風險中性測度

等效鞅測度下的Poisson過程

  • June 5, 2021

我有一個隨機過程 $ N(t) $ 這等於 $ n $ 有機率

$ P{N(t) = n}=\frac{\left(\lambda t \right)^{n}}{n!}e^{-\lambda t } $

在哪裡 $ t $ 表示時間段。換句話說,對於一個固定的對應過程 $ t $ , 是一個隨機變數 $ N(t) \equiv N $ 這是具有以下Poisson分佈的(齊次)Poisson(點)過程:

$ P{N = n}=\frac{\lambda^{n}}{n!}e^{-\lambda} $

$ P $ 是關於樣本空間定義的機率測度 $ \Omega $ . 連同 sigma 代數 $ A $ ,這三個元素定義了我的機率空間。

現在我介紹等效鞅測度(EMM) $ Q $ , 相當於 $ P $ 並擁有以下財產 $ Q $ 每個過程都變成鞅。更清楚地說,這是 Black-Scholes 定價類型的典型設置。例如,具有以下流程的股票 $ P $ 被定義為

$ dS_t=S_t\mu+S_t\sigma dW_t $

在哪裡 $ W_t $ 是一個維納過程,有一個由所謂的“無風險利率”給出的漂移 $ r_f $ 在下面 $ Q $ 也改成對應的維納過程下 $ Q $ , IE $ W^{Q}_t $

$ dS_t=S_t r_f+S_t\sigma dW^{Q}_t $

措施的改變需要 $ W^{Q}_t=W_t+((\mu-r_f) / \sigma)t $

我的問題:像上面介紹的Poisson過程是否會受到度量變化的影響?我的猜測是,因為它只取決於某個參數 $ \lambda $ 這是一個計數過程,但事實並非如此,但我想听聽進一步的意見。任何建議都被很好地接受和採納

考慮氡 nikodym 導數,即隨機變數: $ Z(w)= 1_{N(T,w)=1}+1-Pr(N(T)=1) $ . 它是可以接受的,因為它總是正的並且有一個期望 1。這將導致我們形成一個等價的測度,我將其表示為 $ ’ $ .

我們從簡單的定理開始 $ E’(X)=E(XZ) $ 對於任何隨機變數 X 和 RND $ Z $

$ E’(1_{N(T)=1})=E(1_{N(T)=1}*(1_{N(T)=1}+1-Pr(N(T)=1))) $

因此,

$ Pr’(N(T)=1)=2Pr(N(T)=1)-[Pr(N(T)=1)]^2 > Pr(N(T)=1) $

另請注意

$ Pr’(N(T)=2)=Pr(N(T)=2)[1-Pr(N(T)=1)] < Pr[N(T)=2] $

所以新的測量方法提供了更多的機率質量 $ 1 $ ,同時將其從所有其他點(如 $ 2 $ ,如上圖所示)。這不再是Poisson過程,您可以通過一些代數來驗證。

評論:我把你的問題誤認為是為Poisson過程尋找 EMM,這確實很難。但是確定它對等效度量的變化很敏感並不難。幾乎所有非退化過程都對度量的變化敏感。

$ N_t $ 過程自帶Poisson定律(機率測度) $ P $ 通過強度定義 $ \lambda $ . 在它下面, $ N_t-\lambda t $ 是鞅 $ {\cal F}_t =\sigma(N_u | u\in [0,t]) $ (作為 $ E^P[N_t]=\lambda t $ 和 $ N_t-\lambda t $ 有獨立的增量)。

任何其他等效的Poisson定律, $ Q $ , 通過給定的強度定義 $ \gamma $ , 可以使用 Radon-Nikodym 密度建構

$$ \frac{dQ}{dP}{\bigg|}_{{\cal F}_t} = \exp\left( \ln(\gamma/\lambda)N_t-(\gamma -\lambda)t \right), $$ 通過注意到

$$ Q(N_t=n) = \exp\left( \ln(\gamma/\lambda)n-(\gamma -\lambda)t \right) P(N_t=n) $$ $$ = \exp\left( \ln(\gamma/\lambda)n-(\gamma -\lambda)t \right) (n!)^{-1}(\lambda t)^n\exp(-\lambda t) = (n!)^{-1}(\gamma t)^n\exp(-\gamma t). $$

在下面 $ Q $ , $ N_t-\gamma t $ 是一個 $ {\cal F}_t $ -鞅。

在金融環境中,如果我們只有一個由過程建模的簡單資產(可以添加一個獨立的布朗運動——例如,參見默頓模型,但我們將在此處保留關於Poisson過程的內容):

$$ dS_t= S_{t^-} (\mu dt + \zeta d(N_t-\lambda t)), $$

在下面 $ P $ , $ \zeta>0 $ , 那麼(利率不變 $ r $ )

$$ d(e^{-rt}S_t)/(e^{-rt}S_{t^-}) = (\mu -r) dt + \zeta d(N_t -\lambda t) $$

這表明 $ e^{-rt}S_t $ 不是鞅 $ \mu \not= r $ .

貼現資產是Poisson下的鞅 $ Q $ 如上為強度而建構的:

$$ \gamma = \lambda - \frac{\mu -r}{\zeta}, $$

製造 $ Q $ 一個EMM。

(請參閱評論中建議的註釋以及這些註釋。)

引用自:https://quant.stackexchange.com/questions/65391