Duration ed immunizzazione finanziaria Benedetto Matarazzo Corso di Matematica Finanziaria Duration e immunizzazione finanziaria Principali indici temporali ed indici di variabilità di un flusso di pagamenti Duration e liquidità Duration, convexity e volatilità Rischio di tasso Principi di immunizzazione finanziaria classica Indici temporali • Sia x = [x1, x2, …, xn] un generico flusso di cassa di importi xi, xi0 i, pagabili per contratto rispettivamente alle epoche descritte da t = [t1 , t2, .... tn] (scadenzario), in breve xlt. Si vuole scambiare (e valutare) al tempo t, tt1t2...tn tale flusso xlt, considerando quindi un'operazione finanziaria su n+1 epoche. Spesso si pone per comodità t=0 (istante di riferimento). Una rappresentazione semplificata della struttura temporale di xlt può essere offerta da opportuni indici sintetici, invarianti rispetto a variazioni proporzionali di x. Indici temporali (segue) • Scadenza (maturity): tn; indica la data in cui il contratto si può considerare definitivamente concluso • Vita a scadenza (time to maturity): tn-t; rappresenta la durata complessiva dell'operazione di scambio. Questi due indici trascurano completamente l'effetto finanziario dovuto ai pagamenti intermedi. • Scadenza media aritmetica: t n k 1 t k n k 1 t x k ; xk rappresenta la media aritmetica ponderata delle vite a scadenza di tutte le poste con pesi dati dai valori relativi dei singoli importi (momento primo della distribuzione dei tempi). Interpretazione meccanica: distanza da t del baricentro delle masse dei flussi di cassa sull’asse dei tempi. Per il calcolo di tale indice non viene utilizzata alcuna legge di valutazione finanziaria (completamente trascurati gli effetti di trasformazione del valore dovuti alle diverse scadenze ed alla situazione del mercato in t). Indici temporali (segue) • Scadenza media finanziaria: t*; indica la data t* per cui il valore attuale (al tempo t) del flusso xlt è uguale al valore attuale dell’unica posta, costituita dalla somma aritmetica di tutte le poste del flusso, scadente in t*. Indicando con v(t,tk) il valore al tempo t di un capitale unitario scadente al tempo tk, e con X n x essa è la soluzione t* dell’equazione: n k 1 * k k k 1 Si ottiene pertanto, nel regime composto e con struttura dei tassi di interesse piatta (tasso i): k X v (t , t ) x v ( t , t ) A ( t ); A (t, i) X lo g ( X ) lo g A ( t , i ) (t* t ) * v (t, t ) (1 i ) t t . X A (t , i) lo g ( 1 i ) * La scadenza media finanziaria rappresenta quindi l’epoca ove può essere “localizzata” la posta “fittizia” costituita dalla somma aritmetica di tutte le poste per aversi eguaglianza tra i valori attuali in t del flusso e di tale capitale. Risulta: t1 t t * t t n t , per l’effetto dell’attualizzazione in t*. Indici temporali: duration • Duration (durata media finanziaria), introdotta da Macaulay (1938) e Hicks (1939): rappresenta la media aritmetica ponderata della vita a scadenza di tutte la poste con pesi dati dai valori relativi dei singoli importi opportunamente attualizzati in t. Indicando con v(t,tk) il valore al tempo t di un capitale unitario scadente al tempo tk, si ha: t D t , x n k 1 k t x k v t , t k n k 1 x k v t , t k • Siano V(t,xk), k = 1,2, .... n, e V(t,x) rispettivamente i valori attuali in t delle singole poste e del flusso x|t, calcolati in base alla struttura per scadenza vigente sul mercato al tempo t. Posto V t , x k pk , V t, x k = 1,2, .... n, si può scrivere: t D t , x n k 1 k t V t , x k V t , x t n k 1 k tpk Duration (segue) • La duration fornisce utili informazioni sulla liquidità del flusso x|t . • D(t,x) può interpretarsi come distanza da t del baricentro della distribuzione temporale delle masse pk (valori relativi dei flussi attualizzati). Risulta: t1-t D(t,x) t* t tn -t. D(t,x) = tn-t se e solo se x|t è un titolo a cedola nulla (zero coupon bond), cioe' se l'unica posta non nulla di xlt è xn. • La duration è una funzione positivamente omogenea di grado 0 delle poste del flusso x|t: D(t,lx) = l0D(t, x )=D(t,x), l>0. • Detto i(t,tk) il tasso periodale d'interesse a pronti nel regime composto (legge esponenziale) nell’intervallo di tempo che va da t a tk, la duration può essere così espressa: t D t , x n k 1 k n k 1 t x k 1 i t , t k x k 1 i t , t k tk t tk t Duration (segue) Dati due flussi x’lt’ e x’’lt’’, la duration dell’operazione complessiva (somma) dei due flussi considerati è la media aritmetica delle duration dei singoli flussi, ponderata con i corrispondenti valori attuali. Quindi D(t,x’+x’’) risulta compresa tra D(t,x’) e D(t,x’’). Questa proprietà discende dal carattere associativo della media aritmetica: t k t t h t ' '' t t x 1 it , t D t , x x x 1 it , t k ' '' k k ' k t h t xh 1 i t , t h k tk t k k h x 1 i t , t h '' h t h t h ' '' V ( t , x ) V ( t , x ) t k t t h t ' '' k tk t xk 1 it , tk V (t , x ' ) h th t xh 1 it , th V (t , x '' ) t k t t h t ' '' xk 1 it , tk xh 1 it , th