Derivate und Bewertung Dr. Daniel Sommer Universität Hohenheim Wintersemester 2008/2009 In diesem Modul wird diskutiert Modul I Einführung • warum diese Vorlesung für Sie sinnvoll sein kann, • warum ich Lust habe, diese Vorlesung nochmals zu halten, • welche Inhalte Sie in dieser Vorlesung erwarten, • was ich von Ihnen in dieser Vorlesung erwarte, • wie die Vorlesung organisiert ist. © Dr. Daniel Sommer 2 … warum diese Vorlesung für Sie sinnvoll sein kann Quelle: BIS Eine moderne Ökonomie ohne Derivate ist undenkbar! Die meisten Derivate werden OTC gehandelt. © Dr. Daniel Sommer 3 … warum diese Vorlesung für Sie sinnvoll sein kann Zum OTCVolumen kommt das Volumen börsengehandelter Derivate hinzu. Börsen sind besonders stark im Optionshandel. © Dr. Daniel Sommer 4 … warum diese Vorlesung für Sie sinnvoll sein kann Erfahrene Berater (m/w) Advisory Financial Services Eine Fülle von interessanten Jobs wartet auf Sie Financial Risk Management (- Kredit-, Markt-Risikomanagement, Operational-, Liquiditäts-Risikomanagement, Risikoberichtserstattung, Economic Capital Management, Limitsysteme , Risiko-Strategie, -Organisation, -Prozesse, Risikomessmethodik, Derivatebewertung, IT-Unterstützung Accounting Advisory Services (- IFRS-Conversions, Quality Close, - Budget, Forecasting & Financial Modelling, Accounting Support) Consultant Investment Banking Exotic Interest Rate Derivatives developer/analyst © Dr. Daniel Sommer 5 … warum diese Vorlesung für Sie sinnvoll sein kann Referent/in Risikomanagement Risikomanager/in Strategische Risikosteuerung Eine Fülle von interessanten Jobs wartet auf Sie Leading Austria House is looking for credit Quants/ Front Office Mitarbeiter/in Derivatives Settlement Risk Analyst Senior Quantitative Analyst - Derivatives © Dr. Daniel Sommer 6 … warum ich Lust habe, diese Vorlesung zu halten • mein Wunsch, Sie an meiner Erfahrung teilhaben zu lassen: • 1996 Promotion in Bonn im Bereich Zinsstrukturmodelle • 1996 – 1998 Tätigkeit im Handelsbereich einer deutschen Großbank • 1998 bis heute Mitglied der Financial Risk Management Group bei KPMG, seit 2003 als Partner zuständig für Risk Methodology • die Dynamik auf dem Gebiet der Derivate – sowohl in der Praxis als auch in der Wissenschaft, • der unmittelbare Awendungsbezug der Theorie, • meine Erfahrungen aus Vorstellungsgesprächen und bei der Arbeit mit Berufsanfängern, • meine ständige Suche nach neuen Talenten für unsere Firma. © Dr. Daniel Sommer 7 … welche Inhalte Sie erwarten In diesem Modul wird diskutiert Modul II Arbitrage und nicht-optionale Zinsderivate • was man unter Derivaten versteht, • welche ökonomischen Prinzipien der Bewertung von Derivaten zugrunde liegen, • was man unter Zero-Coupon Bonds, FRAs, Swaps und Futures versteht und wie man sie bewertet, • was eine Zinskurve ist, welche verschiedenen Darstellungen der Zinskurve es gibt und wie man sie ineinander überführt, • welche Zinsrisikomaße es gibt und wie man sie einsetzt. © Dr. Daniel Sommer 8 … welche Inhalte Sie erwarten In diesem Modul wird diskutiert Modul III Aktienoptionen • was man unter Aktienoptionen versteht, • was man aus statischen Portfoliostrategien über die Bewertung von Optionen lernen kann, • wie man die Konzepte der Duplikation und der No-Arbitrage auf dynamische Wertpapiermärkte übertragen kann, • wie man ein dynamisches Bewertungsmodell für Optionen konstruiert und