第三讲无套利定价原理(金融工程-上海交大吴文锋)

《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋1第三讲无套利定价原理什么是套利什么是无套利定价原理无套利定价原理的基本理论《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋2第一部分什么是套利什么是无套利定价原理无套利定价原理的基本理论《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋3商业贸易中的套利行为15,000元/吨翰阳公司卖方甲买方乙17,000元/吨铜铜《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋4•在商品贸易中套利时需考虑的成本：（1）信息成本：（2）空间成本（3）时间成本《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋5金融市场中的套利行为•专业化交易市场的存在–信息成本只剩下交易费用–产品标准化•金融产品的无形化－－没有空间成本•金融市场存在的卖空机制大大增加了套利机会•金融产品在时间和空间上的多样性也使得套利更为便捷《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋6套利的定义•套利–指一个能产生无风险盈利的交易策略。–这种套利是指纯粹的无风险套利。•但在实际市场中，套利一般指的是一个预期能产生无风险盈利的策略，可能会承担一定的低风险。《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋7第二部分什么是套利什么是无套利定价原理无套利定价原理的基本理论《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋8无套利定价”原理•无套利定价”原理–金融产品在市场的合理价格是这个价格使得市场不存在套利机会那什么是套利机会呢？《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋9套利机会的等价条件（1）存在两个不同的资产组合，它们的未来损益（payoff）相同，但它们的成本却不同；–损益：现金流–不确定状态下：每一种状态对应的现金流《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋10（2）存在两个相同成本的资产组合，但是第一个组合在所有的可能状态下的损益都不低于第二个组合，而且至少存在一种状态，在此状态下第一个组合的损益要大于第二个组合的支付。（3）一个组合其构建的成本为零，但在所有可能状态下，这个组合的损益都不小于零，而且至少存在一种状态，在此状态下这个组合的损益要大于零。《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋11无套利定价原理（1）同损益同价格–如果两种证券具有相同的损益，则这两种证券具有相同的价格。（2）静态组合复制定价：–如果一个资产组合的损益等同于一个证券，那么这个资产组合的价格等于证券的价格。这个资产组合称为证券的“复制组合”（replicatingportfolio）。《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋12（3）动态组合复制定价：–如果一个自融资（self-financing）交易策略最后具有和一个证券相同的损益，那么这个证券的价格等于自融资交易策略的成本。这称为动态套期保值策略（dynamichedgingstrategy）。《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋13确定状态下无套利定价原理的应用•案例1：假设两个零息票债券A和B，两者都是在1年后的同一天支付100元的面值。如果A的当前价格为98元。另外，假设不考虑交易成本。问题：（1）B的价格应该为多少呢？（2）如果B的市场价格只有97.5元，问如何套利呢？《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋14•应用同损益同价格原理：–B的价格也为98元–如果B的市场价格只有97.5元，卖空A，买进B《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋15•案例2：假设当前市场的零息票债券的价格为：①1年后到期的零息票债券的价格为98元；②2年后到期的零息票债券的价格为96元；③3年后到期的零息票债券的价格为93元；另外，假设不考虑交易成本。《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋16•问题：（1）息票率为10％，1年支付1次利息的三年后到期的债券的价格为多少呢？（2）如果息票率为10％，1年支付1次利息的三年后到期的债券价格为120元，如何套利呢？《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋17•看未来损益图：1年末2年末3年末1010110《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋18•静态组合复制策略（1）购买0.1张的1年后到期的零息票债券，其损益刚好为100×0.1＝10元；（2）购买0.1张的2年后到期的零息票债券，其损益刚好为100×0.1＝10元；（3）购买1.1张的3年后到期的零息票债券，其损益刚好为100×1.1＝110元；《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋19•根据无套利定价原理的推论0.1×98＋0.1×96＋1.1×93＝121.7•问题2的答案：市场价格为120元，低估B，则买进B，卖出静态组合（1）买进1张息票率为10％，1年支付1次利息的三年后到期的债券；（2）卖空0.1张的1年后到期的零息票债券；（3）卖空0.1张的2年后到期的零息票债券；（4）卖空1.1张的3年后到期的零息票债券；《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋20•案例3：假设从现在开始1年后到期的零息票债券的价格为98元，从1年后开始，在2年后到期的零息票债券的价格也为98元（1年后的价格）。另外，假设不考虑交易成本。问题：（1）从现在开始2年后到期的零息票债券的价格为多少呢？（2）如果现在开始2年后到期的零息票债券价格为99元，如何套利呢？