k h ' '' V ( t , x ) V ( t , x ) ' '' D (t , x ) D (t , x ) . ' '' ' '' V (t , x x ) V (t , x x ) Duration (segue) Proprietà di misturabilità Dati due flussi x’lt’ e x’’lt’’, dei quali sia possibile variare con continuità e proporzionalmente gli importi dei loro flussi, pertanto senza che variano le loro rispettive duration, può costruirsi un nuovo flusso la cui duration (dell’operazione complessiva: mistura) assuma un valore qualunque, purché compreso tra D(t,x’) e D(t,x’’). Questa proprietà, che discende dalla proprietà precedente, ha una grande portata operativa: infatti è possibile costruire un flusso con una duration arbitraria D, purché si disponga di (almeno) due flussi uno con duration maggiore e l’altro con duration minore di D. Duration: casi particolari • Se la struttura dei tassi di interesse è piatta (tassi costanti), cioè se i(t,s)=i, t s, si ottiene come caso particolare la duration con struttura piatta (flat yield curve duration): n t k t t D t , x k 1 k t x k 1 i x 1 i k 1 k n t k t La duration con struttura piatta al livello i fornisce una soddisfacente approssimazione del caso generale (cfr. Macaulay) qualora si possa ricavare l’unico tasso di rendimento interno r dell’operazione finanziaria costituita dal flusso x|t, noto il suo prezzo di mercato al tempo t, ponendo i=r. • Se il flusso x|t è costituito da pagamenti periodici, cioè tk=t+k, k=1, 2, …, n, e t=0, si ha: D 0 , x k 1 k xk 1 i n k 1 x k 1 i n k k Esempio 1 t = 2 i = 0,05 tk t n k 1 t k n k 1 t D t , x n k 1 k t x k 3 3,5 5 6,5 7 9 ; xk flussi x 1 1,5 3 4,5 5 7 t k t v(t,tk) 30 25 50 60 90 70 Totale t x k 1 i x 1 i k 1 k n tk-t x*v(t,tk) (t-tk)xv(t,tk) 30 37,5 150 270 450 490 28,57142857 28,57143 23,23571602 34,85357 43,19187993 129,5756 48,17252431 216,7764 70,51735498 352,5868 49,74769311 348,2339 1427,5 263,4366 1110,598 0,95238095 0,92942864 0,8638376 0,80287541 0,78352617 0,71068133 325 Scadenza media aritmetica Duration t k t (tk-t)*x 4,392308 4,215806 Duration come baricentro 100 90 80 origine t=2 70 60 50 Flussi 40 Valore attuale flussi 30 20 10 0 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 Duration: casi particolari (segue) • Se il flusso x|t costituisce una rendita R immediata posticipata di n anni con rate annue costanti di importo R, cioè xk = R e tk = k, per k=1, 2, …, n, si ottiene: R (1v 2 v ... nv ) D 0 , R 2 n R ( v v ... v ) 2 n k 1 k 1 i n k k 1 i k 1 n • Osservazioni: questa espressione è indipendente da R il suo denominatore è il valore attuale al tasso i di una rendita unitaria posticipata immediata: a n i il suo numeratore, valore attuale al tasso i di una rendita unitaria crescente in progressione aritmetica, viene anche chiamato dollar duration della rendita unitaria r ed indicato con d n i ; risulta: n dn i k 1 d n i 1 n k k k 1 kv kv kv 1 v k 1 1 n k n 1 v nv 1 v k 1 v 1 vn n 1 v 1 v nv Duration: casi particolari (segue) Quindi: d n i 1 nvn 1 i n D 0 , R n a n i 1 v 1 v i 1 i n 1 Pertanto: D(0,R) è funzione decrescente del tasso i e funzione crescente di n (maturity del flusso R); essendo però lim n n 0, n 1 i 1 1 i , il suo grafico presenta un asintoto orizzontale di equazione y i che può quindi interpretarsi come la duration di una rendita perpetua posticipata. Duration: casi particolari (segue) • Se il flusso xlt costituisce un titolo obbligazionario a cedola fissa B (straight bond) con scadenza al tempo n, valore nominale C e cedole annuali di importo I, cioè x1= x2=… = xn-1 = I, xn = C+I, tk=k, k=1, 2, …, n, si ottiene la seguente duration con struttura piatta al tasso i ed al tempo t=0: D 0 , B che può anche scriversi: I k 1 k 1 i n k n C 1 i I k 1 1 i C 1 i n k n n Id n !i n C 1 i D 0 , B n Ia n !i C 1 i n Il titolo a cedola fissa B è equivalente (misturabilità) ad un portafoglio composto da una rendita immediata posticipata I con n rate annue di importo I e da un titolo a cedola nulla (TCN) unitario di valore nominale C e maturity n. Il denominatore di questa espressione, infatti, rappresenta il valore attuale V(0,B) di tale titolo, pari alla somma del valore attuale della rendita di rata I (V(0,I)=I a n n i i ) e del rimborso del TCN (Cv(0, n)=C(1+i)-n) Duration: casi particolari Si ha quindi: D 0 , B (segue) Id n i V 0 , I n C v 0 , n C v 0 , n V 0 , I C v 0 , n D 0 , I n V 0 , I V 0 , B C v 0 , n V 0 , B V 0 , B V 0 , B Pertanto la duration del titolo a cedola fissa considerato può calcolarsi come media aritmetica ponderata della duration D(0,I) del flusso cedolare I e della duration n del tcn (rimborso del nominale C), aventi come pesi i corrispondenti valori attuali percentuali, calcolati al tasso i, rispetto al valore attuale V(0,B) del titolo stesso OSSERVAZIONI: Allo “stacco” di una cedola, la duration subisce un incremento (salto) positivo, cosiddetto “effetto drift” o “effetto deriva” Se I = 0, il titolo si riduce ad un TCN e quindi D(0,B) = n Se I > 0, la duration è funzione decrescente sia del