darin Optionen bewertet, • was man unter Zustandspreisen versteht und wie man damit Derivate bewertet. © Dr. Daniel Sommer 9 … welche Inhalte Sie erwarten In diesem Modul wird diskutiert Modul IV Besondere Bewertungsalgorithmen: Exotische Optionen und Dividenden © Dr. Daniel Sommer • wie man einen Überblick über die Welt der exotischen Optionen gewinnen kann, • ob und wie man einige exotische Optionen in den bisher diskutierten Modellen bewerten kann, • welche besonderen Charakteristika bestimmte exotische Optionen aufweisen und welche Konsequenzen dies für das Hedging hat, • wie man Dividenden in das bisherige Bewertungsmodell einbauen kann. 10 … welche Inhalte Sie erwarten In diesem Modul wird diskutiert Modul V Währungsderivate • was man unter Zinsparität versteht, • was Zins-Währungsswaps sind, wie man sie bewertet und welche Rolle dabei BasisSwaps spielen, • was Währungsoptionen sind und wie man sie bewertet, • was Implizite Volatilitäten und Smiles sind. © Dr. Daniel Sommer 11 … welche Inhalte Sie erwarten In diesem Modul wird diskutiert Modul VI Ausblick • warum Sie in dieser Vorlesung zwar hoffentlich viel gelernt haben, aber dennoch der Satz gilt: „Ich weiß, daß ich nichts weiß.“ © Dr. Daniel Sommer 12 … was ich von Ihnen in dieser Vorlesung erwarte • Begeisterung für Derivate und Finanzmärkte, • Freude am Knobeln • die Bereitschaft, über die Vorlesungsstunden hinaus intensiv am Stoff zu arbeiten, • den unbedingten Willen, sich durchzubeißen, • Grundlagenkenntnisse in linearer Algebra und Analysis (im wesentlichen Abiturniveau). © Dr. Daniel Sommer 13 … wie die Vorlesung organisiert ist • geplante Vorlesungstermine: Monat Datum Oktober 17.10.; 31.10. November 21.11.; 28.11. Dezember 12.12. Januar 9.1.; 23.1. Februar 6.2. • Nach jeder Vorlesung besteht bis 18:00 Uhr Gelegenheit für Fragen. • Die Vorlesung wird begleitet von Felix Prothmann ([email protected]) • Die Folien zur Vorlesung werden nach jeder Vorlesung über den Lehrstuhl von Prof. Dr. Burghof per e-mail zur Verfügung gestellt. © Dr. Daniel Sommer 14 In diesem Modul wird diskutiert Modul II Arbitrage und nicht-optionale Zinsderivate • was man unter Derivaten versteht, • welche ökonomischen Prinzipien der Bewertung von Derivaten zugrunde liegen, • was man unter Zero-Coupon Bonds, FRAs, Swaps und Futures versteht und wie man sie bewertet, • was eine Zinskurve ist, welche verschiednen Darstellungen der Zinskurve es gibt und wie man sie ineinander überführt, • welche Zinsrisikomaße es gibt und wie man sie einsetzt. © Dr. Daniel Sommer 15 … was man unter einem Derivat versteht Definition gemäß IAS 39 Quelle: IASCF © Dr. Daniel Sommer 16 … ökonomische Prinzipien der BewerBewertung von Derivaten No-Arbitrage und Duplizierung: Ein Rätsel! © Dr. Daniel Sommer Herr Professor P trifft seinen Studenten S an der Bushaltestelle. Da der Bus nicht kommt, macht S einen Vorschlag: „Herr Professor, lassen Sie uns folgendes Spiel spielen: Sie stellen mir eine Frage. Wenn ich sie nicht beantworten kann, zahle ich Ihnen 1€. Dann stelle ich Ihnen eine Frage. Wenn Sie diese nicht beantworten können, zahlen Sie mir 1€.“ „Nein,“ sagt P, „das ist nicht fair. Ich bin Professor, Sie Student. Wenn ich einen Fehler mache, zahle ich Ihnen 1,20€.“ Als der Bus kommt, hat P kein Geld mehr, um eine Fahrkarte zu kaufen. Wieso? 