二叉樹模型下歐式期權價值關于波動率的單調性研究

張會靈, 馬飛遙

二叉樹模型下歐式期權價值關于波動率的單調性研究

張會靈, 馬飛遙*

（寧波大學 數學與統計學院, 浙江 寧波 315211）

研究了在市場無套利情況下, 二叉樹模型的歐式期權價格與標的資產波動率的單調性問題. 首先給出了2個新的組合公式, 然后借助該組合公式證明了歐式期權價格與標的資產波動率存在單調遞增關系.

二叉樹模型; 期權定價; 波動率

期權作為一種金融衍生產品, 其定價是金融市場一個重要的研究領域. 近幾十年來, 期權定價問題已得到廣泛研究. Black等[1]提出了Black- Scholes期權定價模型, 雖然Black-Scholes期權定價模型有很多優點, 但其推導過程復雜. 隨后Cox等[2]提出了一種簡單的對離散時間期權的定價方法, 被稱為C-R-R二項式期權定價模型. 近些年很多國內外學者在文獻[2]基礎上研究了二項式模型的期權定價問題[3-7]. 眾所周知, 歐式期權的價格在C-R-R二項式期權定價模型中依賴于標的資產的波動性, 即歐式期權價格與標的資產波動率成單調遞增關系. 近年來有關期權定價波動性的研究成果頗豐[8-10]. 陳怡[4]證明了在單期二叉樹模型下歐式看漲期權關于波動率的單調關系, 但沒有涉及多周期模型. Reynaerts等[11]通過對二叉樹模型的期權定價進行敏感性分析, 得出了多周期時歐式看漲期權的價格不一定是波動率嚴格增加函數的結論, 但這種方法非常復雜.

本文利用2個新的組合公式, 更簡便地證明了多周期二叉樹模型下歐式期權價格與標的資產波動率的單調關系.

1 期權定價模型

對于歐式期權, 在支付紅利情況下, 考慮形式為如下的歐式看漲期權定價公式[12]:

以及形式如下的歐式看跌期權定價公式[12]:

2 二叉樹模型下歐式期權定價與波動率關系

給出2個新的組合公式, 這2個組合公式可應用于定理1的證明.

引理1

證明

同理可證

引理1不僅可用于歐式期權價格關于波動率的單調性證明, 在其他研究中也有廣泛應用.

式中:

將式(6)代入式(5)整理可得:

由于

可得:

若將歐式看漲期權定價式(1)對求偏導, 根據式(3)可得:

式中:

將式(10)代入式(9)整理可得:

由于

可得:

那么由式(11)和式(12)可得:

式中:

將式(14)代入式(13)整理可得:

因為

所以

式中:

3 結語

[1] Black F, Scholes M. The pricing of options and corporate liabilities[J]. Journal of Political Economy, 1973, 81(3): 637-654.

[2] Cox J C, Ross S A, Rubinstein M. Option pricing: A simplified approach[J]. Journal of Financial Economics, 1979, 7(3):229-263.

[3] Muzzioli S, Torricelli C. A multiperiod binomial model for pricing options in a vague world[J]. Journal of Economic Dynamics and Control, 2004, 28(5):861-887.

[4] 陳怡. 關于期權定價的模糊二叉樹模型及其應用[D]. 天津: 天津大學, 2007.

[5] 陳怡. 關于歐式看漲期權的模糊二叉樹模型[J]. 哈爾濱商業大學學報(社會科學版), 2007(6):10-12.

[6] 孔凡秋. 期權的二項式定價模型研究[J]. 經濟研究導刊, 2014(4):134-135; 155.

[7] 馮晶晶, 樊亞云, 邢瑞芳. 二叉樹從二期模型到n期模型的擴展[J]. 重慶理工大學學報(自然科學), 2016, 30(10):181-184.

[8] 國泰君安證券. 五大因素影響期權價格[N]. 證券時報, 2014-07-24(A15).

[9] 陳雨童. 基于波動率預測的期權定價研究[D]. 上海: 復旦大學, 2013.

[10] 龔誼洲. 基于可變波動率的期權定價研究[D]. 武漢: 華中師范大學, 2019.

[11] Reynaerts H, Vanmaele M. A sensitivity analysis for the pricing of European call options in a binary tree model [C]//Proceedings of the Third International Symposium on Imprecise Probabilities and Their Applications, 2003:14-17.

[12] 姜禮尚. 期權定價的數學模型和方法[M]. 2版. 北京: 高等教育出版社, 2008:24-39.

Monotonicity of volatility in European option pricing under binomial tree model

ZHANG Huiling, MA Feiyao*

( School of Mathematics and Statistics, Ningbo University, Ningbo 315211, China )

In this paper, we study the monotonicity of European option price and underlying asset volatility of the binary tree model for the case of no arbitrage. Firstly, we derive two new combination formulas. Then, based on these two combination formulas, the monotonic incrementing relation between European option pricing and underlying asset volatility is proved.

binary tree model; option pricing; volatility

F830.9

A

1001-5132（2022）03-0094-04

2021?03?23.

寧波大學學報（理工版）網址: http://journallg.nbu.edu.cn/

國家自然科學基金（11971251）; 浙江省自然科學基金（LY20A010010）.

張會靈（1995－）, 女, 河南駐馬店人, 在讀碩士研究生, 主要研究方向: 偏微分方程. E-mail: 2764433623@qq.com

通信作者:馬飛遙（1979－）, 男, 湖南衡陽人, 博士/副教授, 主要研究方向: 偏微分方程. E-mail: mafeiyao@nbu.edu.cn

（責任編輯 史小麗）