(Microsoft PowerPoint - Unit\340 didattica 12

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Modelli di valutazione delle opzioni: il modello
binomiale (Cox – Ross - Rubinstein)
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Titoli azionari
Sia x(t ) il valore di un titolo al tempo t
Valore corrente del titolo (“valore attuale”): x(0)
Forma della funzione x(t ) per t > 0 ?
x(t ) è una variabile aleatoria
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Opzioni
Aleatorietà di x(t ) implica il rischio di forti rialzi o forti ribassi.
Necessità di fornire agli investitori strumenti di “copertura”
contro i rischi.
Nascita di strumenti derivati chiamati “opzioni” (con origini
storiche ottocentesche) che hanno implicato un forte sviluppo dei
mercati finanziari degli ultimi 20 anni.
Esempi più semplici: opzioni call e put
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Opzione call
Opzione scritta su un singolo titolo (il “sottostante” o
underlying): conferisce al compratore il diritto di acquistare ad
una scadenza prefissata T il titolo ad un prezzo prefissato K
(“prezzo d’esercizio” o strike price).
L’opzione ha un determinato prezzo C (pagato anticipatamente).
L’acquirente di una call è un “rialzista”
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Esempio di opzione call
A = 100 (valore corrente)
K = 110 (strike price)
T = 3 mesi
se
AT = 120 (valore a scadenza)
In T conviene esercitare il diritto d’acquisto
Guadagno lordo: 120 – 110 – C
se invece
AT = 90 (valore a scadenza)
In T non conviene esercitare il diritto d’acquisto
Guadagno lordo: 0
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Opzione put
Opzione scritta su un singolo titolo (il “sottostante” o
underlying): conferisce al compratore il diritto di vendere ad una
scadenza prefissata T il titolo ad un prezzo prefissato K (“prezzo
d’esercizio” o strike price).
L’opzione ha un determinato prezzo P (pagato anticipatamente).
L’acquirente di una put è un “ribassista”
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Esempio di opzione put
A = 100 (valore corrente)
K = 110 (strike price)
T = 3 mesi
se
AT = 90 (valore a scadenza)
In T conviene esercitare il diritto di vendita
Guadagno lordo: 110 – 90 – P
se invece
AT = 120 (valore a scadenza)
In T non conviene esercitare il diritto d’acquisto
Guadagno lordo: 0
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Il pay – off delle opzioni
Pay-off : valore a scadenza dell’opzione (risultato a scadenza per
il compratore dell’opzione)
Il pay-off dell’opzione call è: CT = max ( 0, AT − K )
Il pay-off dell’opzione put è: PT = max ( 0, K − AT )
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Tipologie di opzioni
Opzione di tipo europeo (esercitare il diritto solamente alla
scadenza)
Opzione di tipo americano (esercitare il diritto entro la scadenza)
Opzioni non standard (esotiche)
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La valutazione delle opzioni
Il valore di un opzione dipende dalla dinamica seguita dal valore
del sottostante
Due modelli matematici di valutazione hanno ottenuto ampio
consenso e sono diffusamente applicati:
Il modello di Cox-Ross-Rubinstein è un semplice modello
impostato nel tempo discreto ma che contiene tutti gli elementi
del principale approccio di valutazione per le opzioni che è
Il modello continuo di Black & Scholes
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Il modello di Cox-Ross-Rubinstein nel caso uniperiodale
Modello discreto più semplice: due possibili determinazioni per
valore a scadenza:
 A ⋅ u con u > 1 e probabilità π
AT = 
 A ⋅ d con 0 < d < 1 e probabilità 1- π
Siano Cu e Cd i payoff per la call e conseguentemente siano Pu
e Pd i payoff per la put.
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Il modello di Cox-Ross-Rubinstein nel caso uniperiodale
L’idea su cui poggia il modello CRR è semplice: se è possibile
costruire un portafoglio “replicante” (ovvero che in tutte le
condizioni possibili di mercato offre il medesimo payoff
dell’opzione) allora il valore oggi dell’opzione dovrà
necessariamente coincidere con quello del portafoglio replicante
(per evitare – ovviamente – opportunità di arbitraggio).
Ragionando su una call: indicando con a il numero di azioni e con
b un importo investito in uno zero coupon bond privo di rischio
(che rende il tasso i) si può impostare il seguente sistema:
 aAu + b(1 + i ) = Cu