17 … ökonomische Prinzipien der BewerBewertung von Derivaten Definition: Zero-Coupon Bond t0 No-Arbitrage und Duplizierung: Eine einfache Anwendung © Dr. Daniel Sommer B(t0 , t1 ) B(ti , t j ) t1 t2 Preis zum Zeitpunkt t0 eines Euro ausgezahlt zum Zeitpunkt t1 Preis zum Zeitpunkt ti eines Euro ausgezahlt zum Zeitpunkt tj Ein Zero-Coupon Bond mit Laufzeit von ti bis tj ist ein Finanzinstrument, das bei seiner Fälligkeit zum Zeitpunkt tj genau eine Währungseinheit zahlt. Weitere Zahlungen während der Laufzeit finden nicht statt. 18 … ökonomische Prinzipien der BewerBewertung von Derivaten Problemstellung t0 No-Arbitrage und Duplizierung: Eine einfache Anwendung © Dr. Daniel Sommer t1 t2 Zum Zeitpunkt t0 seien die Preise B(t0 , t• ) aller Zero-Coupon Bonds bekannt. Ein Unternehmen U weiß zum Zeitpunkt t0, daß es zum Zeitpunkt t1 eine Zahlung Z erwarten kann, die es bis zum Zeitpunkt t2 anlegen kann. Auf welchen Betrag wird Z bis t2 angewachsen sein, wenn sich U in t0 verpflichtet, Z zum Zeitpunkt t1 zu einem bereits in t0 festgelegten Zinssatz anzulegen? 19 … ökonomische Prinzipien der BewerBewertung von Derivaten Zwei Portfolien in t0 t0 No-Arbitrage und Duplizierung: Eine einfache Anwendung © Dr. Daniel Sommer t1 t2 P1: Kauf eines Zero-Coupon Bonds zum Zeitpunkt t0 mit Fälligkeit t2 mit einem Nominalvlumen von Z × B (t 0 , t1 ) / B (t 0 , t 2 ) Kreditaufnahme i.H.v. Z × B (t0 , t1 ) mit Laufzeit von t0 bis t1. P2: Zum Zeitpunkt t0 Abschluß eines Vertrages, in t1 den dann fälligen Betrag in einen Zero-Coupon Bond mit Laufzeit von t1 bis t2 zu einem in t0 festgelegten Preis von F (t0 ; t1 , t 2 ) zu investieren. 20 … ökonomische Prinzipien der BewerBewertung von Derivaten Analyse in t1 t0 No-Arbitrage und Duplizierung: Eine einfache Anwendung © Dr. Daniel Sommer t1 t2 Die Anfangsinvestition in P1 und P2 zum Zeitpunkt t0 ist gleich und beträgt Null. Zum Zeitpunkt t1erfolgt in P1 die Rückzahlung des Kredites aus der eingehenden Zahlung Z. In P2 wird Z zu dem zuvor festgelegten Preis F (t0 ; t1, t2 ) in einen Zero-Coupon Bond mit Fälligkeit t2 angelegt. Es erfolgt keine zusätzliche Ein- oder Auszahlung aus dem Portfolio. Konsequenz: P1 und P2 müssen zum Zeitpunkt t2 den gleichen Wert haben. 21 … ökonomische Prinzipien der BewerBewertung von Derivaten Definition: Terminpreis eines Zero-Coupon Bonds t0 No-Arbitrage und Duplizierung: Eine einfache Anwendung Damit gilt: t1 t2 B ( t 0 , t1 ) Z = Z× F ( t 0 ; t1 , t 2 ) B (t 0 , t 2 ) B(t0 , t2 ) ⇔ F (t0 ; t1, t2 ) = B(t0 , t1 ) F (t0 ; t1, t2 ) wird als Terminpreis zum Zeitpunkt t0 des Zero-Coupon Bonds mit Laufzeit t1 bis t2 bezeichnet. Die Zahlung Z wird auf den Wert anwachsen. © Dr. Daniel Sommer Z F ( t0 ; t1 ,t 2 ) 22 … ökonomische Prinzipien der BewerBewertung von Derivaten Definition: Terminpreis eines Zero-Coupon Bonds t0 No-Arbitrage und Duplizierung: Eine einfache Anwendung t1 t2 Mit der gleichen Argumentation wie zuvor gilt allgemein: F (ti ; tm , tn ) := B(ti , tn ) , wobei ti ≤ t m ≤ t n B(ti , tm ) F (ti ; tm , tn ) wird als Terminpreis zum Zeitpunkt ti des Zero-Coupon Bonds mit Laufzeit tm bis tn bezeichnet. © Dr. Daniel Sommer 23 … was man unter FRAs versteht Definition: Continuously Compounded Zinssätze Der Continuously Compounded ZeroCoupon Bond Zinssatz ist definiert durch: Zusammenhang zwischen (Termin-) Preisen und (Termin-) Zinsen y(ti , t j ) := − ln B(ti , t j ) t j − ti , wobei i ≤ j Der Continuously Compounded