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¿Cuál es la volatilidad realizada anualizada de las trayectorias del movimiento browniano simulado?

He visto la siguiente pregunta en un examen. Tome una simulación de movimiento browniano con una deriva del 5% y volatilidad anualizada del 20%. por un periodo de 1 año. Después, el volatilidad realizada anualizada de la trayectoria de la muestra es

A. siempre <20%

B. siempre = 20%.

C. = 5%

D. aproximadamente el 20%, pero al azar

En términos más generales, ¿cómo encontrar la relación entre la volatilidad realizada anualizada de la trayectoria simulada y el parámetro de volatilidad en el movimiento browniano que generó la trayectoria?

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user35546 Puntos 11

Intentemos un enfoque sencillo, ignorando la diferencia entre la varianza de la muestra y la de la población, y asumiendo que el proceso es simplemente el browniano estándar, sin deriva ni término sigma. La generalización debería ser fácil.

Definimos un proceso Y como igual al browniano estándar, pero estamos suponiendo un muestreo finito con diferencia entre dos observaciones igual a $\Delta t$ . Así que nuestro proceso comienza en cero:

$Y_0=B_0=0$

Y los incrementos se distribuyen normalmente:

$ \left. Y_k \right|Y_{k-1}=N\left[Y_{k-1},\Delta t\right]$

Podemos escribir los valores del proceso en los puntos de observación $\left(t_1,t_2,\dots,t_n\right)$ utilizando las normales estándar, $Z_k$ de la siguiente manera:

$Y_1=\sqrt{\Delta t}\,Z_1$

$Y_2=\sqrt{\Delta t}\left(Z_1+Z_2\right)$

$\vdots$

$Y_n=\sqrt{\Delta t}\left(Z_1+Z_2+\dots+Z_n\right)$

Ahora calcularemos la varianza realizada de la muestra (¡nótese que no estoy prestando atención a n y n-1 según la suposición simplificadora!) del proceso como sigue:

$\sigma^2=\frac{1}{n} \sum_{k=1}^n{ \left(Y_k- E \left[ \left. Y_k \right|{Y_{k-1}}\right]\right)^2}$

Que en términos de Z es:

$\sigma^2=\frac{1}{n} \sum_{k=1}^n{ \left(\sqrt{\Delta t} Z_k\right)^2}$

$=\frac{\Delta t}{n} \sum_{k=1}^n{ Z_k^2}$

Y ya sabes que la suma de los cuadrados de las n Normales es Chi-cuadrado con n grados de libertad, de ahí la discusión en los comentarios. La media es igual a DF, así que si tienes $n=\frac{1}{\Delta t}$ observaciones por año, entonces la varianza media será igual a $\Delta t$ :

$E \left[ \sigma^2\right]=\frac{\Delta t}{n} n=\Delta t$

Y su varianza anualizada será simplemente $n \Delta t=1$ . Así que la respuesta es la D, como dice Alex "Se distribuye aleatoriamente según una distribución Chi Cuadrado centrada en el 20%"

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