 aAd + b(1 + i ) = Cd
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Il modello di Cox-Ross-Rubinstein nel caso uniperiodale
Dal precedente sistema si ottiene:
Cu − Cd

a
=

A ⋅ (u − d )


b = u ⋅ Cd − d ⋅ Cu

(1 + i ) ⋅ ( u − d )
Poiché il valore del portafoglio replicante in t = 0 è:
a⋅ A+b
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Il modello di Cox-Ross-Rubinstein nel caso uniperiodale
Allora avremo:
a⋅ A+b =
Cu − Cd
uCd − dCu
+
u−d
(1 + i )( u − d )
Da cui, ponendo
π=
1+ i − d
u−d
Si ottiene la formula di valutazione della call (e, mutatis
mutandis, quella della put):
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151
Il modello di Cox-Ross-Rubinstein nel caso uniperiodale
C=
π ⋅ Cu + (1 − π ) ⋅ Cd
1+ i
π ⋅ Pu + (1 − π ) ⋅ Pd
P=
1+ i
dove, come già detto:
π=
1+ i − d
u−d
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Interpretazione
Il prezzo dell’opzione è la media ponderata dei valori che assume
in caso di rialzo e ribasso, “attualizzata” all’epoca iniziale.
Inoltre i rappresenta un tasso d’interesse deterministico e “privo
di rischio”.
Il fattore π
probabilità.
può essere “interpretato” come una pseudo-
Difatti, indicando con C un capitale qualsiasi, la grandezza π
soddisfa la seguente proprietà:
C ⋅ u ⋅ π + C ⋅ d ⋅ (1 − π ) = C ⋅ (1 + i )
Per questo motivo di parla di π come di una probabilità risk
neutral ovvero neutrale (o neutralizzata) rispetto al rischio
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Esempio per una put
Valutare mediante il modello CRR una opzione put che scade tra
un anno essendo l’evoluzione del prezzo del sottostante guidata
da un processo binomiale moltiplicativo caratterizzato dai
parametri u = 1,2 e d = 0,9 nell’ipotesi in cui il prezzo di esercizio
è pari a 100, il corso azionario all’epoca iniziale è 101 ed il tasso
risk free annuo è il 5,5%.
Calcolare le quote di composizione del portafoglio replicante.
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Riepilogo dei dati: A = 101; K = 100; u = 1,2; d = 0,9; i = 0,055.
Calcolo dei payoff:
Pu = max( K − A ⋅ u;0) = max(100 − 101 ⋅1, 2;0) =
= max(−21, 2;0) = 0
Pd = max( K − A ⋅ d ;0) = max(100 − 101 ⋅ 0,9;0) =
= max(9,1;0) = 9,1
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Costruiamo il portafoglio “replicante” (fornisce stesso risultato
dell’opzione nei due casi di rialzo e ribasso) che è un portafoglio
misto azionario e obbligazionario con quote a (quota azionaria) e
b (quota ZCB).
Le quote si ottengono dalla soluzione del sistema:
 A ⋅ u ⋅ a + (1 + i ) ⋅ b = Pu