ZeroCoupon Bond Termin-Zinssatz ist definiert durch: ln F (ti ; tm , tn ) f (ti ; tm , tn ) := − tn − tm ln B(ti , tn ) − ln B(ti , tm ) =− tn − tm © Dr. Daniel Sommer 24 … was man unter FRAs versteht Infinitesimale Terminzinssätze Im Grenzwert ergibt sich für tn gegen tm: Zusammenhang zwischen (Termin-) Preisen und (Termin-) Zinsen ln F (ti ; tm , tn ) f (ti ; tm ) := − lim tn →tm tn − tm ln B(ti , tn ) − ln B(ti , tm ) = − lim tn →tm tn − tm =− ∂ ln B(ti , tm ) ∂tm und außerdem: 1 y( ti ,t j ) = t j − ti © Dr. Daniel Sommer ∫ tj ti f ( ti ; s )ds 25 … was man unter FRAs versteht Definition: Unterjährige Annually Compounded Zinssätze Zusammenhang zwischen (Termin-) Preisen und (Termin-) Zinsen Der unterjährige Annually Compounded ZeroCoupon Bond Zinssatz bei Tageszählkonvention k ist definiert durch: 1 := B(ti , t j ) 1 + z(ti , t j ) × ∆(ti , t j ; k ) Analog ist der entsprechende Terminzinssatz definiert durch: 1 := F (ti ; tm , tn ) 1 + zf (ti ; tm , tn ) × ∆(tm , tn ; k ) © Dr. Daniel Sommer 26 … was man unter FRAs versteht Quelle: ISDA ISDA Market Conventions Quelle: Trema Quelle: Trema © Dr. Daniel Sommer 27 … was man unter FRAs versteht Forward rate agreement (FRA) A contract between two parties to fix the forward rate of interest on a notional loan, for an agreed period of time starting on a specified future date. FRA: Definition und Beispiel © Dr. Daniel Sommer Assume that firm A needs to borrow $1 million in three months time for a term of six months and wishes to protect itself against a rise in interest rates. It can buy an FRA from firm B at an agreed rate of, say, 10%. If, at the end of the three months, market interest rates have risen to 12%, B will pay A an amount based on the 2% difference applied to the principal of $1 million for a period of six months. Conversely, if interest rates drop to 9%, A will pay to B an amount based on the 1% difference. Settlement is usually made at the beginning of the forward period, rather than at the end, therefore the amount paid is discounted accordingly. 28 … was man unter FRAs versteht PART 1 To Be Used on the Agreement Date F.R.A. CONTRACT AGREEMENT DATE CONFIRMATION NOTICE TO:FROM:We are pleased to confirm the following Forward Rate Agreement ('F.R.A.') made between ourselves as per FRABBA Recommended Terms and Conditions dated 1985. (Direct/Broker ) CONTRACT CURRENCY & AMOUNT FIXING DATE FRA Geschäftsbestätigung: Teil 1 Geschäftsabschluß SETTLEMENT DATE MATURITY DATE CONTRACT PERIOD (DAYS) CONTRACT RATE % per annum on an actual over 360/365 days basis (as applicable) SELLER'S NAME BUYER'S NAME NON-STANDARD TERMS & CONDITIONS (IF ANY) Any payment to be made to us under the F.R.A. hereby confirmed should be credited to our Account Number at PLEASE ADVISE BY TELEX, OR CABLE US IMMEDIATELY, SHOULD THE PARTICULARS OF THIS CONFIRMATION NOT BE IN ACCORDANCE WITH YOUR UNDERSTANDING. Either:- Or:SIGNED TESTED TELEX CONFO FOR AND ON BEHALF OF …………………………………………………………………… © Dr. Daniel Sommer 29 … was man unter FRAs versteht Quelle: Reuters FRA Quotierungen © Dr. Daniel Sommer 30 … was man unter FRAs versteht P A R T II T o B e U s e d o n t h e S e t t le m e n t D a t e F .R .A . C O N T R A C T A G R E E M E N T D A T E C O N F IR M A T IO N N O T IC E - S E T T L E M E N T T O :FR O M : FRA Geschäftsbestätigung: Teil 2 Settlement W e r e fe r t o t h e fo llo w in g F o r w a r d R a t e A g r e e m e n t ( 'F .R .A .') m a d e b e t w e e n o u r s e lv e s a s p e r F R A B B A R e c o m m e n d e d T e r m s a n d C o n d it io n s d a t e d 1 9 8 5 . ( D ir e c t /B r o k e r ………) CONTRACT CURRENCY & AM OUNT F IX IN G D A T E S E T T L E M E N T D A T E M A T U R IT Y D A T E C O N T R A C T P E R IO D (D A Y S ) C O N T R A C T R A T E … … … … … ..