De to risikable prosessene under Q

Som tidligere nevnt har vi nå tre aktiva i økonomien vår, nemlig to risikable aktiva samt et risikofritt aktivum. Disse tre prosessene er:

Aktivaprosess:

( ) ( ) ( )

^A

( ) ( ) ( ) ( )

^{1 2}

( ) ( )

dA t =µ t A t dt+σ t A t ^⎡⎣ρ t dW t + −ρ t dZ t ^⎤⎦

Nullkupongobligasjonsprosess:

( )

^,

( ) ( )

^{, p}

( ) ( ) ( )

^,

dP t T =α t P t T dt−σ t P t T dW t

Risikofritt aktivum:

( ) ( ) ( )

dD t =r t D t dt

Det første vi gjør er å finne nullkupongprosessen under det risikojusterte sannsynlighetsmålet Q. Det vil som kjent si å bruke det risikofrie aktivumet som numeraire. Denne prosessen ser ut som følger:

( ) ( ) ( )

, P t T X t = D t

som ved Itôs lemma gir:

( ) ( )

Dette er under det objektive sannsynlighetsmålet P. Bruker Girsanovs teorem for å finne prosessen under det risikojusterte sannsynlighetsmålet Q. Prosessen under Q ser ut som følger:

( ) ( ( ) ( )

¹

( ) ( )

^p

) ^{( )}

^p

^{( ) ( )}

^Q

^{( )}

dX t = α t −r t +λ t σ t X t dt−σ t X t dW t

Denne prosessen skal være en martingale under Q. Dette gir dermed følgende markedspris på renterisiko:

( ) ( ) ( ) ( )

Setter vi denne inn i nullkupongobligasjonsprosessen får vi prisprosessen under Q:

( ) ( ( ) ( ) ( ) ) ^{( ) ( ) ( ) ( )}

Finner aktivaprosessen under Q:

Definerer en ny prosess:

( ) ( ) ( )

X t A t

= D t

Itôs lemma gir:

( ) ( )

Under Q blir prosessen:

( ) ( ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ) ^{( )}

som gir markedsprisen på risiko:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Setter inn i aktivaprosessen for å få denne under Q:

( ) ( ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ) ^{( )}

Har dermed de to prosessene under Q:

( ) ( ) ( )

^{, , p}

( ) ( )

^{, Q}

( )

dP t T ⁼r t P t T dt⁻σ t P t T dW t

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) (

^Q

( )

^{1 2}

( )

^Q

( ) )

dA t =r t A t dt+σ t A t ρ t dW t + −ρ t dZ t

3.3.3.5 Kontrakt A

Verdien på forsikringskontraktene og egenkapitalen får vi fra (3.4) og (3.5):

Verdi egenkapital:

( )

^t

( ( ) ( )

^{, * ,}

)

^t

^{( )}

^{,G T*}

^{( )}

^,

E t C A T G T T αC A T T

α

⎛ ⎞

= − ⎜⎜⎝ ⎟⎟⎠

Verdi forsikringskontrakter:

( ) ( ) ( )

^{, * t}

( ( ) ( )

^{, * ,}

)

^t

^{( )}

^{,G T*}

^{( )}

^,

Som under prising av egenkapitalen og forsikringskontraktene fra situasjonen med deterministisk rente trenger vi også her bare å finne lukket form løsning for

( ) ( )

løsninger for både forsikringskontraktene og egenkapitalen. Begynner derfor med å beregne den europeiske call-opsjonen.

Europeisk call-opsjon:

( ) ( ) ( ( ) ( ) )

{ ( ) ( )}

Siden:

For C¹ bruker vi dermed aktiva som numeraire:

( ) ( )

^{{ ( ) ( )}}

( )

sannsynlighetsmålet Q^A.

For C² bruker vi forward målet: sannsynlighetsmålet Q^T.

Verdien på tid t blir dermed:

( ) ( )

^A

( ( )

^*

( ) ) ^{( ) ( )}

^{, * T}

( ^{( )}

^*

^{( )} )

C t = A t Q A T >G T −P t T G T Q A T >G T

Tar C¹ først. Her skal

( ) ( )

Siden vi her har to aktiva som begge er stokastiske prosesser blir Itôs lemma litt endret her. Vi får et ekstra ledd som inneholder de to kryssderiverte. Siden de to kryssderiverte er like får vi kun ett ekstra ledd.

