Замена вероятностной меры ({gbyug fyjkxmukvmukw byjd)
Замена вероятностной меры (Change measure) - применяемая в стохастической финансовой математике процедура изменения вероятностной меры относительно которой рассматриваются случайные процессы с целью получения иных (возможно более удобных с для практических целей) формул оценки стоимости финансовых инструментов или иных их характеристик.
Замена вероятностной меры основана на теоремах Радона-Никодима, теореме Гирсанова, а также на обобщенной формуле Байеса для условных математических ожиданий.
Теория арбитражного ценообразования в первую очередь предполагает замену физической вероятностной меры на риск-нейтральную меру. Во многих случаях удобным оказывается замена последней на форвардную меру. Могут применяться также иные меры, например, своп-мера.
Чаще всего использование той или иной меры связано с тем что в соответствующей мере некоторый интересующий процесс является мартингалом, а значит наилучшей оценкой будущего ожидаемого значения (ожидаемого в этой мере) равно текущему значению процесса.
Производная Радона-Никодима и формула Байеса
[править | править код]В теории вероятностей вероятностная мера определяется аксиоматически, соответственно на одном и том же пространстве событий могут быть определены потенциально разные вероятностные меры. В теории меры используется понятие абсолютной непрерывности одной меры относительно другой и более сильное понятие взаимной абсолютной непрерывности мер - эквивалентность мер. Меры называются эквивалентными, если любое событие нулевой меры в одной из них имеет нулевое значение и в другой мере.
Теорема Радона-Никодима утверждает, что для таких мер существует случайная величина, с помощью которой можно перейти от одной меры к другой. Такая случайная величина Z называется производной Радона-Никодима и ее удобно обозначать по аналогии с обычными производными как . При таком обозначении очевидным становится равенство, которое собственно и представляет собой определение производной Радона-Никодима:
В случае именно вероятностных мер производная Радона-Никодима предполагается нормализованной в том смысле, что ее математическое ожидание в "старой" мере должно быть равно единице, так как это равно значению "новой" меры всего пространства событий, что по определению должно быть равно единице.
Отсюда несложно также видеть как связано математическое ожидание в одной мере с математическим ожиданием в другой
Можно показать, что в случае условных математических ожиданий выполнено равенство (собственно обобщенная формула Байеса)
Для случайных процессов предполагается заданным не только вероятностное пространство, но и фильтрация событий - поток сигма алгебр , "вложенных" в полную сигма-алгебру событий. В финансовой теории эти сигма-алгебры интерпретируются как "информация доступная к данному моменту". Относительно этой "информации" могут рассматриваться условные математические ожидания будущих значений случайных процессов.
Учитывая общую формулу Байеса можно записать следующую формулу
, где - так называемый процесс плотности
Формула замены эквивалентных мартингальных мер
[править | править код]Пусть - процесс стоимости актива, и даны два процесса и , такие что отношения и являются мартингалами соответственно в мере и (такие меры называют мартингальными). Это означает, что
и
Но поскольку текущая стоимость актива одна и та же и не зависит от меры, то отсюда получаем формулу связи условных математических ожиданий в таких мерах
Это по существу и есть формула замены мартингальных мер. Также полезно получить отсюда выражение для процесса плотности. Учитывая формулу замены меры для случайных процессов из этой формулы следует, что в данном случае для процесса плотности имеет место равенство
Отсюда следует, что процесс плотности пропорционален процессу , а поскольку процесс плотности в нулевой момент времени должен быть равен единице, то этот коэффициент пропорциональности должен быть равен обратной величине этого процесса в нулевой момент времени:
Замена меры в дифференциальном представлении процессов
[править | править код]При замене меры в соответствии с теоремой Гирсанова в представлении стохастического процесса в дифференциальной форме меняется дрифт - трендовая составляющая - на величину, равную взятому с обратным знаком произведению волатильности процесса на волатильность процесса плотности. То есть если исходный процесс в мере имеет вид
то в мере процесс имеет вид:
где - процесс волатильности для процесса плотности замены мер:
Примеры замены мер
[править | править код]Замена риск-нейтральной меры на форвардную
[править | править код]В риск-нейтральной мере базой стоимости (numeraire) является банковский счет, а в форвардной мере - бескупонная облигация. Согласно общей формуле замены меры имеем
Учитывая, что процесс стоимости дисконтной облигации является фактически t-измеримым случайным процессом, то его можно вынести за знак математического ожидания и тогда получаем следующую формулу
Первая формула- формула оценки в риск-нейтральной мере, вторая - в форвардной мере.
Замены между форвардными мерами различной срочности
[править | править код]Используя общую формулу замены мер можно записать следующую формулу при :
Если подставить в эту формулу вместо величину , получим
Следовательно
Соответственно, если внутри математического ожидания использовать замену на при необходимости, то независимо от того, или можно использовать формулу
Из этого следует общая формула оценки случайного будущего платежа в произвольной форвардной мере
И в частности, если T=S знаменатель становится равным единице и получаем классическую формулу оценки в собственной форвардной мере.
Также можно показать, что в вышеприведенную формулу также можно записать и заменив на