% p e r a n n u m o n a n a c t u a l o v e r 3 6 0 /3 6 5 d a y s b a s is ( a s a p p lic a b le ) S E L L E R 'S N A M E .. B U Y E R 'S N A M E … … … … … … … … … … … … … … .. N O N -S T A N D A R D T E R M S & C O N D IT IO N S (IF A N Y ) SETTL EM EN T R A TE % per annum S E T T L E M E N T S U M ( $ /£ e t c .) S E T T L E M E N T IN S T R U C T IO N S :W E PA Y TH E SETTL EM ENT SU M O N TH E SETTL EM EN T D A TE TO YO U R ACCOUNT NO AT W E R E C E IV E T H E S E T T L E M E N T S U M O N T H E S E T T L E M E N T D A T E A T O U R ACCOUNT NO AT © Dr. Daniel Sommer 31 … was man unter FRAs versteht 4. Settlement (for contract periods in excess of one year see Section E) 4.1 Wherever two parties enter into a F.R.A. the Buyer will agree to pay to the Seller on the Settlement Date (if the Contract Rate exceeds the BBA Interest Settlement Rate), and the Seller will agree to pay to the Buyer on the Settlement Date (if the BBA Interest Settlement Rate exceeds the Contract Rate) an amount calculated in accordance with the following formula: (a) when L is higher than R FRA Berechnung der Zahlung am Settlement Date Seller of money ( L − R) × D × A ( B ×100 ) + ( L × D) or (b) when R is higher than L Buyer of money (R − L) × D× A (B×100) + (L× D) where L = BBA Interest Settlement Rate (expressed as a number and not a percentage, e.g. 10.11625 and not 10.11625%) R = Contract Rate (expressed as a number and not a percentage) D = Days in Contract Period A = Contract Amount B = 360 except where the Contract Currency is Pounds Sterling (or any other currency where the contract rate is calculated on 365 days according to market custom) when 'B' = 365. © Dr. Daniel Sommer 32 … was man unter FRAs versteht Sichtweise: Absicherung gegen steigende Zinsen in der Zukunft Aus Sicht des „protection sellers“ (Sicherungsgebers): Bewertung eines FRA während der Laufzeit ( zf (t0 ; t m , t n ) − R) × D × A × B(t0 , t m ) ( B ×100) + ( zf (t0 ; t m , t n ) × D) Aus Sicht des „protection buyers“ (Sicherungsnehmers): ( R − zf (t0 ; t m , t n )) × D × A × B(t0 , t m ) ( B ×100) + ( zf (t0 ; t m , t n ) × D) © Dr. Daniel Sommer 33 … was man Swaps versteht An interest rate swap is a contract • between two or more parties • to pay each other interest streams calculated on different bases, • on a notional principal, • for an agreed term. Swap: Definition und Beispiel Typically (in a “coupon” or “plain vanilla” swap), one party pays a fixed rate of interest in exchange for a floating rate. Receiver Swap: Betrachtung des Swaps aus Sicht desjenigen, der die fixed rate erhält. Payer Swap: Betrachtung des Swaps aus Sicht desjenigen, der die fixed rate zahlt. © Dr. Daniel Sommer 34 … was man unter Swaps versteht Swap Geschäftsbestätigung (Teil 1) © Dr. Daniel Sommer 35 … was man unter Swaps versteht Swap Geschäftsbestätigung (Teil 2) © Dr. Daniel Sommer 36 … was man unter Swaps versteht Swap Geschäftsbestätigung (Teil 3) © Dr. Daniel Sommer 37 … was man unter Swaps versteht