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Apalancamiento óptimo de la utilidad con los costes

Digamos que tengo una cartera, $X_t$ utilizando un apalancamiento de $f$ de manera que la dinámica viene dada por \begin{equation} dX_t = \mu f X_t dt + \sigma f X_t dW_t \end{equation} Quiero optimizar la utilidad esperada después de algún tiempo $T$ , $E[U(V_T)]$ y encontrar el apalancamiento óptimo $f$ . Con la función de utilidad $U(x)=\frac{x^\gamma}{\gamma}$ esto es bastante fácil. La SDE se puede resolver y la utilidad esperada se maximiza con $f^* = \frac{\mu}{\sigma^2 (1-\gamma)}$ . Con $\gamma=0$ y la utilidad logarítmica esto es sólo el criterio de Kelly.

Pero ¿qué pasa si también tengo que pagar un coste constante $C$ de tal manera que la dinámica es \begin{equation} dX_t = (\mu f X_t - C) dt + \sigma f X_t dW_t, \quad X_t > 0 \end{equation} y $dX_t = 0$ cuando $X_t=0$ (es decir, que quiebra). La función de utilidad tendría que modificarse para tener en cuenta la probabilidad no nula de quiebra, por lo que $U(x)=\frac{(x + b)^\gamma}{\gamma}$ con algunos $b>0$ para que la utilidad esté acotada en la quiebra.

¿Hay alguna forma de formular el problema de manera que pueda obtener una expresión para el óptimo $f^*$ que maximiza la utilidad esperada $E[U(V_T)]$ ¿cuándo se incluyen los costes?

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mfraser Puntos 71

Espero que mis cálculos sean correctos.

Dejemos que $u(t,x)=\max_{(f_s)_{s\geq t}}\mathbb{E}[(b+X^{f_.}_T)^\gamma]$ .

Uso de HJB (hay que demostrar que se puede utilizar).

$$0=\max_{f}\partial_t u(t,x)+(\mu f x - C)\partial_x u(t,x)+\frac{\sigma^2}{2}f^2x^2\partial_{xx}u(t,x)$$ Desde $\partial_{xx}u(t,x)<0$ (pruébalo) el máximo se alcanza en $f=\frac{\mu x \partial_xu(t,x)}{\sigma^2 x^2\partial_{xx}u(t,x)}$

$$0=\partial_t u(t,x)- C\partial_x u(t,x)-\frac{\mu^2}{2\sigma^2}\frac{(\partial_x u(t,x))^2}{\partial_{xx}u(t,x)}$$

Postulamos $u(t,x)=f(t)(b+x)^{\gamma(t)}$

uno tiene : $$ 0 = f'(t)(b+x)^{\gamma(t)}+\gamma'(t)(b+x)^{\gamma(t)-1} - C \gamma(t) (b+x)^{\gamma(t)-1}-\frac{\mu^2}{2\sigma^2}\frac{(b+x)^{\gamma(t) } }{\gamma(t)-1}$$

Y por último tenemos : $$0=\gamma'(t) - C \gamma(t)\text{ and }\gamma(T)=\gamma$$ y $$f'(t)= \frac{\mu^2}{2\sigma^2(\gamma(t)-1)}\text{ and }f(T)=1$$

lo que lleva a:

$$u(t,x)= (b+x)^{\gamma e^{-C(T-t)}}\left(1-\int_{t}^T\frac{\mu^2}{2\sigma^2(\gamma e^{-C(T-s)}-1)}ds\right)$$

Publica en los comentarios, si ves errores de cálculo.

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