tasso di valutazione i che del tasso cedolare I/C (che, nel caso considerato di periodicità annua, coincide col tasso di rendimento nominale) Al variare della maturity n, la duration conserva ancora il valore asintotico (1+i)/i (come per le rendite a rata costante); ma è strettamente crescente se i I/C, mentre presenta un massimo relativo se i > I/C La dispersione temporale di un flusso di cassa • Duration di secondo ordine (momento secondo di origine t): 2 t t x k v t , t k 2 t k 1 k D t , x n k 1 x k v t , t k n n k 1 t pk 2 k esprime quindi la media ponderata dei quadrati degli scostamenti temporali da t, ossia una misura di dispersione temporale del flusso x rispetto a t. Risulta: 0 t1 t D 2 D 2 t , x t n t 2 2 t , x t n t 2 se e solo se x|t è un TCN. • Dispersione temporale del flusso x|t: D 2 t , x A differenza della duration di secondo ordine, che ha dimensione di tempo2, questo indice ha la stessa dimensione adottata per il tempo. La dispersione temporale di un flusso di cassa (segue) Ponendo l’origine t=D(t,x), la duration di secondo ordine e la dispersione temporale divengono rispettivamente la varianza e lo scarto quadratico medio delle scadenze del flusso x|t, (misure della dispersione della vita a scadenza delle poste rispetto alla loro media, ossia rispetto alla duration): D(2)(D,x)=2(x|t) e [D(2)(D,x)]1/2=(x|t). Per uno zero coupon bond sarà quindi 2(x|t)=0. Ponendo, invece, l’origine t=0, si ha in particolare: D(2)(0,x)= E(x|t2), ossia si ottiene il valor medio del quadrato delle scadenze delle poste. Ricordando la relazione tra varianza, valor medio del quadrato e quadrato del valor medio, si ha: D(2)(D,x)=2(x|t)=E(x|t2)-E2(x|t). Risulta pertanto: D(2)(0,x)=E(x|t2)=2(x|t)+E2(x|t)=2(x|t)+D2(0,x). Indici di sensitività del prezzo • Fissato il flusso x|t, può esprimersi il suo prezzo in funzione del tasso di valutazione i. Al tempo t = 0: V 0 , x n k 1 x k 1 i tk Risultano: V i 0 , i 1; V 0 V i t x 1 i k k k 1 n n k 1 (tk 1) x k ; lim V i 0 i 0 V(i) (strettamente decrescente) V i (convessa) t t 1 x 1 i k k k k 1 n (tk 2 ) 0 0 i Indici di sensitività del prezzo (segue) • Volatilità (variazione relativa o semielasticità) V i D lo g V ( i ) V i 1 1 i n t x 1 i k 1 k k n x 1 i k 1 k n t x k 1 i k 1 k n tk tk k 1 ( tk 1) x k 1 i tk 1 D 0 , x M D ( x ) 1 i • E’ la derivata logaritmica di V(i), che indica il tasso istantaneo di variazione del prezzo di x|t per unità di valore (ossia la variazione percentuale del prezzo dV/V) rispetto ad i; tale espressione, strettamente collegata alla duration con struttura piatta, viene chiamata modified duration (MD). Indici di sensitività del prezzo (segue) • Elasticità: d V i / V i D lo g V i V i i i D 0 , x di / i D lo g i V i 1 i essa rappresenta il limite (per Di0+) del rapporto fra la variazione relativa del prezzo V e la variazione relativa del tasso i. • Convessità (convexity): t C 0 , x n k 1 2 t k k x k 1 i k 1 x k 1 i n tk tk V '' ( i ) (1 i ) 2 D ( 0 , x ) D ( 2 ) ( 0 , x ) D ( 0 , x ) 2 ( x | t ) D 2 ( 0 , x ) V (i) essa indica il “grado di curvatura” di V(i), utilizza la derivata seconda (positiva) di V(i), cresce con la duration di x|t e, a parità di duration, cresce con la varianza delle epoche di incasso, che misura la dispersione temporale di x|t attorno al suo baricentro (duration). Indici di sensitività del prezzo (segue) • Convessità relativa (Volatility convexity): t t k 1 x k 1 i k 1 k n t x k 1 i k 1 k n (tk 2 ) ( tk 1) V i 1 i V i Rappresenta la convessità per unità di variazione del valore. Esempio 2 Data di valutazione t = 19/01/2020 calcolo in funzione dei tassi forward tempi k flussi x i(t,k-1,k) v(t,k) 19/01/2021 20,5 0,1 0,90885355 19/07/2022 30 0,125 0,76203574 19/01/2023 37,1 0,1133 0,72190106 19/07/2024 50 0,11 0,6173839 19/01/2025 45,2 0,105 0,58707821 Totale 182,8 t D t , x n k 1 k n k 1 t C 0 , x k 1 k n (t = 0) k-t 1,00273973 2,49863014 3,00273973 4,50136986 5,00547945 v.a. flussi 18,63149787 22,8610723 26,78252941 30,86919493 26,53593493 (k-t)*v.a. 18,68254 57,12136 80,42097 138,9537 132,8251 125,6802294 428,0036 da tabella in anni Duration 3,405496752 Dur. sec. ord. 13,47289985 Scad. m. arit. 3,600836306 Convexity 16,87839661 (2) (=D(0,x) + D (0,x)) n unità tempo: gg/365 (k-t)2 1,005487 6,243153 9,016446 20,26233 25,05482 (k-t)2*v.a. 18,733728 142,72516 241,48323 625,48183 664,85319 x*(k-t) 20,556164 74,958904 111,40164 225,06849 226,24767 1693,2771 658,23288 S+S2 (k-t)+(k-t)2 2,0082267 8,7417827 12,019186 24,763701 30,060304 (S+S2)*v.a. 37,416271 199,84653 321,90419 764,4355 797,67827 2121,2808 aa,gg 3,148 13,173 3,219 16,321 t x k v t , t k x k v t , t k t k2 x k 1 i k 1 x k 1 i tk tk V '' ( i ) (1 i ) 2 D ( 0 , x ) D ( 2 ) ( 0 , x ) D ( 0 , x ) 2 ( x | t ) D 2 ( 0 , x ) V (i) Indici di sensitività del prezzo (segue) Osservazioni: Gli indici di dispersione e di sensitività ricordati possono anche esprimersi considerando il prezzo del flusso in