 A ⋅ d ⋅ a + (1 + i ) ⋅ b = Pd
101 ⋅1, 2 ⋅ a + (1,055) ⋅ b = 0

101 ⋅ 0,9 ⋅ a + (1,055) ⋅ b = 9,1
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Le cui soluzioni sono:
Pu − Pd
−9,1
=
= −0,30033
A ⋅ (u − d ) 101 ⋅ 0,3
u ⋅ Pd − d ⋅ Pu
1, 2 ⋅ 9,1
b=
=
= 34,50237
(1 + i ) ⋅ (u − d ) 1,055 ⋅ 0,3
a=
Prezzo
del
portafoglio
dell’opzione put):
(e
P = a ⋅ A + b = −0,30033 ⋅101 + 34,50237 = 4,169036
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Formula diretta per trovare il prezzo:
P=
π ⋅ Pu + (1 − π ) ⋅ Pd
1+ i
dove
π=
P=
1 + i − d 1,055 − 0,9
=
= 0,516
u−d
1, 2 − 0,9
0 ⋅ 0,516 + 9,1 ⋅ (1 − 0,516 )
1,055
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= 4,169036
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Esempio per una call
Valutare, mediante il modello binomiale di CRR, una opzione call
dotata delle seguenti caratteristiche:
- prezzo corrente del sottostante pari a 10;
- strike price pari a 9,5;
- tasso risk free pari a 0,05;
- fattore binomiale moltiplicativo u pari 1,1;
- fattore binomiale moltiplicativo d pari 0,9;
- durata uniperiodale.
Calcolare , inoltre, le quote di composizione a e b del portafoglio
replicante.
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Riepilogo dei dati: A = 10; K = 9,5; u = 1,1; d = 0,9; i = 0,05.
Calcolo dei payoff:
Cu = max( A ⋅ u − K ;0) = max(10 ⋅1,1 − 9,5;0) =
= max(1,5;0) = 1,5
Cd = max( A ⋅ d − K ;0) = max(10 ⋅ 0,9 − 9,5;0) =
= max(−0,5;0) = 0
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Costruiamo il portafoglio “replicante” (fornisce stesso risultato
dell’opzione nei due casi di rialzo e ribasso) che è un portafoglio
misto azionario e obbligazionario con quote a (quota azionaria) e
b (quota ZCB).
Le quote si ottengono dalla soluzione del sistema:
 A ⋅ u ⋅ a + (1 + i ) ⋅ b = Cu