Swap Geschäftsbestätigung (Teil 4) © Dr. Daniel Sommer 38 … was man unter Swaps versteht Quelle: Reuters Quelle: Reuters Swap Quotierungen © Dr. Daniel Sommer 39 … was man unter Swaps versteht Quelle: ISDA Bond Basis ISDA Market Conventions © Dr. Daniel Sommer 40 … was man unter Swaps versteht Quelle: Trema ISDA Market Conventions © Dr. Daniel Sommer 41 … was man unter Swaps versteht Zahlungstermine des Float-Legs s1 a Bewertung eines Swaps während der Laufzeit: Fixed-Leg t0 Abschlußdatum b Bewertungsdatum s2 s3 t1 s4 t2 Zahlungstermine des Fixed-Legs Der Wert des Fixed-Legs ist gegeben durch: PV fix := ∑ I i =1 sw(a, t I ) × ∆(ti −1 , ti ; k sw ) × B(b, ti ) wobei sw ( a , t I ) den Swapsatz zum Abschlußdatum des Swaps mit Laufzeit bis tI bezeichnet. © Dr. Daniel Sommer 42 … was man unter Swaps versteht Bewertung eines Swaps während der Laufzeit: Float-Leg Idee zur Bewertung des Float-Legs: Durch den Abschluß einer Serie von FRAs kann sichergestellt werden, daß alle Zahlungen des Float-Legs an den noch nicht gefixten Terminen den Termin-Zinssätzen zum Zeitpunkt b für diese Termine entsprechen. Der Abschluß des FRAs ist kostenlos. Damit ergibt sich für den Wert des FloatLegs: PVfloat := z( t0 ,t1 )× ∆( t0 ,t1; k fl )× B( b,t1 ) + ∑ J j =1 zf ( b;t j ,t j +1 )× ∆( t j ,t j +1; k fl )× B( b,t j +1 ) B( b,t J ) = B( b,t1 )× z( t0 ,t1 )× ∆( t0 ,t1; k fl ) +1− B( b,t1 ) für b=t0 © Dr. Daniel Sommer = 1− B( b,t J ) = 1− B( b,t I ) 43 … was man unter Swaps versteht Zu jedem Zeitpunkt der Laufzeit eines Swaps gilt: PVrec−swap = PVfixed − PVfloat = −PVpay−swap Bestimmung des Swapsatzes zu Beginn der Laufzeit Zu Beginn der Laufzeit eines Swaps gilt: PVrec−swap = 0 = −PVpay−swap Damit ist der Swapsatz definiert durch: PVfloat = PVfixed ⇔ 1− B(a, t I ) = sw(a, t I ) × ⇔ sw(a, t I ) = i =1 ∆(ti −1, ti ; ksw) × B(a, ti ) 1− B(a, t I ) ∑ I i =1 © Dr. Daniel Sommer ∑ I ∆(ti −1, ti ; ksw) × B(a, ti ) 44 … was man unter Swaps versteht Umstellen der Bestimmungsgleichung für den Swapsatz ergibt: 1 = B(a, t I ) + sw(a, t I ) × Der Zusammenhang zwischen Swaps und Coupon Bonds ∑ I i =1 ∆(ti−1, ti ; ksw ) × B(a, ti ) Die rechte Seite der Gleichung hat die Struktur der Bewertungsgleichung für einen Coupon Bond, wobei der Coupon c gleich dem Swapsatz sw ist. PVBond = B(a, t I ) + c × ∑ I i =1 ∆(ti −1, ti ; ksw) × B(a, ti ) Damit kann der Swapsatz als Par-Coupon für einen Bond interpretiert werden, der die gleiche Kreditqualität wie ein Swap hat. © Dr. Daniel Sommer 45 … was man unter Futures versteht Eine Portfoliostrategie: Vorüberlegungen: Terminpreise für Coupon Bonds und Terminswapsätze • Kaufe zum Zeitpunkt t0 einen Coupon Bond mit Coupon c und Laufzeit bis tI und Coupon-Zahlungsterminen ti, i=1... I • Finanziere den Kauf durch einen Kredit in Höhe von PVBond • Verkaufe den Bond auf Termin zum Zeitpunkt tF < tI zum Preis von FPVBond • Investiere alle zwischen t0 und tF anfallenden Couponzahlungen zu den in t0 für den jeweiligen Zahlungstermin gültigen Terminzinsen mit Fälligkeit tF • Tilge den Kredit zum Zeitpunkt tF © Dr. Daniel Sommer 46 … was man unter Futures versteht Analyse: Vorüberlegungen: Terminpreise für Coupon Bonds und Terminswapsätze © Dr. Daniel Sommer • Der Wert des Portfolios zum Zeitpunkt t0 beträgt Null. • In der Zeit zwischen t0 und tF werden keine zusätzlichen Beträge in das Portfolio investiert, noch werden Beträge aus dem Portfolio entnommen. D.h., die Portfoliostrategie ist selbstfinanzierend. Konsequenz: • Der Wert des Portfolios zum Zeitpunkt tF muß ebenfalls Null betragen. Anderenfalls ergäbe sich eine Arbitragemöglichkeit. 