termini dell’intensità istantanea d’interesse δ = log(1+i), sostituendo e-δt a (1+i)-t. Si ha allora: Gli indici di sensitività possono calcolarsi anche in ipotesi più generali, considerando, invece di una struttura piatta dei tassi, una struttura a pronti. Indici di sensitività del prezzo (segue) Quindi, per t=0, risultano (in funzione di d): Dd 0, x dt k t x e k k k 1 n n k 1 xk e V ' (d ) Dd 0, x ; V (d ) dt k d dt k 2 t x e k 1 k k dt k x e k k 1 n (V ' (d ) V (d ) D (d ); ) V ' (d ) dDd 0, x ; V (d ) n Dd( 2 ) (0, x ) V ' (d ) ; V (d ) V ' ' (d ) Cd (0, x ); (V ' ' (d ) V (d ) D ( 2 ) (d ); ) V (d ) Dd( 2 ) (0, x ) V '' (d ) . ' V (d ) Dd 0, x Pertanto, in tal caso le duration del primo e del secondo ordine sono uguali rispettivamente a -V’(δ) e V’’(δ) fratto V(δ), la volatilità risulta uguale all’opposto della duration; l’elasticità è data dal prodotto della duration per –δ; la convessità coincide con la duration di secondo ordine; la convessità relativa risulta uguale all’opposto del rapporto tra la duration del secondo e quella del primo ordine. Indici di sensitività del prezzo (segue) La duration e la convexity servono per calcolare con buona approssimazione la sensitività del prezzo di x|t rispetto a variazioni del tasso i. Sviluppando V(i) in serie di Taylor nell’intorno di i0, si ha: V ' ' ( i0 ) 2 V ( n 1) ( i0 ) ( n 1) D V V ( i ) V ( i0 ) V ' ( i0 ) D i D i ... Di Rn. 2! ( n 1 )! Troncando tale sviluppo al termine del primo ordine e ricordando che V’(i)=V(i)*MD, si ha: DVV’(i0)*Di= V(i0)*MD*Di; ossia la variazione assoluta del prezzo di x|t è funzione lineare del prezzo iniziale, della modified duration e dell’incremento del tasso di interesse. • Pertanto, la volatilità (MD) può essere usata in pratica per valutare approssimativa- mente la perdita percentuale di prezzo subita da un titolo per un piccolo aumento del tasso d’interesse. Infatti, per incrementi di i non troppo grandi risulta DV/V MD*Di = -D(0,x)*Di/(1+i) ed approssimando ad 1 il fattore 1/(1+i), si ha: DV D 0 , x D i V in particolare, a seguito di una variazione di i pari a Δi = 0,01, si ottiene: DV , ossia la duration, a meno del segno, approssima la D 0 , x 1 0 0 V variazione percentuale del prezzo del flusso per una variazione dell’1% di i. Indici di sensitività del prezzo(segue) Se si richiede una migliore approssimazione di DV, può troncarsi lo sviluppo al termine di secondo ordine, utilizzando anche la convexity. Ricordando che V i C (0, x ) C (0, x ) ( 1 i ) 2 , o s s ia V ' ' ( i ) V (i ), 2 V i (1 i ) si ottiene quindi per la variazione assoluta del prezzo DV: V ' ' (i) 2 C (0, x ) Di2 D V V ' (i) D i D i M D V (i) D i V (i) . 2 2! (1 i ) 2! Infine, può calcolarsi con una buona approssimazione anche la variazione percentuale del prezzo: DV C (0, x ) D i 2 MD Di 2 V (1 i ) 2 ! Così si evidenziano distintamente la componente delle variazioni del prezzo riconducibile alla duration e quella dovuta alla convexity. Indici di durata e di sensitività (segue) Per t=0 in funzione di i (costante) V x V x V x D x x k 1 i n k 1 t x 1 i k 1 k k n tk (tk 1) t t k 1 x k 1 i n k 1 k n k 1 n t k x k 1 i k 1 in funzione di d (costante) x k 1 i (tk 2 ) D x dt k t x e k k k 1 n tk tk dt k x e k k 1 n V ' ( x) V ( x) x i D x V ' ( x ) D x ; d V ' ( x ) d D x V ( x) V ( x) x 1 i n n 2 t 2 dt (2) '' t x 1 i t x e D ( x) V ' ' ( x ) V ( x ) k 1 k k k k (2) k 1 D ( x ) n dt C ( x ); ' n t V ( x) D x k 1 x k 1 i k 1 xk e V ( x) 1 V V x D x M D (x) ; i V x 1 i V D (2) x k k t C x n k 1 2 t k k x k 1 i k 1 x k 1 i n tk tk k k V '' ( x ) (1 i ) 2 D ( x ) D ( 2 ) ( x ) D d ( x ) D d( 2 ) ( x ) V (x) Data di valutazione t Esempio 3 FLAT YELD DURATION tempi k 01/01/2021 01/01/2022 01/01/2023 01/01/2024 01/01/2025 totale v.a. flussi flussi x 10 10 10 10 110 v.a.flussi 4,322415014 4,306580506 4,290582214 4,274423795 4,258109013 4,241641732 4,225025914 4,208265615 4,191364976 4,174328225 4,157159664 4,139863672 4,122444693 4,104907235 4,087255865 4,0694952 4,051629905 4,033664688 4,015604293 3,997453494 143,6741112 137,6948002 132,039573 126,6876056 121,6196051 116,8176836 112,2652436 107,9468732 103,8482518 99,95606291 96,25791524 92,74227082 89,39837882 86,21621541 83,18642845 80,30028704 77,54963512 74,92684895 72,42479811 70,03680956 in anni 4,174328225 19,30638789 4,338082192 4,258774628 aa,gg 4,064 19,112 4,123 4,094 Duration in funzione del tasso Volatilità (semielast.) Convess. rel. (tasso istant.) -3,79484 -4,62503 Valore attuale flussi in funzione di i 4,4 160 140 4,3 120 4,2 100 4,1 D(x,t) 4 NPV(i) duration D(i) 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 0,1 (k-t)^2 1,00548696 4,01096641 9,01644586 16,0219253 25,0548245 150 100 Duration Dur.sec ord. Scad. media Scad. med. fin. tasso k-t 1,002739726 2,002739726 3,002739726 4,002739726 5,005479452 ( in gg.) 01/01/2020 tasso annuo v(t,k) 0,90885355 0,8262305 0,75111864 0,68283513 0,62059713 80 NPV 60 40 3,9 20 