 A ⋅ d ⋅ a + (1 + i ) ⋅ b = Cd
10 ⋅1,1 ⋅ a + (1,05) ⋅ b = 1,5

10 ⋅ 0,9 ⋅ a + (1,05) ⋅ b = 0
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161
Le cui soluzioni sono:
Cu − Cd
1,5
=
= 0,75
A ⋅ (u − d ) 10 ⋅ 0, 2
u ⋅ Cd − d ⋅ Cu −0,9 ⋅1,5
b=
=
= −6, 42857
(1 + i ) ⋅ (u − d ) 1,05 ⋅ 0, 2
a=
Prezzo del portafoglio (e dell’opzione call):
P = a ⋅ A + b = 0,75 ⋅10 − 6, 42857 = 1,07143
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162
Formula diretta per trovare il prezzo:
P=
π ⋅ Cu + (1 − π ) ⋅ Cd
1+ i
dove
1 + i − d 1,05 − 0,9
π=
=
= 0,75
u−d
1,1 − 0,9
C=
1,5 ⋅ 0,75 + 0 ⋅ (1 − 0,75)
= 1,07143
1,05
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Il delta
Nel modello di pricing di CRR, il punto focale sta nel costruire, ad
ogni apertura di mercato, un portafoglio replicante ovvero
composto da una quantità b di titoli zero coupon unitari non
rischiosi e da una quantità a (il cosiddetto delta dell’opzione) del
sottostante.
La possibilità di comporre un siffatto portafoglio dimostra che
l’opzione è un prodotto finanziario “artificiale” e “ridondante”
e, quindi, per evitare arbitraggi deve essere quotato in base alla
legge del prezzo unico.
L’hedging argument indica una strategia operativa di replica: è
possibile riprodurre il payoff stocastico dell’opzione mixando in
modo idoneo azioni e obbligazioni risk free.
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Il delta
Il delta del contratto indica il numero di titoli azionari da
detenere per mettere in atto la strategia tra due epoche
successive “spaziate” temporalmente di un periodo unitario.
E’ interessante notare che il delta a:
a=
Cu − Cd
A ⋅ (u − d )
è la variazione relativa del prezzo del derivato rispetto alla
variazione del sottostante.
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165
Il delta
Le considerazioni precedenti possono essere ripetute anche per
un contratto di opzione per il quale mancano n periodi alla
scadenza.
In questo caso il delta cambia ad ogni tempo, in dipendenza del
valore raggiunto dal prezzo del sottostante.
Per esempio, nel caso biperiodale, il delta al tempo t + 1 è:
au =
Cuu − Cud
A ⋅ u ⋅ (u − d )
ad =
Cud − Cdd
A ⋅ d ⋅ (u − d )
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Il delta
Sempre nel caso biperiodale, il delta al tempo t è:
a=
Cu − Cd
A ⋅ (u − d )
dove però Cu e Cd sono pari ai valori attuali attesi dei possibili
valori al tempo t + 2 ovvero:
Cuu ⋅ π − Cud ⋅ (1 − π )
Cu =
(1 + i )
Cdu ⋅ π − Cdd ⋅ (1 − π )
Cd =
(1 + i )
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Il delta
In generale qualsiasi caso multiperiodale il delta può essere
ricavato in base alla precedente procedura iterativa.
Il delta, quindi, cambia nel tempo per due motivi:
Il time decay;
Le variazioni stocastiche del corso del sottostante.
Pertanto la composizione futura del portafoglio non rischioso non
è certa ed il delta hedging configura, quindi, una strategia
dinamica: ad ogni periodo la strategia va ripristinata mediante
adeguata ricalibratura del portafoglio.
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Il modello di Cox-Ross-Rubinstein nel caso biperiodale
I valori a scadenza del corso azionario del sottostante assumono
una struttura ad albero ricombinante:
 A ⋅ u 2 con probabilità π

A2 =  A ⋅ u ⋅ d con probabilità 2π (1- π )

2
2
 A ⋅ d con probabilità (1-π )
Notazione per i pay-off di una call (simile per una put):
Cuu = max ( Au 2 − K ;0 )
Cud = Cdu = max ( Aud − K ;0 )
Cdd = max ( Ad 2 − K ;0 )
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Il modello di Cox-Ross-Rubinstein nel caso biperiodale
Si ha:
C=
P=
π 2 ⋅ Cuu + 2π ⋅ (1 − π ) ⋅ Cud + (1 − π ) 2 ⋅ Cdd
(1 + i ) 2
π 2 ⋅ Puu + 2π ⋅ (1 − π ) ⋅ Pud + (1 − π ) 2 ⋅ Pdd
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(1 + i ) 2
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Il modello di Cox-Ross-Rubinstein nel caso multiperiodale
Caso generico T = n
 n  n−h
n−h
h
h
max(
A
⋅
u
⋅
d
−
K
,0)
⋅
⋅
π
⋅
(1
−
π
)
∑
h
h =0
 
C=
n
(1 + i )
n
Come si nota il pricing di un’opzione call/put nel modello CRR si
riconduce al calcolo di un valore atteso dei payoff dell’opzione
utilizzando come pesi le probabilità risk neutral dei payoff stessi
invece di quelle “naturali” connesse al rialzo ed al ribasso dei
corsi azionari; detto valore atteso è poi attualizzato al tasso risk
free.
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Il modello di Cox-Ross-Rubinstein: la calibratura dei
parametri
Le grandezze caratteristiche del modello sono così impostate:
i = i (0, n)
u = exp(σ )
d = exp(−σ )
1 + i − exp(−σ )
π=
exp(σ ) − exp(−σ )
Il parametro σ rappresenta la volatilità del rendimento
logaritmico del sottostante per unità di tempo.
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