47 … was man unter Futures versteht Vorüberlegungen: Terminpreise für Coupon Bonds und Terminswapsätze Damit läßt sich der Terminpreis des Coupon Bonds aus folgender Gleichung bestimmen: J B(t0 , ti ) 0 = FPVBond(t0 ; t F , t I ; c) + c × × ∆(ti −1, ti ; k) i =1 B(t , t ) 0 F ∑ PVBond(t0 , t I ; c) B(t0 , t F ) Dabei ist t1 < tJ < tF. Und tJ ist der letzte Coupon Zahlungstermin vor dem Zeitpunkt des Terminverkaufs des Bonds, tF. Nach Umformung folgt: − FPVBond(t0 ; t F , t I ; c) = B(t0 , t I ) B(t0 , t F ) + c× © Dr. Daniel Sommer B(t0 , ti ) × ∆(ti−1, ti ; k) i = J +1 B(t , t ) 0 F ∑ I 48 … was man unter Futures versteht Vorüberlegungen: Terminpreise für Coupon Bonds und Terminswapsätze Analog zu den vorangegangenen Überlegungen ergibt sich der Terminswapsatz als Par-Coupon Satz für den Termin Coupon Bond. 1 = FPVBond (t0 ; t F , t I ; fsw(t0 ; t F , t I )) = B(t0 , t I ) B(t0 , t F ) + fsw(t0 ; t F , t I ) × ⇔ fsw(t0 ; t F , t I ) = B(t0 , ti ) × ∆(ti −1 , ti ; k ) i = J +1 B(t , t ) 0 F ∑ I B(t0 , t F ) − B(t0 , t I ) ∑ I i = J +1 © Dr. Daniel Sommer B(t0 , ti ) × ∆(ti −1 , ti ; k ) 49 … was man unter Futures versteht Finanz-Terminkontrakte (engl.: Forwards) und Finanz-Futures sind insofern gleich, als sie den (Ver-)Kauf eines Finanzinstruments zu einem Termin in der Zukunft zu einem heute festgelegten Preis erlauben. Jedoch gibt 2.3 es (p. einige TABLE 41) wichtige Unterschiede: Unterschiede zwischen Terminkontrakten und Futures FORWARDS FUTURES Private contract between 2 parties Exchange traded Non-standard contract Standard contract Usually 1 specified delivery date Settled at end of contract Delivery or final cash settlement usually occurs Some credit risk Range of delivery dates Settled daily Contract usually closed out prior to maturity Virtually no credit risk Quelle: Options, Futures, and Other Derivatives, 6th Edition, John C. Hull 2005 © Dr. Daniel Sommer 50 … was man unter Futures versteht • Bei Abschluß eines Futures-Kontraktes stellt der Kontraktpartner dem Clearinghaus der Terminbörse eine Initial-Margin in Form von Cash oder Wertpapieren erstklassiger Bonität. Die Margin wird auf das Margin-Konto gebucht. Daily Settlement und Margins • Alle Preisveränderungen des Futures werden über das Margin-Konto abgerechnet. • Sinkt das Guthaben auf dem MarginKonto unter einen bestimmten Betrag, erfolgt ein Margin-Call. Der Kontraktpartner muß dann Variation-Margin stellen. © Dr. Daniel Sommer 51 … was man unter Futures versteht Behauptung: Gleichheit von Termin- und Futures-Preis bei deterministischen Zinsen © Dr. Daniel Sommer Unter Vernachlässigung des Kontrahentenausfallrisikos sind bei deterministischer Zinsentwicklung Termin- und Futures-Preise für denselben zugrunde liegenden Coupon Bond und für denselben Liefertermin in der Zukunft zum Zeitpunkt des Vertragsabschlusses und während der gesamten Vertragslaufzeit gleich. 