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Monte Carlo Methods in Finance
Buch von Peter Jäckel
Sprache: Englisch

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Beschreibung
Dieses Buch ist ein handlicher und praktischer Leitfaden zur Monte Carlo Simulation (MCS). Er gibt eine Einführung in Standardmethoden und fortgeschrittene Verfahren, um die zunehmende Komplexität derivativer Portfolios besser zu erfassen. Das hier behandelte Spektrum von MCS-Anwendungen reicht von der Preisbestimmung komplexerer Derivate, z.B. von amerikanischen und asiatischen Optionen, bis hin zur Messung des Value at Risk und zur Modellierung komplexer Marktdynamik. Anhand einer Vielzahl praktischer Beispiele wird erläutert, wie man Monte Carlo Methoden einsetzt. Dabei gehen die Autoren zunächst auf die Grundlagen und danach auf fortgeschrittene Techniken ein. Darüber hinaus geben sie nützliche Tipps und Hinweise für das Entwickeln und Arbeiten mit MCS-Methoden. Die Autoren sind Experten auf dem Gebiet der Monte Carlo Simulation und verfügen über langjährige Erfahrung im Umgang mit MCS-Methoden. Die Begleit-CD enthält Excel Muster Spreadsheets sowie VBA und C++ Code Snippets, die der Leser installieren und so mit den im Buch beschriebenen Beispiele frei experimentieren kann. "Monte Carlo Methods in Finance" - ein unverzichtbares Nachschlagewerk für quantitative Analysten, die bei der Bewertung von Optionspreisen und Riskmanagement auf Modelle zurückgreifen müssen.
Dieses Buch ist ein handlicher und praktischer Leitfaden zur Monte Carlo Simulation (MCS). Er gibt eine Einführung in Standardmethoden und fortgeschrittene Verfahren, um die zunehmende Komplexität derivativer Portfolios besser zu erfassen. Das hier behandelte Spektrum von MCS-Anwendungen reicht von der Preisbestimmung komplexerer Derivate, z.B. von amerikanischen und asiatischen Optionen, bis hin zur Messung des Value at Risk und zur Modellierung komplexer Marktdynamik. Anhand einer Vielzahl praktischer Beispiele wird erläutert, wie man Monte Carlo Methoden einsetzt. Dabei gehen die Autoren zunächst auf die Grundlagen und danach auf fortgeschrittene Techniken ein. Darüber hinaus geben sie nützliche Tipps und Hinweise für das Entwickeln und Arbeiten mit MCS-Methoden. Die Autoren sind Experten auf dem Gebiet der Monte Carlo Simulation und verfügen über langjährige Erfahrung im Umgang mit MCS-Methoden. Die Begleit-CD enthält Excel Muster Spreadsheets sowie VBA und C++ Code Snippets, die der Leser installieren und so mit den im Buch beschriebenen Beispiele frei experimentieren kann. "Monte Carlo Methods in Finance" - ein unverzichtbares Nachschlagewerk für quantitative Analysten, die bei der Bewertung von Optionspreisen und Riskmanagement auf Modelle zurückgreifen müssen.
Über den Autor
Peter Jackel currently works at Commerzbank Securities in London as a quant in the front office product development and derivatives modelling group. Prior to that he worked within the NatWest Group/Royal Bank of Scotland Quantitative Research Centre. He started his career in finance with his employment at Nikko Securities' London operation.
Inhaltsverzeichnis

