計算理工学基礎 第4回 - コンピュテーショナル・ファイナンスの基礎 - 計算理工学基礎 第4回 - コンピュテーショナル・ファイナンスの基礎 - 2006年5月2日 張研究室 山本有作
はじめに 数理ファイナンスにおける課題 金融取引(株式売買,為替取引,融資など)に伴うリスクを数学モデルにより定量的に求めてその低減を図り,効率的に利益を得る方法を追求する。 実際の問題では,解析的に解を求めることが困難な場合が多い。 ファイナンス理論では,確率論をはじめとする数学が大きな役割を果たす。 更に,実際の問題に適用するには,数値計算が必須。 そのため,数学出身者が多い。 金融工学とも呼ばれる。 数値計算により解を求めるコンピュテーショナル・ファイナンスが重要
コンピュテーショナル・ファイナンスのテーマ 資産価格のモデル化 株価,為替レート,金利などはどのように時間変化するか。 その統計的な法則を調べ,モデル化する。 デリバティブの設計・価格計算 市場変動による損失を回避するための,デリバティブ(金融派生証券)と呼ばれる商品群がある。 デリバティブを設計し,その経済学的に妥当な価格を計算する。 デリバティブについては,後ほど詳しく説明。
コンピュテーショナル・ファイナンスのテーマ リスク管理 金融取引に伴う様々なリスクを定量的に評価 市場リスク: 資産価格の変動による損失の可能性 信用リスク: 貸し倒れによる損失の可能性 資産運用最適化 様々な種類の資産(株式,国債,外貨など)を組み合わせることにより,最小限のリスクで最大限の利益を得られる運用方法を求める。 銀行は様々な企業にお金を貸して利子を稼ぐが,倒産すると返してもらえなくなる。 普通は担保を取るが,担保として取った土地の価値がなくなることも。 不良債権の問題でリスク管理の重要性がクローズアップされたことは記憶に新しい。 投資信託の会社。預かった資金をどのように運用すればよいか。
授業の目標 代表的なデリバティブであるオプションについて学ぶ。 資産価格のモデル化とシミュレーションの技法について学ぶ。 上記を用いてオプションの価格計算を行う。 生協の書籍部の数学の棚に行くと,金融工学と呼ばれる本がたくさん並んでいる。 ブラック=ショールズという名前のついた本もたくさん見つかるはず。
参考書 今野浩: 「金融工学の挑戦」,中公新書,2000. 今野浩: 「金融工学の挑戦」,中公新書,2000. P. Wilmott, S. Howison and J. Dewynne (伊藤幹夫,戸瀬信之訳): 「デリバティブの数学入門」,共立出版,2002. P. Wilmott, J. Dewynne and S. Howison: “Option Pricing”,Oxford Financial Press, 1993. 森真: 「なっとくする数理ファイナンス」,講談社,2001. 今野先生の本は,本講義で扱うテーマの概要を知るには大変お勧め。 講義はOption Pricing の本に沿う。ただし,確率論の基礎についてもう少し簡単なところから述べる。
株価の時間変化の例 (1) 米国IBM社の株価 2002年4月~2004年4月の2年間
株価の時間変化の例 (2) トヨタの株価(ニューヨーク証券取引所) 2002年4月~2004年4月の2年間
為替レートの時間変化の例 ドル/円の為替レート 2003年4月~2004年4月の1年間
株価・為替レートデータの入手先 株価 ドル/円の為替レート Yahoo! Finance 朝日新聞(経済 為替欄) http://finance.yahoo.com/ ページトップの “Enter Symbol(s)” の欄に会社名の略号(IBM, TMなど)を入力 1日~5年間のグラフが見られる。 ドル/円の為替レート 朝日新聞(経済 為替欄) http://www.asahi.com/business/exchange.html 過去3ヶ月間,1年間のグラフが見られる。 実際に生のデータに触れて欲しい。 データの入手先を紹介する。
Yahoo! Finance
1. オプションとは オプションとは オプションの例 将来のある時点で,特定の価格で金融商品を売買する権利 1. オプションとは オプションとは 将来のある時点で,特定の価格で金融商品を売買する権利 対象となる金融商品: 株式,債券,外貨,etc オプションの例 1年後にトヨタの株を3500円で売却する権利 --- プットオプション 3ヵ月後に1ドルを120円で購入する権利 --- コールオプション 資産価格 St このグラフは株価あるいはドル価格などの資産価格が,時間につれて変動する様子を描く。 確率的に変動するから,いろいろな可能性がある。 コールオプションの買い手は,満期Tにおいてドルをこの価格で購入する権利を持つが,義務は持たない。したがって,もし満期の時点でドルが125円より下がっていれば,権利を放棄して市場でドルを買ったほうが得。 一方,オプションの売り手は,自分が損をしても指定された価格で売る義務を負う。 St – K > 0 : 権利を行使 St – K 円の利益 行使価格 K St – K < 0 : 権利を行使しない。 (市場で購入したほうが得) 満期 T 時間 t
