5 votos

Una ecuación diferencial estocástica

Consideremos la siguiente ecuación diferencial estocástica (EDE)

$$d X_s= \mu (X_s + b)ds + \sigma X_s d w_s $$

donde las constantes $\mu, \sigma, b > 0$ y la posición inicial $X_0$ se dan.

Si $b=0$ entonces la ecuación anterior es un movimiento browniano geométrico (GBM) y la distribución de $X_t$ en el momento $t$ está distribuido de forma lognormal. Si $b>0$ ¿Puedo decir algo sobre la distribución de $X_t$ en un momento posterior $t$ ? ¿Es posible encontrar la probabilidad de que $X_t \in (B, B+1)$ ?

8voto

drN Puntos 571

Simplificar la deriva

Como en todas las EDEs lineales, dejemos que $Y_t=e^{-\mu t}X_t$ . Entonces, \begin{align*} \text{d}Y_t &=-\mu e^{-\mu t}X_t\text{d}t+e^{-\mu t}\text{d}X_t \\ &=\mu b e^{-\mu t}\text{d}t+\sigma Y_t\text{d}W_t. \end{align*}

Regla del producto

Consideremos el movimiento browniano geométrico $Z_t$ con $\text{d}Z_t=\sigma^2Z_t\text{d}t-\sigma Z_t\text{d} W_t$ y $Z_0=1$ tal que $Z_t=\exp\left(\frac{1}{2}\sigma^2 t-\sigma W_t\right)$ .

Entonces, \begin{align*} \text{d}Y_tZ_t&= Y_t\text{d}Z_t+Z_t\text{d}Y_t+\text{d}Y_t\text{d}Z_t \\ &=\sigma^2Y_tZ_t\text{d}t-\sigma Y_tZ_t\text{d} W_t+\mu b e^{-\mu t}Z_t\text{d}t+\sigma Y_tZ_t\text{d}W_t-\sigma^2Y_tZ_t\text{d}t \\ &=\mu b e^{-\mu t}Z_t\text{d}t. \end{align*} Así, \begin{align*} Y_tZ_t-Y_0Z_0=\mu b\int_0^te^{-\mu s}Z_s\text{d}s. \end{align*} Finalmente, \begin{align*} X_t&=X_0e^{\mu t}Z_t^{-1}+\mu be^{\mu t}Z_t^{-1}\int_0^te^{-\mu s}Z_s\text{d}s\\ &=e^{\mu t}Z_t^{-1}\left(X_0+\mu b\int_0^te^{-\mu s}Z_s\text{d}s\right). \end{align*} Sin embargo, no creo que la distribución de $X_t$ que incluye un movimiento browniano geométrico integrado, se conoce? Esta es toda la lucha de la fijación de precios de las opciones asiáticas.

Casos especiales

Podemos recuperar dos casos especiales:

  • Si $\mu=0$ obtenemos $X_t=X_0\exp\left(-\frac{1}{2}\sigma^2 t+\sigma W_t\right)$ .
  • Si $b=0$ obtenemos $X_t=X_0\exp\left(\left(\mu-\frac{1}{2}\sigma^2\right) t+\sigma W_t\right)$ .

7voto

oliversm Puntos 515

Si b>0, ¿puedo decir algo sobre la distribución de

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