De deriverte er:

2

Bruker Itôs lemma:

( ) ( ) ( ) ( )

Dette er under det objektive sannsynlighetsmålet P. For å få prosessen under det risikojusterte sannsynlighetsmålet Q^A bruker vi Girsanovs teorem. Forskjellen fra situasjonen uten stokastisk rente blir nå at vi får to markedspriser på risiko, en markedspris på renterisiko

( )

Denne prosessen skal være en martingale under dette sannsynlighetsmålet. Det innebærer at driftleddet må være lik 0. Markedsprisen på aktivarisiko kan dermed skrives som:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) ( ) )

Ser at markedsprisen på renterisiko inngår i markedsprisen på aktivarisiko.

For å finne de to markedsprisene på risiko under sannsynlighetsmålet Q^A innfører vi en ny relativ prosess:

( ) ( ) ( )

J t D t

= A t

Denne prosessen skal være en martingale under Q^A. Itôs lemma gir:

( ) ( ) ( ) ( )

Under sannsynlighetsmålet Q^A blir J(t):

( ) ( ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ) ^{( )}

Driftleddet lik 0 gir markedsprisen på aktivarisiko:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Dermed har vi to likninger i to ukjente for de to markedsprisene på risiko:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

som gir:

dJ(t) er dermed en martingale under Q^A:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Denne prosessen kan vi løse ved å betrakte en ny prosess:

( )

^ln

( )

Y t = X t

Itôs lemma gir:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ( ) )

Integrerer og løser vi denne får vi aktivas prisprosess under sannsynlighetsmålet Q^A:

( ) ( ( ( ) ( ) ( ) ) ^{( )} ( ^{( )} ) )

sannsynlighetsmålet Q^A:

( ) ( )

Har dermed beregnet ^{C t1}

( )

^{= A t N d}

( ) ( )

¹

Deretter C²:

Bruker nullkupongobligasjonen som numeraire, dermed kan aktiva relativt til nullkupongobligasjonen representeres ved følgende prosess:

( ) ( ) ( )

^,

X t A t

P t T

=

Denne prisprosessen skal være en martingale under forward målet Q^T:

( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Som gir markedsprisen på risiko:

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ( ) ( ) ( ) )

For å finne de to markedsprisene på risiko definerer vi en ny prosess:

( ) ( ) ( )

^,

Z t D t

P t T

=

Denne skal også være en martingale under forward målet Q^T:

( )

( ) ( ) ( ) ( )

Under sannsynlighetsmålet Q^T ser denne ut som følger:

( ) ( ( ) ( ) ( ) ) ^{( ) ( ) ( )} ( ^{( ) ( )} )

Dette gir markedsprisen på renterisiko:

( ) ( ) ( ) ( )

Dermed blir dZ(t) en martingale under Q^T:

( )

^P

( ) ( )

^QT

( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

Denne kan vi løse ved å definere en ny prosess:

( )

^ln

( )

Integrerer vi og løser denne får vi:

(3.32)

( ) ( )

Har dermed aktivaprosessen under sannsynlighetsmålet Q^T. Kan dermed beregne sannsynlig-heten for at ^{A T}

( )

^{>G T*}

( )

under det risikojusterte sannsynlighetsmålet Q^T.

(

^*

)

Verdien på call-opsjonene kan dermed skrives som:

(3.33) ^{C A Tt}

( ( ) ( )

^{,G T* ,T}

)

= ^{A t N d}

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

¹ −P t T G T N d^{, * 2}

( ) ( ) ( ) ( ( ( ) ( ) ( ) ) ^{( )} ( ^{( )} ) )

Verdien på put-opsjonen kan skrives som:

(3.35) ^{P A Tt}

( ( ) ( )

^{,G T* ,T}

)

=P t T G T N

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

^{, *} −d² −A t N −d¹ Dermed kan verdien på egenkapitalen skrives som:

(3.36)

Verdien på forsikringskontraktene kan skrives som:

(3.37)