Preface xi

Acknowledgements xiii

Mathematical Notation xv

1 Introduction 1

2 The Mathematics Behind Monte Carlo Methods 5

2.1 A Few Basic Terms in Probability and Statistics 5

2.2 Monte Carlo Simulations 7

2.2.1 Monte Carlo Supremacy 8

2.2.2 Multi-dimensional Integration 8

2.3 Some Common Distributions 9

2.4 Kolmogorov's Strong Law 18

2.5 The Central Limit Theorem 18

2.6 The Continuous Mapping Theorem 19

2.7 Error Estimation for Monte Carlo Methods 20

2.8 The Feynman-Kac Theorem 21

2.9 The Moore-Penrose Pseudo-inverse 21

3 Stochastic Dynamics 23

3.1 Brownian Motion 23

3.2 Itô's Lemma 24

3.3 Normal Processes 25

3.4 Lognormal Processes 26

3.5 The Markovian Wiener Process Embedding Dimension 26

3.6 Bessel Processes 27

3.7 Constant Elasticity Of Variance Processes 28

3.8 Displaced Diffusion 29

4 Process-driven Sampling 31

4.1 Strong versus Weak Convergence 31

4.2 Numerical Solutions 32

4.2.1 The Euler Scheme 32

4.2.2 The Milstein Scheme 33

4.2.3 Transformations 33

4.2.4 Predictor-Corrector 35

4.3 Spurious Paths 36

4.4 Strong Convergence for Euler and Milstein 37

5 Correlation and Co-movement 41

5.1 Measures for Co-dependence 42

5.2 Copulæ 45

5.2.1 The Gaussian Copula 46

5.2.2 The t-Copula 49

5.2.3 Archimedean Copulae 51

6 Salvaging a Linear Correlation Matrix 59

6.1 Hypersphere Decomposition 60

6.2 Spectral Decomposition 61

6.3 Angular Decomposition of Lower Triangular Form 62

6.4 Examples 63

6.5 Angular Coordinates on a Hypersphere of Unit Radius 65

7 Pseudo-random Numbers 67

7.1 Chaos 68

7.2 The Mid-square Method 72

7.3 Congruential Generation 72

7.4 Ran0 To Ran3 74

7.5 The Mersenne Twister 74

7.6 Which One to Use? 75

8 Low-discrepancy Numbers 77

8.1 Discrepancy 78

8.2 Halton Numbers 79

8.3 Sobol' Numbers 80

8.3.1 Primitive Polynomials Modulo Two 81

8.3.2 The Construction of Sobol' Numbers 82

8.3.3 The Gray Code 83

8.3.4 The Initialisation of Sobol' Numbers 85

8.4 Niederreiter (1988) Numbers 88

8.5 Pairwise Projections 88

8.6 Empirical Discrepancies 91

8.7 The Number of Iterations 96

8.8 Appendix 96

8.8.1 Explicit Formula for the L2-norm Discrepancy on the Unit Hypercube 96

8.8.2 Expected L2-norm Discrepancy of Truly Random Numbers 97

9 Non-uniform Variates 99

9.1 Inversion of the Cumulative Probability Function 99

9.2 Using a Sampler Density 101

9.2.1 Importance Sampling 103

9.2.2 Rejection Sampling 104

9.3 Normal Variates 105

9.3.1 The Box-Muller Method 105

9.3.2 The Neave Effect 106

9.4 Simulating Multivariate Copula Draws 109

10 Variance Reduction Techniques 111

10.1 Antithetic Sampling 111

10.2 Variate Recycling 112

10.3 Control Variates 113

10.4 Stratified Sampling 114