3,8 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 tasso tasso FLAT YELD DURATION E CONVEXITY Data di valutazione t tempi k 01/01/2021 01/01/2022 01/01/2023 01/01/2024 01/01/2025 01/01/2026 01/01/2027 01/01/2028 01/01/2029 01/01/2030 flussi x 5 5 5 5 105 0 0 0 0 0 Duration Convexity 01/01/2020 flussi y 63,63 0 0 0 0 0 0 0 0 64,17 x 4,550894221 26,44149712 tasso annuo k-t E=(k-t)+(k-t)2 1,00273973 2,00822668 2,00273973 6,01370614 3,00273973 12,0191856 4,00273973 20,024665 5,00547945 30,060304 6,00547945 42,0712629 7,00547945 56,0822218 8,00547945 72,0931807 9,00821918 90,1562319 10,0082192 110,17267 y 4,55004077 44,6147137 0,05 v(t,k) 0,952253655 0,906908242 0,863722136 0,82259251 0,783316724 0,746015928 0,71049136 0,676658438 0,64435047 0,613667114 Valore attuale VA(x,t) VA(y,t) (k-t)VA(x,t) (k-t)VA(y,t) 4,761268 60,5919 4,7743128 60,757905 4,534541 0 9,0815058 0 4,318611 0 12,967664 0 4,112963 0 16,463119 0 82,24826 0 411,69196 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 39,37902 0 394,11385 99,97564 99,97092 454,97856 E*VA(x,t) E*VA(y,t) 9,561706 121,68227 27,269398 0 51,906183 0 82,360697 0 2472,4076 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4338,4916 454,87176 2643,5056 4460,1739 Convexity in funzione del tasso Esempio 4 60 50 40 Convexity Flusso x V(0,05) = 99,975; Di = 0,01 MD*V(0,05)*0,01 = -4,333; (C/1,052)*V(0,05)*Di2/2=0,1198 DV stimato = -4,2131 DV esatto = -4,2151 Conv(x) 30 Conv(y) 20 10 0 Tasso Esempio 4 (cont.) FLAT YELD DURATION E CONVEXITY Data di valutazione t tempi k 01/01/2021 01/01/2022 01/01/2023 01/01/2024 01/01/2025 01/01/2026 01/01/2027 01/01/2028 01/01/2029 01/01/2030 01/01/2020 flussi x tasso annuo 0,05 flussi y 5 5 5 5 105 0 0 0 0 0 63,63 0 0 0 0 0 0 0 0 64,17 x 4,550894221 26,44149712 Duration Convexity k-t E=(k-t)+(k-t)2 1,00273973 2,00822668 2,00273973 6,01370614 3,00273973 12,0191856 4,00273973 20,024665 5,00547945 30,060304 6,00547945 42,0712629 7,00547945 56,0822218 8,00547945 72,0931807 9,00821918 90,1562319 10,0082192 110,17267 y 4,55004077 44,6147137 v(t,k) 0,952253655 0,906908242 0,863722136 0,82259251 0,783316724 0,746015928 0,71049136 0,676658438 0,64435047 0,613667114 Prezzo VA(x,t) 4,761268 4,534541 4,318611 4,112963 82,24826 0 0 0 0 0 VA(y,t) (k-t)VA(x,t) (k-t)VA(y,t) 60,5919 4,7743128 60,757905 0 9,0815058 0 0 12,967664 0 0 16,463119 0 0 411,69196 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 39,37902 0 394,11385 99,97564 99,97092 454,97856 454,87176 E*VA(x,t) 9,561706 27,269398 51,906183 82,360697 2472,4076 0 0 0 0 0 E*VA(y,t) 121,68227 0 0 0 0 0 0 0 0 4338,4916 2643,5056 4460,1739 PREZZO IN FUNZIONE DEL TASSO MD (I ord.) C (II ord.) tasso 0,05 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 Modified durat. C/(1+i)2 Prezzo x -4,334184973 23,98321735 99,97563873 Prezzo effettivo fusso x fusso y 99,97563873 119,4077463 114,1290269 109,1432406 104,4313271 99,97563873 95,75982306 91,76871685 87,98824925 84,40535377 81,00788811 77,78456104 74,72486565 99,97091877 121,0857957 115,0121516 109,5086038 104,5130986 99,97091877 95,83375578 92,05890627 88,60857579 85,44927437 82,55129131 79,88823798 77,43664951 y -4,333 40,47 99,97 Prezzo con modified duration e convexity Flusso x Di -0,04 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 MD*Di*P C(II)*Di^2/2*P 17,3325164 1,918189978 12,9993873 1,078981863 8,66625822 0,479547495 4,33312911 0,119886874 0 0 -4,3331291 0,119886874 -8,6662582 0,479547495 -12,999387 1,078981863 -17,332516 1,918189978 -21,665646 2,997171841 -25,998775 4,315927451 -30,331904 5,874456809 Flusso y Prezzo stimato Errori di stima MD 117,3082 112,975 108,6419 104,3088 99,97564 95,64251 91,30938 86,97625 82,64312 78,30999 73,97686 69,64373 da MD da MD+C -2,0995911 -0,181401 -1,1540009 -0,075019 -0,5013437 -0,021796 -0,1225593 -0,002672 0 0 -0,1173134 0,0025734 -0,4593363 0,0202111 -1,0119979 0,066984 -1,7622315 0,1559585 -2,6978949 0,2992769 -3,807697 0,5082305 -5,0811307 0,7933261 MD+C 119,2263 114,054 109,1214 104,4287 99,97564 95,7624 91,78893 88,05523 84,56131 81,30717 78,29279 75,51819 Prezzo stimato Errori di stima MD*Di*P C(II)*Di^2/2*P 17,328448 3,2364074 12,996336 1,8204792 8,6642239 0,8091018 4,332112 0,2022755 0 0 -4,332112 0,2022755 -8,664224 0,8091018 -12,99634 1,8204792 -17,32845 3,2364074 -21,66056 5,0568865 -25,99267 7,2819166 -30,32478 9,9114976 MD 117,2994 112,9673 108,6351 104,303 99,97092 95,63881 91,30669 86,97458 82,64247 78,31036 73,97825 69,64614 MD+C 120,5358 114,7877 109,4442 104,5053 99,97092 95,84108 92,1158 88,79506 85,87888 83,36725 81,26016 79,55763 da MD da MD+C -3,78643 -0,55002 -2,0449 -0,22442 -0,87346 -0,06436 -0,21007 -0,00779 0 0 -0,19495 0,007326 -0,75221 0,05689 -1,63399 0,186486 -2,8068 0,429604 -4,24093 0,815954 -5,90999 1,371926 -7,79051 2,120983 Esempio 4 (cont.) Prezzo effettivo e stimato di y Prezzo effettivo e stimato di x 130 130 120 120 110 110 valori Stima con MD 90 Prezzo effettivo 