,HH‘●H蠼
(上接第1366页)
(2)通过制动试验与仿真计算对照,得到了制动过程列车车轮的瞬态温度场的实际分布状况、热量在制动车轮的传递过程、温度随时间的变化规律以及最高温度出现位置和变化范围.可进一步分析判断车轮踏面制动热容量极限和变化规律.
(3)通过选择不同的物理、技术参数,进行车轮瞬态温度场模型仿真计算,得到各要素对踏面制动过程的影响,可进一步从热容量的角度提出基础制动的基本指标和结构要求.
(4)为国内发展快速重载货物列车的制动方式、制动技术参数确定提供比较可信的理论分析,为确定车轮踏面制动极限和作用方式、列车制动距离等技术规范提供计算依据.参考文献:
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