10.5 Importance Sampling 115

10.6 Moment Matching 116

10.7 Latin Hypercube Sampling 119

10.8 Path Construction 120

10.8.1 Incremental 120

10.8.2 Spectral 122

10.8.3 The Brownian Bridge 124

10.8.4 A Comparison of Path Construction Methods 128

10.8.5 Multivariate Path Construction 131

10.9 Appendix 134

10.9.1 Eigenvalues and Eigenvectors of a Discrete-time Covariance Matrix 134

10.9.2 The Conditional Distribution of the Brownian Bridge 137

11 Greeks 139

11.1 Importance Of Greeks 139

11.2 An Up-Out-Call Option 139

11.3 Finite Differencing with Path Recycling 140

11.4 Finite Differencing with Importance Sampling 143

11.5 Pathwise Differentiation 144

11.6 The Likelihood Ratio Method 145

11.7 Comparative Figures 147

11.8 Summary 153

11.9 Appendix 153

11.9.1 The Likelihood Ratio Formula for Vega 153

11.9.2 The Likelihood Ratio Formula for Rho 156

12 Monte Carlo in the BGM/J Framework 159

12.1 The Brace-Gatarek-Musiela/Jamshidian Market Model 159

12.2 Factorisation 161

12.3 Bermudan Swaptions 163

12.4 Calibration to European Swaptions 163

12.5 The Predictor-Corrector Scheme 169

12.6 Heuristics of the Exercise Boundary 171

12.7 Exercise Boundary Parametrisation 174

12.8 The Algorithm 176

12.9 Numerical Results 177

12.10 Summary 182

13 Non-recombining Trees 183

13.1 Introduction 183

13.2 Evolving the Forward Rates 184

13.3 Optimal Simplex Alignment 187

13.4 Implementation 190

13.5 Convergence Performance 191

13.6 Variance Matching 192

13.7 Exact Martingale Conditioning 195

13.8 Clustering 196

13.9 A Simple Example 199

13.10 Summary 200

14 Miscellanea 201

14.1 Interpolation of the Term Structure of Implied Volatility 201

14.2 Watch Your CPU Usage 202

14.3 Numerical Overflow and Underflow 205

14.4 A Single Number or a Convergence Diagram? 205

14.5 Embedded Path Creation 206

14.6 How Slow is Exp()? 207

14.7 Parallel Computing And Multi-threading 209

Bibliography 213

Index 219

Details
Erscheinungsjahr: 2002
Genre: Importe, Mathematik
Rubrik: Naturwissenschaften & Technik
Medium: Buch
Inhalt: XVI
222 S.
ISBN-13: 9780471497417
ISBN-10: 047149741X
Sprache: Englisch
Einband: Gebunden
Autor: Jäckel, Peter
Hersteller: Wiley
John Wiley & Sons
Maße: 256 x 174 x 20 mm
Von/Mit: Peter Jäckel
Erscheinungsdatum: 03.04.2002
Gewicht: 0,59 kg
Artikel-ID: 104080868
Über den Autor
Peter Jackel currently works at Commerzbank Securities in London as a quant in the front office product development and derivatives modelling group. Prior to that he worked within the NatWest Group/Royal Bank of Scotland Quantitative Research Centre. He started his career in finance with his employment at Nikko Securities' London operation.
Inhaltsverzeichnis