100 Valori Prezzo effettivo 100 Stima con MD 90 Stima con MD+C Stima con MD+C tasso di valutazione 0,12 0,11 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 60 0,05 60 0,04 70 0,03 70 0,02 80 0,01 80 tasso di valutazione Immunizzazione finanziaria Il rischio di tasso • Sia V(0,x) il valore al tempo t=0 del flusso x|t; detto r il tasso di rendimento interno (che esiste ed è unico) di questa operazione, risulta: V 0 , x n k 1 x k 1 r tk • Se il mercato ha una struttura per scadenza piatta dei tassi d’interesse e se il tasso d’interesse (costante) di mercato è proprio r (per tutte le operazioni), il valore di x|t ad un tempo qualunque, 0tn, è esattamente il montante al tasso r in di V(0, x): V , x n k 1 x k 1 r tk V 0 , x 1 r Immunizzazione finanziaria (segue) Il rischio di tasso • La teoria dell’immunizzazione finanziaria studia cosa accade quando non sono verificate le ipotesi di comodo sopra introdotte, al fine di elaborare possibili strategie di protezione dal rischio di tasso, dovuto a variazioni finanziarie “esterne”, di mercato, che possono influenzare variamente il risultato finale di un’operazione finanziaria. Il rischio di tasso può scindersi in due componenti: • Rischio di reimpiego: se il tasso d’interesse di mercato i(tk,), tk<, fosse minore di r, i reinvestimenti delle poste xk sarebbero effettuati a condizioni di tasso più sfavorevoli rispetto a quelle iniziali. • Rischio di prezzo: se il tasso d’interesse di mercato i(, tk), tk,> , fosse maggiore di r, il prezzo di cessione delle poste xk sarebbe minore di quello previsto inizialmente. n tk tk tk V , x t0 x 1 r k k 1 n x 1 r tk k (rischio di reimpiego) x k 1 r tk (rischio di prezzo) . Immunizzazione finanziaria Il rischio di tasso (segue) Perché i due rischi (di reimpiego e di prezzo) si presentino entrambi effettivamente, è necessario che la struttura per scadenza dei tassi d’interesse si muova in direzioni opposte rispetto ad r, facendo fulcro in (decresca prima di e cresca dopo). I due rischi, quindi, in generale non si cumulano, ma (almeno parzialmente) si compensano. Fissato un certo orizzonte temporale T, 0<T<tn, la protezione dal rischio di tasso si propone di realizzare una valida compensazione delle sue due componenti, ossia di determinare una durata critica in grado di neutralizzare gli effetti (opposti) del rischio connesso a variazioni future del tasso di mercato. Immunizzazione finanziaria Il rischio di tasso (segue) La scelta di un opportuno orizzonte temporale (holding period) T riveste un ruolo strategico per realizzare la compensazione dei rischi di reimpiego (reinvestimento degli incassi realizzati) e di prezzo (realizzo anticipato degli incassi futuri). Un orizzonte temporale di breve periodo comporta basso rischio di reimpiego (variazioni Di del tasso agiscono nello stesso senso sui rendimenti dei flussi reinvestiti, ma solo per il tempo T-tk) ed alto rischio di prezzo (le variazioni Di agiscono in senso opposto sul valore dei flussi futuri e con effetti considerevoli sul prezzo del titolo, data la lunga vita residua tn-T). Invece, un orizzonte temporale di lungo periodo accentua il rischio di reimpiego e rende trascurabile il rischio di prezzo. In particolare per 0 risultano: V , x 0, i (V decrescente) t1 ; V , x 0, i (V crescente) tn Immunizzazione finanziaria Il rischio di tasso (segue) Se, immediatamente dopo l’epoca di valutazione 0, i tassi di interesse subissero una variazione Di rispetto al livello iniziale i0=r uguale per tutte le scadenze tra 0 e T, indicando rispettivamente con VDi(0,x) e VDi(T,x) il valore di tale flusso in 0 e T dopo il cambiamento (shock additivo) del tasso, si avrebbe: T D i D i (effetto prezzo) (effetto reimpiego) V T ,x V 0 , x 1 r D i ; V D i T , x V D i 0 , x (1 r D i ) T V D i ( 0 , x ) T (1 r D i ) T 1 i i T 1 V D i 0 , x (1 r D i ) (1 r D i ) T V D i ( 0 , x ) . i Ricordando che V’(i)=V(i)*MD=-V(i)*D(0,x)/(1+i), si ha: V D i T , x ( 1 r D i ) T 1 D ( 0 , x ) V D i ( 0 , x ) T V D i ( 0 , x ) V D i ( 0 , x )( 1 r D i ) T 1 T D ( 0 , x ) . i Pertanto, il valore del flusso x|t (montante) in T e lo shock dei tassi variano nello stesso senso se T > D(0,x), in senso opposto se T < D(0,x). La duration come strumento di protezione Determinazione del tempo ottimo di smobilizzo nell’ambito dell’immunizzazione classica o semideterministica in presenza di uno variazione (shift) additiva aleatoria dei tassi di mercato • Teorema di immunizzazione globale dal rischio di tasso (Fisher, Weil): Dato un flusso x|t, al tempo tt1 ed in presenza di una struttura per scadenza piatta dei tassi di interesse (tassi periodali costanti), al variare del tasso i da r (shift additivo aleatorio) risulta V(t,x)-V(, x) = DV(,x)0 =D(t,x), ossia V(D,r+Di)>V(D,r), Di0; in altri termini, V(,x) presenta un minimo assoluto per =D(t,x). La duration come strumento di (segue) protezione n T t Infatti si ha: V T , x k 1 x k 1 i , 0 T t n ; k Derivando