1. オプションとは オプションの用途 例: コールオプションによる為替リスクの回避 将来のキャッシュフローを現時点で確定させる。 1. オプションとは オプションの用途 将来のキャッシュフローを現時点で確定させる。 これにより,市場変動によるリスクを回避する。 例: コールオプションによる為替リスクの回避 3ヵ月後に,ある原材料をアメリカから輸入したい。 購入代金は,その時点にならないと用意できない。 しかし予算は 1ドル = 120円 を前提として組んでおり,万一3ヵ月後の時点で円が大きく下がっていると,赤字となる。 満期 T = 3ヶ月,行使価格 K = 120円 のドルのコールオプションを購入することにより,為替リスクを回避可能。
1. オプションとは オプションの種類 ヨーロピアンオプション アメリカンオプション 満期Tにおいてのみ権利行使が可能なオプション 1. オプションとは オプションの種類 ヨーロピアンオプション 満期Tにおいてのみ権利行使が可能なオプション 前のスライドで説明したオプションはこのタイプ。 アメリカンオプション 満期Tまでの間のいつでも権利行使が可能なオプション 市場で取引されるオプションの大多数はこのタイプ。 St この時点でのみ行使可能 K T t オプションには非常に多様な品種がある。 もっとも基本的なものはヨーロピアンとアメリカン。 いま,緑の線のシナリオを考える。最後まで持っていると,権利は行使しないまま終わる。 しかし,もし… 赤丸の時点で権利を行使して買い,すぐに市場価格で売れば,利益を手にする。 St 価格が下落して権利が無駄になりそうだと予測すれば, の時点で行使可能 K T t この期間にいつでも行使可能
1. オプションとは オプションの種類(続き) バリアオプション ルックバックオプション 1. オプションとは オプションの種類(続き) バリアオプション 資産価格がある範囲を越えた場合に権利が無効になるオプション ヨーロピアンタイプ,アメリカンタイプの両方がある。 ルックバックオプション 満期Tにおいて,期間 [0, T] 中の最安値で資産を購入できるオプション St バリアレベル の時点でオプション無効化 K T t 他の種類のオプションでポピュラーなものとしては… なぜこんなオプションがあるかというと,売る側の保護のため。 市場価格と行使価格の差があまりにも開くと,売る側は大損。 それを避けるため,ある価格以上になると権利が消滅するというオプションがある。 St の時点での価格で購入可 K T t
1. オプションとは オプション市場の拡大 オプションの多様化 国内のデリバティブ市場は420億ドル規模(日銀調査による) 1. オプションとは オプション市場の拡大 国内のデリバティブ市場は420億ドル規模(日銀調査による) オプションの多様化 金融以外の商品に対するオプション 原油,銅,大豆,etc 天候デリバティブ リアルオプション 事業価値,特許価値などの評価 いま説明したオプションに加えて,様々なデリバティブ,金融派生商品と呼ばれる商品群がある。その市場規模は…。 オプション市場の拡大に伴って,その価格評価や,後に説明するリスク管理などの金融工学市場も拡大しつつある。 天候デリバティブ --- 気温や天気がある条件を満たしたとき,払い戻しがあるオプション。保険に似ている。 リアルオプション --- オプションではないが,オプション理論の考え方を用いて,事業の価値や特許の価値などを判定する方法。この発表で述べるようなオプション価格の評価方法が使える。
2. オプションの価格評価 オプションの価格 価格評価の方針 オプションの買い手: 自分が利益を得られる場合にのみ,権利行使。 2. オプションの価格評価 オプションの価格 オプションの買い手: 自分が利益を得られる場合にのみ,権利行使。 オプションの売り手: 自分が損する場合でも,行使価格で商品を売る (買う)義務がある。 オプション契約が成立するには,買い手が売り手に対し,代価(= オプションの価格)を支払う必要あり。 価格評価の方針 資産価格はランダムに変動すると仮定。 より正確には,価格が幾何的ブラウン運動をすると仮定 権利行使により買い手が得られる利益の期待値を,オプションの価格とする。 正確には,リスク中立確率などの議論が必要 オプションは2者間の取引となる。 ここで,考えてみると… これは,きわめてわかりやすい考え方。
オプション価格の例 IBM株に対するオプション(2004年4月満期)
オプション価格データの入手先 アメリカ Chicago Board Options Exchange (CBOE) http://quote.cboe.com/QuoteTable.asp 左上の “Enter a Stock or Index symbol” の欄に会社名の略号を入れ,“Submit” を押す。 “List all options and LEAPS” にチェックをしておくと,すべての行使価格,満期に対するオプション価格が表示される。
Chicago Board Options Exchange (CBOE)
ブラウン運動のシミュレーション [0,1]を1000分割した計算
資産価格のモデル化の例 幾何的ブラウン運動(S0=100,μ=0.05,σ=0.2)
オプション価格の計算例 バリアオプション
オプション価格の収束 バリアオプション