10 votos

Limitaciones de las simulaciones Monte Carlo en finanzas

Supongamos que tenemos un proceso Ito estándar $dX_{t}=\mu\left(X_{t},t\right)dt+\sigma\left(X_{t},t\right)dW_{t}$ .

Por lo que sé, hay dos enfoques para resolver esto numéricamente: enmarcarlo como una EDP y resolverlo, o simular trayectorias aleatorias utilizando métodos de Monte Carlo, y a partir de ahí calcular el valor de las expectativas que nos darán los precios de los instrumentos financieros. La precisión se escalará entonces como $C/\sqrt{N}$ , donde $N$ es el número de muestras.

Me gustaría conocer las limitaciones de los métodos de Monte Carlo para este tipo de simulaciones, y más concretamente saber si hay problemas en finanzas en los que este tipo de simulaciones sean inviables. Sé que, cuando tenemos muchas dimensiones, el método PDE es inviable, y la única opción es utilizar los métodos de Monte Carlo. También soy consciente de que la tasa de convergencia no es demasiado buena, ya que hay un $\sqrt{N}$ Por lo tanto, podría ser costoso obtener soluciones con alta precisión.

Sin embargo, me gustaría entender cuál es el comportamiento de $C$ . Supongo que depende mucho del problema específico, pero en general, esperaría que $C$ podría depender del tiempo de simulación $t$ o en las dimensiones $d$ . Sin embargo, ¿podemos decir algo sobre el escalado? Por ejemplo, ¿podría haber algún caso en el que $C$ aumenta exponencialmente con $t$ ? Si ese fuera el caso de un problema concreto, sería inviable simularlo con técnicas de Monte-Carlo durante largos periodos de tiempo, ya que el número de muestras necesarias para mantener una determinada precisión también aumentaría exponencialmente con el tiempo. ¿Existen casos en finanzas en los que $C$ ¿escala mal, lo que dificulta la simulación del proceso mediante técnicas de Monte Carlo? Además, ¿conoces alguna referencia donde pueda leer sobre esto?

Muchas gracias.

8voto

Lie Ryan Puntos 15629

Las propiedades del Monte-Carlo estándar no están determinadas únicamente por el proceso subyacente. Es necesario incluir el instrumento $f$ también quieres poner el precio en tu análisis.

Una medida de la precisión es, en efecto, la desviación estándar del estimador de Monte-Carlo para la expectativa de $f(X)$ . Para una muestra iid de trayectorias del proceso $(x_i)$ este estimador es la media de $f$ sobre los caminos y $$ \text{Var}\left[ \frac{1}{n}\sum_{i=1}^n f(x_i)\right] = \frac{1}{n}\text{Var}\left[ f(x_1)\right].$$

Así que $C = \sqrt{\text{Var}\left[ f(x_1)\right]}$ y las propiedades de $X_t$ como el intervalo en el que $X_t$ o la dimensión de su espacio de estado, sólo importan en la medida en que influyen en esta varianza.

Un caso típico -aunque importante- en el que Monte-Carlo es ineficiente, es el de los eventos raros. Por ejemplo, $f$ ser un instrumento que paga $1$ con probabilidad $\delta$ y 0 en caso contrario. Entonces el error relativo (como desviación estándar dividida por la expectativa) es $$ \text{rel. err} = \frac{\sqrt{\text{Var}\left[f\right]}}{\text{E}\left[f\right]}=\frac{\sqrt{\delta(1 - \delta)}}{\delta}=\sqrt{\frac{1-\delta}{\delta}}.$$ Como $\delta$ se convierte en algo pequeño, es obvio que tienes problemas.

El libro de texto estándar para todos los temas de Monte-Carlo en finanzas es Glasserman .

7voto

David Radcliffe Puntos 136

Cuando se me encargó por primera vez la aplicación del VaR mediante MC en los años 90, sabía poco sobre MC, y no había buenos libros. El borrador del manuscrito de Reuven Y. Rubinstein, Dirk P. Kroese. Simulation and the Monte Carlo Method se xerocopiaba como "samizdat". Ahora este libro está en su 3ª edición (2016) ya, y es bueno. No está centrado en las finanzas, lo que también es bueno. No habría entendido lo que estaba haciendo sin este libro.

El artículo clásico (que yo no he leído) es "The Monte Carlo Method", de Nicholas Metropolis y Stan Ulam, Revista de la Asociación Americana de Estadística Vol. 44, nº 247, septiembre de 1949, pp. 335 - 341. Una lectura interesante sobre su historia es Stan Ulam, John Von Neumann y el método Monte Carlo por Roger Eckhard .

Específicamente para las finanzas, puede gustar:

Paul Glasserman. Monte Carlo methods in financial engineering. Springer (2004) - lo mejor de esta lista

Peter Jäckel. Monte Carlo Methods in Finance. Wiley (2002)

Ralf Korn, Elke Korn, Gerald Kroisandt. Métodos y modelos Monte Carlo en finanzas y seguros. CRC (2010)

Paolo Brandimarte. Manual de simulación de Monte Carlo: Applications in Financial Engineering, Risk Management, and Economics. Wiley (2014)

4voto

ascobol Puntos 2324

No puedo creer que nadie haya recomendado, hasta ahora, uno de los mejores libros:

Solución numérica de ecuaciones diferenciales estocásticas por Peter E. Kloeden y Eckhard Platen.

Espero que te sirva de ayuda. Gracias.

Finanhelp.com

FinanHelp es una comunidad para personas con conocimientos de economía y finanzas, o quiere aprender. Puedes hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X