rispetto ad i ed uguagliando a 0 si ottiene: ossia: V T , x n T t 1 k 1 T t k x k 1 i k 0 i n n tk t T k 1 x k 1 i k 1 t k x k 1 i k k 1 t k x k 1 i n Da cui: T n t k 1 x k 1 i n k 1 in quanto Essendo ancora k x k 1 i V 0 , x 2V D , x i 2 tk tk T D i r, se i=r e quindi 0, V D , x 0. i ir si ha la tesi: (V(D,x) min assoluto per i=r, essendo V strettamente convessa). La duration protezione come strumento di (segue) La duration è dunque l’orizzonte temporale “privilegiato” (tempo “critico”), ossia la scadenza intermedia (holding period) tra t1 e tn ove si ha perfetto bilanciamento tra gli effetti di due rischi opposti, cioè il valore V(D,x) in seguito a variazioni di tasso d’interesse non si riduce rispetto alla disponibilità attesa (montante). “Garanzia” di copertura dell’unica uscita, uguale a V(t,x), al tempo =D. N.B: Il teorema può generalizzarsi al caso di struttura dei tassi non piatta, ma che subisca shift additivi (movimenti paralleli della curva dei tassi), considerando esplicitamente la loro struttura a termine per il calcolo della duration. Duration di portafoglio Dati due flussi x|t e y|t (non nulli e non negativi), sia z|t il flusso descrivente l’operazione finanziaria composta (x-y)|t, cioè z=[x1-y1, x2-y2, …, xn-yn], interpretabile come flusso generato da un portafoglio di attività (x) e di passività (y) (asset-liability portfolio), ossia copertura di uscite multiple. L’immunizzazione finanziaria classica (Macaulay [1938], Samuelson [1945], Redington [1952]) è una metodologia che fornisce le condizioni per cui un portafoglio z=x-y, che abbia un valore netto nullo in t (t≤t1) non possa assumere valore negativo in conseguenza di uno spostamento parallelo (shift additivo), di ampiezza e segno qualsiasi, della struttura per scadenza dei tassi d’interesse. Duration di portafoglio (segue) Un caso banale di immunizzazione si ha nel caso nel caso di perfect matching, quando i flussi x (entrate) e y (uscite) coincidono in ammontare ed in scadenze, per cui zk=0, k=1, 2, …, n, per definizione. Talvolta è possibile decomporre il flusso y in n portafogli composti ciascuno da una sola uscita yk, k=1,…,n, ed applicare il teorema di immunizzazione globale separatamente per ciascuna posta. In generale, ipotizzando in t=0 l’esistenza di una struttura per scadenza piatta, considerando due flussi x e y entrambi non nulli (entrate ed uscite del flusso z) può dimostrarsi il seguente • Teorema di immunizzazione locale dal rischio di tasso: Condizioni sufficienti perché il flusso z|t, z=x-y, sia localmente immunizzato in t=0 al tasso i* (ossia per “piccole” variazioni del tasso in un intorno di i*) sono: V x , i * D ( x , i * ) V y , i * D ( y , i * ) 0 V ( x , i * ) D ( 2 ) ( x , i * ) V ( y , i * ) D ( 2 ) ( y , i * ) 0 . Duration di portafoglio (segue) Infatti, ricordando che V’(s,i)=-vV(s,i)D(s,i) e che V”(s,i)=v2V(s,i)C(s,i)= =v2V(s,i)[D(2)(s,i)+D(s,i)], s, e che z=x+y, si ha: V’(z,i))=V’(x,i)+V’(y,i)=-v[V(x,i)D(x,i)+V(y,i)D(y,i)] e V”(z,i)=v2 {V(x,i)[D(2)(x,i)+D(x,i)]+V(y,i)[D(2)(y,i)+D(y,i)]}= =v2{[V(x,i)D(2)(x,i)+V(y,i)D(2)(y,i)]+[V(x,i)D(x,i)+V(y,i)D(y,i)]}= =v2{[V(x,i)D(2)(x,i)+V(y,i)D(2)(y,i)] - uV’(z,i)}. Per ogni tasso (critico) i* di massimo o di minimo relativo per V(z,i) deve essere V’(z,i*)=0, ossia [V(x,i*)D(x,i*)+V(y,i*)D(y,i*)]=0. Per i=i*, si ha ancora V”(z,i*)= v2[V(x,i*)D(2)(x,i*)+V(y,i*)D(2)(y,i*)]; pertanto, la stretta convessità locale di V(z,i) equivale alla condizione * (2) * * (2) * [V(x,i )D (x,i )+V(y,i )D (y,i )]>0. Il flusso z=x+y presenterà, dunque, punti di minimo relativo per ogni tasso i* per cui: V x , i * D ( x , i * ) V y , i * D ( y , i * ) 0 V ( x , i * ) D ( 2 ) ( x , i * ) V ( y , i * ) D ( 2 ) ( y , i * ) 0 . Duration di portafoglio (segue) Un corollario del teorema precedente è il seguente • Teorema di immunizzzione locale (Redington): Affinché un portafoglio z|t, con z=x-y, sia localmente immunizzato al tempo t=0 al tasso i*, ipotizzando in t=0 l’esistenza di una struttura per scadenza piatta o che subisca movimenti paralleli (shift additivi), è sufficiente che il portafoglio sia bilanciato nei capitali e nella duration in t=0 al tasso i=i* e che le attività x abbiano convexity maggiore di quella delle passività y, ossia: V x , i * V y , i * * * * * * D x , i D y , i I ( i ) : V x , i D i V y , i D i , C x , i * C y , i * * * D i 0 , c o n (i D i) I (i ) Duration di portafoglio (segue) • Interpretazione geometrica: le condizioni precedenti comportano che nel piano (i,V) le curve rappresentative delle funzioni valore dei due flussi x e y, per un certo valore i* del tasso di interesse (hanno la stessa ordinata) e sono tangenti tra loro (essendo, per un generico flusso s, V’(i)/V(i) = -vD(0,s)); la condizione sulla convexity, poi, garantisce che la funzione valore di x domini quella di y, i i* (essendo, in generale, V”(i)/V(i) =v2D(2)(0,s) > 0, D(2)(0,x)>D(2)(0,y) C(0,x)>C(0,y) V”(0,x)>V”(0,y)>0). V