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Cómo calcular la media y la varianza de esta Ito integral?

Traté de calcular este uso integral de Ito lema, $W_{t}$ es el Proceso de Wiener. $$I_{T}=\int_{0}^{T}\sqrt{|W_{t}|}dW_{t}$$

Tenemos $d f\left(W_{t}\derecho)=f^{\prime}\left(W_{t}\right) d W_{t}+\frac{1}{2} f^{\prime \prime}\left(W_{t}\right) d t$, dejando que $f(W_{t})=\frac{2}{3}|W_{t}|^{\frac{3}{2}}$tenemos $$d(\frac{2}{3}|W_{t}|^{\frac{3}{2}})=\sqrt{|W_{t}|}dW_{t}+\frac{1}{4}\frac{1}{\sqrt{|W_{t}|}}dt$$ Entonces podemos escribir $$I_{T}=\frac{2}{3}|W_{T}|^{\frac{3}{2}}-\int_{0}^{T}\frac{1}{4}\frac{1}{\sqrt{|W_{t}|}}dt$$ , no sé si esto es correcto y soy nuevo en el estocástico integral. Si lo anterior es correcto, cómo calcular $\mathbb{E}[I_{T}]$ y $Var(I_{T})$.

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Winter Traveler Puntos 11

La integral $I_T$ es un estocástica de Itô integral, por tanto, su expectativa es $0$. Esto es debido a que $I_T$ es una martingala (ver, por ejemplo, el Teorema 4.3.1 en Shreve), por lo tanto: $$\mathbb{E}[I_T]=I_0=0$$ También puede ver esta considerando la definición de una integral estocástica, la cual consiste en la suma de términos de la forma $f(W_{t_i})(W_{t_{i+1}}-W_{t_i})$, y el uso de la independencia de Browniano incrementos de $W_{t_i}-W_0$ y $W_{t_{i+1}}-W_{t_i}$.

A partir de lo anterior, obtenemos: $$\mathbb{V}[I_T]=\mathbb{E}[I_T^2]$$ Dado $I_T$ es una integral de Itô y que el proceso de $Z_t\triangleq \sqrt{|W_t|}$ está adaptado a la filtración generada por $W_t$, por Itô la Isometría: $$\begin{align} \mathbb{E}[I_T^2]&=\mathbb{E}\left[\int_0^TZ_t^2\text{d}t\right] \\[3pt] &=\int_0^T\mathbb{E}[|W_t|]\text{d}t \end{align}$$ $W_t$ está normalmente distribuida. Por la simetría de la distribución Normal, la expectativa de $|W_t|$ es igual a dos veces la expectativa de $1_{\{W_t\geq0\}}W_t$, a saber: $$\begin{align} \mathbb{E}[1_{\{W_t\geq0\}}W_t]&=\int_0^\infty w\frac{1}{\sqrt{2\pi t}}e^{-\frac{w^2}{2}}\text{d}w \\[3pt] &=\int_0^\infty v\frac{1}{\sqrt{2\pi}}e^{-\frac{v^2}{2}}\sqrt{t}\text{d}v \\[3pt] &=\sqrt{\frac{t}{2\pi}}\int_0^\infty ve^{-\frac{v^2}{2}}\text{d}v \\[8pt] &=\sqrt{\frac{t}{2\pi}} \end{align}$$ donde hemos realizado el cambio de variables $v=w/\sqrt{t}$. Por lo tanto $\mathbb{E}[|W_t|]=\sqrt{2t/\pi}$, de la que proviene: $$\begin{align} \mathbb{V}[I_T]&=\sqrt{\frac{2}{\pi}}\int_0^T\sqrt{t}\text{d}t \\[6pt] &=\sqrt{\frac{8}{9\pi}}T^{3/2} \end{align}$$

Referencias

Shreve, S. (2004). Cálculo estocástico para Finanzas II, Springer.

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