《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋21(1)从现在开始1年后到期的债券Z0×1第1年末支付:100价格:98(2)1年后开始2年后到期的债券Z1×2第2年末支付:100价格:98(3)从现在开始2年后到期的债券Z0×2第2年末支付:100价格:？《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋22•动态组合复制策略：（1）先在当前购买0.98份的债券Z0×1；（2）在第1年末0.98份债券Z0×1到期，获得0.98×100＝98元；（3）在第1年末再用获得的98元去购买1份债券Z1×2；《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋23自融资策略的现金流表交易策略现金流当前第1年末第2年末(1)购买0.98份Z0×1-98×0.98=-96.040.98×100=98(2)在第1年末购买1份Z1×2-98100合计：-96.040100《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋24•这个自融资交易策略的损益：–就是在第2年末获得本金100元，这等同于一个现在开始2年后到期的零息票债券的损益。•这个自融资交易策略的成本为：98×0.98＝96.04《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋25如果市价为99元，如何套利•构造的套利策略如下：（1）卖空1份Z0×2债券，获得99元，所承担的义务是在2年后支付100元；（2）在获得的99元中取出96.04元，购买0.98份Z0×1；（3）购买的1年期零息票债券到期，在第一年末获得98元；（4）再在第1年末用获得的98元购买1份第2年末到期的1年期零息票债券；（5）在第2年末，零息票债券到期获得100元，用于支付步骤（1）卖空的100元；《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋26交易策略现金流当前第1年末第2年末(1)卖空1份Z0×299-100(2)购买0.98份Z0×1-0.98×98=-96.040.98×100=98(3)在第1年末购买1份Z1×2-98100合计：99-96.04=2.9600《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋27不确定状态下的无套利定价原理的应用•不确定状态：–资产的未来损益不确定–假设市场在未来某一时刻存在有限种状态–在每一种状态下资产的未来损益已知–但未来时刻到底发生哪一种状态不知道《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋28•案例4：假设有一风险证券A，当前的市场价格为100元1年后的市场出现两种可能的状态：状态1和状态2。状态1时，A的未来损益为105元，状态2时，95元。有一证券B，它在1年后的未来损益也是：状态1时105元，状态2时95元。另外，假设不考虑交易成本。问题：（1）B的合理价格为多少呢？（2）如果B的价格为99元，如何套利？《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋29•答案：（1）B的合理价格也为100元；（2）如果B为99元，价值被低估，则买进B，卖空A《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋30•案例5：假设有一风险证券A，当前的市场价格为100元1年后的市场出现两种可能的状态：状态1和状态2。状态1时，A的未来损益为105元，状态2时，95元。有一证券B，它在1年后的未来损益也是：状态1时120元，状态2时110元。另外，假设不考虑交易成本，资金借贷也不需要成本。问题：（1）B的合理价格为多少呢？（2）如果B的价格为110元，如何套利？《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋31证券未来损益图10010595风险证券APB120110风险证券B111资金借贷《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋32•静态组合策略：–要求x份的证券A和y份的资金借贷构成B1101201195105yx《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋33•解得：X=1,y=15•所以：B的价格为：1*100+15*1=115《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋34•第二个问题：–当B为110元时，如何构造套利组合呢？•套利组合：买进B，卖空A，借入资金15元。《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋35期初时刻的现金流期末时刻的现金流第一种状态第二种状态(1)买进B-110120110(2)卖空A100-105-95(3)借入资金15元15-15-15合计500《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋36•案例6：假设有一风险证券A，当前的市场价格为100元1年后的市场出现三种可能的状态：状态1、2和3。状态1、2和3时，A的未来损益分别为110.25，99.75，90.25元。有一证券B，它在1年后的未来损益也是：状态1、2和3时，分别为125，112.5和109元。另外，假设不考虑交易成本，资金借贷的年利率为5.06％，半年利率为2.5％。《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋37问题：（1）B的合理价格为多少呢？（2）如果B的价格为110元，如何套利？《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋38证券未来损益图100110.2599.75风险证券A风险证券B资金借贷90.25PB125112.510911.05061.05061.0506《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋39•构造静态组合：–x份A和y份资金借贷构成B1095.1121250506.10506.10506.125.9075.9925.110yx方程无解！《金融工程》讲义，Copyrights©2003，吴文锋、吴冲锋40动态组合复制•动态：–我们把1年的持有期拆成两个半年，这样在半年后就可调整组合–假设证券A在半年后的损益为两种状态，分别为105元和95元–证券B的半年后的损益不知道《金融工程》讲义，Copyrights©2003