V(x,i) V(y,i) tga=V’(x, i*)=V’(y, i*) V(x, i*)=V(y, i*) a i* i Esempio 5 Esempio (copertura di flusso passivo) t=0 tasso 0,1 zero coupon bond Flusso attivo tempi k flussi x 0,5 q1 3 0 10 q2 Flusso tempi k 0,5 3 10 passivo flussi y 0 100 0 Portafoglio tempi k 0,5 3 10 z flussi z q1 -100 q2 Vinc. di bilancio V(0,x)=V(0,y) q1 = q2 = Vinc. di duration D(0,x)=D(0,y) 58,062098 51,282029 Duration II ord. D(2)(0,x)>D(2)(0,y) ovvero Convessità C(0,x)>C(0,y) VAN di x e di y in funzione di i VAN di z = x - y in funzione di i 110 VAN(i) 100 90 VAN(x) VAN(y) 70 60 50 1 4 7 10 13 tasso 16 19 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 VAN(I) 120 80 Verifica vincoli V(0,x) V(0,y) 75,13148 75,13148 D(0,x) D(0,y) 3 3 D(2)(0,x) D(2)(0,y) 26,5 9 C(0,x) C(0,y) 29,5 12 NPV(z) 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 tasso Esempio di immunizzazione (con due titoli) t0 = 0 tasso = 0,04 tempi k 1 2 3 4 t1 t2 t3 t4 Esempio 6 prezzi in t0 duration (tempi espressi in anni) (struttura piatta) titolo A k-t flussi 1 50 2 50 3 50 4 1050 A 1036,299 3,7287113 tempi 1 2 3 4 B 555,0182 1,97386 capitale scadenza titolo B k-t 1 2 3 4 100000 3 flussi 200 200 200 0 Costruzione portafoglio immunizzato 1-a al tempo t0 a frazioni 0,5847448 0,415255 V. portaf. V.A. Cap. quantità 50,162746 66,5132 88899,636 88899,64 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 Titolo A 99307,676 102180,12 101435,74 100709,2 100000 99307,676 98631,774 97971,857 97327,504 96698,311 96083,889 95483,86 94897,862 94325,546 93766,575 93220,621 92687,372 92166,522 91657,78 91160,86 90675,49 100989,9 97068,81 98039,47 99016,53 100000 100989,9 101986,2 102988,9 103997,9 105013,5 106035,4 107063,7 108098,4 109139,5 110187,1 111241 112301,4 113368,1 114441,3 115520,9 116606,9 100006,22 100057,62 100025,42 100006,31 100000 100006,22 100024,7 100055,19 100097,44 100151,22 100216,29 100292,44 100379,46 100477,14 100585,28 100703,69 100832,19 100970,61 101118,76 101276,49 101443,63 duration = scadenza 3 3 valore Titolo B Portafoglio al tempo 3 nuovo tasso al tasso 0,04 A 1165,6954 0,05 1157,625 B portafoglio D portaf. 624,32 100000 630,5 100006,22 6,218905 Valori con singoli titoli e portafoglio 130000 120000 110000 valori Tasso fatt. attual. 0,961538 0,924556 0,888996 0,854804 Titolo A Titolo B Portafoglio 100000 90000 80000 70000 60000 nuovo tasso di valutazione Duration di portafoglio (segue) Osservazioni conclusive: 1) E’ sempre possibile costruire in t un portafoglio con duration D arbitraria, purché esistano sul mercato (almeno) due cash-flows x|t e y|t tali che D(t,x)<D e D(t,y)>D (con TIR(x)=TIR(y)=r). Investendo rispettivamente Cx e Cy nei due impieghi (hedging), risulta: D t , x y C x D t , x C y D t , y Cx Cy . Più in generale, la duration modificata di un portafoglio è uguale alla media aritmetica ponderata delle duration modificate dei titoli componenti (quali che siano i loro TIR), con pesi eguali al loro valore relativo all’interno del portafoglio considerato. 2) Conviene costruire portafogli con duration lunga in previsione di ribasso di tassi (per lucrare elevati capital gains) e portafogli con duration corta in previsione di tassi crescenti (per ridurre le perdite di prezzo). Duration di portafoglio (segue) Osservazioni conclusive (continua): 3) La duration di un flusso indicizzato (cioè con importi almeno in parte dipendenti dalle condizioni di mercato) è minore della duration di un flusso corrispondente non indicizzato. 4) Un flusso è immunizzato solamente nell’intervallo di tempo tra t e t1; la composizione del portafoglio va quindi aggiornata (ricalibratura del portafoglio) ad ogni istante successivo a t1 in cui si verifica un’entrata e/o una nuova variazione di tasso (ossia al variare comunque della duration), con conseguenti costi operativi di transazione. 5) Un impiego iterato della versione elementare della tecnica di immunizzazione risulta efficace anche in presenza di complessi processi aleatori di variazione dei tassi (più shift additivi o shift moltiplicativi); le tecniche più sofisticate esistenti sono spesso di impiego laborioso. Duration di portafoglio (segue) Osservazioni conclusive (continua): 6) La duration può controllare mediante immunizzazione solo variazioni dei prezzi dei titoli conseguenti a movimenti dei tassi di mercato e non a shock di altra natura, peraltro non gestibili finanziariamente. 7) L’immunizzazione finanziaria mediante l’impiego della tecnica della duration costituisce un problema sempre più rilevante e di larga diffusione; il crescente interesse è anche alimentato dalla facile disponibilità di informazioni, (purtroppo non sempre tecnicamente corrette). 8) A parità di condizioni, un flusso con convexity maggiore è preferibile, perché il maggior grado di curvatura di V(i), riduce le diminuzioni di prezzo in caso di aumento del tasso ed amplifica gli aumenti di prezzo conseguenti a diminuzioni di tasso di mercato.