Forsikringskontrakt uten tilbakebetaling:

Her spiller dødeligheten inn. Utbetaling skjer her kun hvis forsikringstaker er i live på utbetalingstidspunktet. Dermed blir analysen som ovenfor, men med en forandring. Vi må dividere verdien på forsikringskontraktene og egenkapitalen med sannsynligheten for at forsikringstaker er i live. Fra (1.9) vet vi at denne sannsynligheten er:

Lx(T-t)

Dermed kan verdien på forsikringskontrakten skrives som:

(3.38)

Dermed blir verdien på egenkapitalen uten tilbakebetaling:

(3.39)

3.3.3.6 Kontrakt B

Under situasjonen med deterministisk rente så vi at vi kunne finne en relativt enkel lukket form løsning på multi-periode garantikontrakten. Persson og Aase (1997) analyserer en to-periode garanti når renten er stokastisk. De finner at markedsverdien er gitt som en funksjon

Persson (1999) i en Heath-Jarrow-Morton setting. De finner markedsverdien på en to-periode garanti på både spotrenten og aksjeavkastningen. Lindset (2001) utvider disse arbeidene igjen og finner lukket form løsning på en multiperiodegaranti over mer enn to perioder. Dette blir relativt komplekst sett i forhold vårt kunnskapsnivå. Vi nøyer oss med å utlede en tilnærming til verdien på en slik multiperiodegaranti med stokastisk rente. Den lukkede form løsningen vi finner under i (3.40) kan dermed ikke sees på som en teoretisk riktig løsning, men vi bruker den som en tilnærming. Simon og Van Wouwe (2001) gjør dette under deterministisk rente.

Forsikringskontraktene:

Det er her den første forenklingen vår er. Under deterministisk rente kunne vi fastslå

Når vi nå har stokastisk rente blir dette ikke riktig lenger. Dette er fordi aktivaavkastningene ikke lenger er uavhengige av hverandre. Det innebærer at avkastningen på tid tj ikke er uavhengig av avkastningen på tid tj-1. Men som en tilnærming bruker vi dette også under stokastisk rente. Dvs at vi antar at:

( ) ( )

^{( )}

( )

Prisprosessen til aktiva under Q^A med stokastisk rente har vi:

( ) ( )

Igjen gjør vi samme forenkling og antar:

( )

^{( )}

( )

Forsikringskontraktenes verdi kan dermed skrives som:

( )

^{( )}

( )

Egenkapitalens verdi:

(3.41) ^{0 0} 1

( (

¹

)

^{( 1)}

( ^{( )} (

¹

)

^{( 1)}

( ) ) )

Forsikringskontrakt uten tilbakebetaling:

Her spiller dødeligheten inn. Utbetaling skjer her kun hvis forsikringstaker er i live på utbetalingstidspunktet. Dermed blir analysen som ovenfor, men med en forandring. Vi må dividere verdien på forsikringskontraktene og egenkapitalen med sannsynligheten for at forsikringstaker er i live. Fra (1.9) vet vi at denne sannsynligheten er:

Lx(T-t)

Verdien på forsikringskontraktene uten tilbakebetaling:

(3.42)

( )

^{( )}

( ( ) ( )

^{( )}

( ) )

(

^{1 1}

) _{( )}

0 0 1 1

1

( ) ( ) , ^{G j j} 1 , ^{G j j} 2 1

n r t t r t t

j j j j j j

j x

G t A t P t t e N d P t t e N d

L T t

α − ^{− −} δ − ^{− −}

=

= + −

∏

−

Dermed blir verdien på egenkapitalen uten tilbakebetaling:

(3.43)

( ) ( ( )

^{( 1)}

( ( ) ( )

^{( 1)}

( ) ) )

0 0 1 1

1

( ) ( ) 1 1 , ^{G j j} 1 , ^{G j j} 2

n r t t r t t

j j j j j j

x j

E t A t P t t e N d P t t e N d

L T t α − ^{− −} δ − ^{− −}

=

⎛ ⎞

= ⎜⎜⎝ − −

∏

+ − ⎟⎟⎠

In document Prising av forsikringskontrakter med rentegaranti (sider 111-132)