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La resolución de una hacia atrás ecuación del calor mediante cálculo estocástico

Dada la PDE

$$\frac{\partial F}{\partial t} + \frac{1}{2}\sigma^2 \frac{\partial^2 F}{\partial x^2} = 0$$

con la condición de $F(T,x) = x^2$, se puede utilizar la Feynman-Kac fórmula para llegar a

$$F(t,x) = E[X_T^2 | X_t = x] = E[ (X_t \pm \sigma(W_T - W_t))^2 |X_t = x] = x^2 + (T-t)\sigma^2$$

donde $W_t$ es el movimiento Browniano estándar y $X_t$ es el proceso estocástico de satisfacciones, ya sea:

$$dX_t = \pm \sigma dW_t$$

donde $X_t$s y $W_t$'s son en los filtros de probabilidad espacio $(\Omega \mathscr F, \{\mathscr F_t\}_{t \[0,t]}, \mathbb P)$ donde $\mathscr F_t = \mathscr F_t^W$.


Se supone que debo evaluar

$$E[ (X_t \pm \sigma(W_T - W_t))^2 |X_t]$$

y luego conecte $X_t = x$.

Al parecer, en la evaluación de ejemplo, voy a utilizar la propiedad de Markov para decir que

$$E[ (X_t \pm \sigma(W_T - W_t))^2 |X_t] = E[ (X_t \pm \sigma(W_T - W_t))^2 | \mathscr{F_t}]$$

¿Por qué es exactamente lo que tenemos que utilizar la propiedad de Markov?

Sé que $W_T - W_t$ es independiente de $\mathscr{F_t}$. Creo que $\porque X_t \m \mathscr F_t$, $W_T - W_t$ es independiente también de $X_t$.

Si estoy equivocado, ¿por qué?

Si estoy en lo cierto, ¿por qué es la propiedad de Markov necesario?


El problema parece ser tomada de Bjork del Arbitraje Teoría en Tiempo Continuo. Tengo el problema de mis notas de clase. Ni Bjork ni Wikipedia parece usar la propiedad de Markov

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otto.poellath Puntos 1594

Basado en la forma de la ecuación, se puede considerar que la SDE \begin{align*} dX_t = \sigma dW_t, \end{align*} donde $W$ es un estándar de movimiento Browniano. Ya que, por $0 \leq t \leq T$, \begin{align*} X_T = X_t + \sigma (W_T-W_t), \end{align*} basado en Feynman–Kac fórmula, la solución está dada por \begin{align*} F(t, x) &= E\left(X_T^2 \mediados de X_t = x\derecho)\\ &=E\Big(\big[x + \sigma (W_T-W_t)\big]^2 \Big)\\ &=x^2 + (T-t)\sigma^2. \end{align*}


Copiado de comentario:

Aquí, la propiedad de Markov no está explícitamente empleado. Sin embargo, sólo con la propiedad de Markov, podemos convertir la esperanza condicional w.r.t. $\mathscr F_t$ como la esperanza condicional w.r.t. $X_t$, y puede expresar la expectativa como una función de $X_t$, que pueden conducir a la solución de la Feyman-Kac fórmula. Ver la prueba en la Sección 6.4 del libro Cálculo Estocástico para Finanzas II por Shreve.

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