Preface xi

Acknowledgements xiii

Mathematical Notation xv

1 Introduction 1

2 The Mathematics Behind Monte Carlo Methods 5

2.1 A Few Basic Terms in Probability and Statistics 5

2.2 Monte Carlo Simulations 7

2.2.1 Monte Carlo Supremacy 8

2.2.2 Multi-dimensional Integration 8

2.3 Some Common Distributions 9

2.4 Kolmogorov's Strong Law 18

2.5 The Central Limit Theorem 18

2.6 The Continuous Mapping Theorem 19

2.7 Error Estimation for Monte Carlo Methods 20

2.8 The Feynman-Kac Theorem 21

2.9 The Moore-Penrose Pseudo-inverse 21

3 Stochastic Dynamics 23

3.1 Brownian Motion 23

3.2 Itô's Lemma 24

3.3 Normal Processes 25

3.4 Lognormal Processes 26

3.5 The Markovian Wiener Process Embedding Dimension 26

3.6 Bessel Processes 27

3.7 Constant Elasticity Of Variance Processes 28

3.8 Displaced Diffusion 29

4 Process-driven Sampling 31

4.1 Strong versus Weak Convergence 31

4.2 Numerical Solutions 32

4.2.1 The Euler Scheme 32

4.2.2 The Milstein Scheme 33

4.2.3 Transformations 33

4.2.4 Predictor-Corrector 35

4.3 Spurious Paths 36

4.4 Strong Convergence for Euler and Milstein 37

5 Correlation and Co-movement 41

5.1 Measures for Co-dependence 42

5.2 Copulæ 45

5.2.1 The Gaussian Copula 46

5.2.2 The t-Copula 49

5.2.3 Archimedean Copulae 51

6 Salvaging a Linear Correlation Matrix 59

6.1 Hypersphere Decomposition 60

6.2 Spectral Decomposition 61

6.3 Angular Decomposition of Lower Triangular Form 62

6.4 Examples 63

6.5 Angular Coordinates on a Hypersphere of Unit Radius 65

7 Pseudo-random Numbers 67

7.1 Chaos 68

7.2 The Mid-square Method 72

7.3 Congruential Generation 72

7.4 Ran0 To Ran3 74

7.5 The Mersenne Twister 74

7.6 Which One to Use? 75

8 Low-discrepancy Numbers 77

8.1 Discrepancy 78

8.2 Halton Numbers 79

8.3 Sobol' Numbers 80

8.3.1 Primitive Polynomials Modulo Two 81

8.3.2 The Construction of Sobol' Numbers 82

8.3.3 The Gray Code 83

8.3.4 The Initialisation of Sobol' Numbers 85

8.4 Niederreiter (1988) Numbers 88

8.5 Pairwise Projections 88

8.6 Empirical Discrepancies 91

8.7 The Number of Iterations 96

8.8 Appendix 96

8.8.1 Explicit Formula for the L2-norm Discrepancy on the Unit Hypercube 96

8.8.2 Expected L2-norm Discrepancy of Truly Random Numbers 97

9 Non-uniform Variates 99

9.1 Inversion of the Cumulative Probability Function 99

9.2 Using a Sampler Density 101

9.2.1 Importance Sampling 103

9.2.2 Rejection Sampling 104

9.3 Normal Variates 105

9.3.1 The Box-Muller Method 105

9.3.2 The Neave Effect 106

9.4 Simulating Multivariate Copula Draws 109

10 Variance Reduction Techniques 111

10.1 Antithetic Sampling 111

10.2 Variate Recycling 112

10.3 Control Variates 113

10.4 Stratified Sampling 114

10.5 Importance Sampling 115

10.6 Moment Matching 116

10.7 Latin Hypercube Sampling 119

10.8 Path Construction 120

10.8.1 Incremental 120

10.8.2 Spectral 122

10.8.3 The Brownian Bridge 124

10.8.4 A Comparison of Path Construction Methods 128

10.8.5 Multivariate Path Construction 131

10.9 Appendix 134

10.9.1 Eigenvalues and Eigenvectors of a Discrete-time Covariance Matrix 134

10.9.2 The Conditional Distribution of the Brownian Bridge 137

11 Greeks 139

11.1 Importance Of Greeks 139

11.2 An Up-Out-Call Option 139

11.3 Finite Differencing with Path Recycling 140

11.4 Finite Differencing with Importance Sampling 143

11.5 Pathwise Differentiation 144

11.6 The Likelihood Ratio Method 145

11.7 Comparative Figures 147

11.8 Summary 153

11.9 Appendix 153

11.9.1 The Likelihood Ratio Formula for Vega 153

11.9.2 The Likelihood Ratio Formula for Rho 156

12 Monte Carlo in the BGM/J Framework 159

12.1 The Brace-Gatarek-Musiela/Jamshidian Market Model 159

12.2 Factorisation 161

12.3 Bermudan Swaptions 163

12.4 Calibration to European Swaptions 163

12.5 The Predictor-Corrector Scheme 169

12.6 Heuristics of the Exercise Boundary 171

12.7 Exercise Boundary Parametrisation 174

12.8 The Algorithm 176

12.9 Numerical Results 177

12.10 Summary 182

13 Non-recombining Trees 183

13.1 Introduction 183

13.2 Evolving the Forward Rates 184

13.3 Optimal Simplex Alignment 187

13.4 Implementation 190

13.5 Convergence Performance 191

13.6 Variance Matching 192

13.7 Exact Martingale Conditioning 195

13.8 Clustering 196

13.9 A Simple Example 199

13.10 Summary 200

14 Miscellanea 201

14.1 Interpolation of the Term Structure of Implied Volatility 201

14.2 Watch Your CPU Usage 202

14.3 Numerical Overflow and Underflow 205

14.4 A Single Number or a Convergence Diagram? 205

14.5 Embedded Path Creation 206

14.6 How Slow is Exp()? 207

14.7 Parallel Computing And Multi-threading 209

Bibliography 213

Index 219

Details
Erscheinungsjahr: 2002
Genre: Importe, Mathematik
Rubrik: Naturwissenschaften & Technik
Medium: Buch
Inhalt: XVI
222 S.
ISBN-13: 9780471497417
ISBN-10: 047149741X
Sprache: Englisch
Einband: Gebunden
Autor: Jäckel, Peter
Hersteller: Wiley
John Wiley & Sons
Maße: 256 x 174 x 20 mm
Von/Mit: Peter Jäckel
Erscheinungsdatum: 03.04.2002
Gewicht: 0,59 kg
Artikel-ID: 104080868
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