52 … was man unter Futures versteht Begründung: Gleichheit von Termin- und Futures-Preis bei deterministischen Zinsen • Bei deterministischer Zinsentwicklung sind der Termin-Preis FPVBond(t; t F , t I ; c) und der Futures-Preis FuPVBond(t; t F , t I ; c) für einen Coupon Bond konstant in t. Wäre dies nicht so, könnten zu unterschiedlichen, aber bereits heute sicher bekannten Zeitpunkten kostenlos gegenläufige Positionen in den Verträgen eingegangen und so sichere Gewinne erzielt werden (Arbitragemöglichkeit!). • Am Ende der Laufzeit sind die Auszahlungsprofile von Termin- und FuturesVerträgen identisch. • Damit müssen beide Preise identisch sein, sonst Arbitragemöglichkeiten!. © Dr. Daniel Sommer 53 … was man unter Futures versteht Achtung: Bei stochastischen Zinsen fallen Forwardund Futurespreise auseinander! Begründung: Abweichung von Termin- und Futures-Preis bei stochastischen Zinsen • Der Inhaber einer Long-Position im Futures muß bei steigenden Zinsen Ausgleichszahlungen leisten, d.h. er muß Kredit zu ungünstigen Konditionen aufnehmen. Bei fallenden Zinsen erhält er Ausgleichszahlungen, kann diese aber nur zu ungünstigen (weil niedrigeren) Zinsen anlegen. • Damit muß der Futurespreis unter dem Forwardpreis liegen. © Dr. Daniel Sommer 54 … was man unter Futures versteht Contract Specifications Version 08 Jul 2005 Beispiel: BundFutures © Dr. Daniel Sommer Contract Standard Notional long-term debt instrument issued by the Federal Republic of Germany with a six percent coupon. Contract Value EUR Fixed Income Futures: EUR 100,000 Settlement . A delivery obligation arising out of a short position in a Bund Futures contract may only be fulfilled by the delivery of certain debt securities issued by the Federal Republic of Germany with a remaining term on the Delivery Day of 8.5 to 10.5 years. Such debt securities have a minimum issue amount of EUR 5 billion. 55 … was man unter Futures versteht Beispiel: BundFutures © Dr. Daniel Sommer Price Quotation and Minimum Price Change The Price Quotation is in percent of the par value. The Minimum Price Change is 0.01% or EUR 10. Delivery Day The tenth calendar day of the respective quarterly month, if this day is an exchange trading day; otherwise, the following exchange trading day. . Contract Month The three successive quarterly months of the March, June, September and December cycle. Notification Clearing members with open short positions on the Last Trading Day of the maturing delivery month must notify Eurex which debt instruments they will deliver. Such notification must be given by the end of the Post-Trading Full Period (20:00 CET). 56 … was man unter Futures versteht Beispiel: BundFutures © Dr. Daniel Sommer Last Trading Day Two exchange trading days prior to the Delivery Day of the relevant delivery month. Trading in the maturing delivery month ceases at 12:30 CET. Daily Settlement Price The closing price determined within the closing auction; if no price can be determined in the closing . auction or if the price so determined does not reasonably reflect the prevailing market conditions, the daily settlement price will be the volume-weighted average price of the last five trades of the day, provided that these are not older than 15 minutes; or, if more than five trades have occurred during the final minute of trading, the volume-weighted average price of all trades that occurred during that period…… 57 … was man unter Futures versteht Daily Settlement Price …… If such a price cannot be determined, or if the price so determined does not reasonably reflect the prevailing market conditions, Eurex will establish the official settlement price. Beispiel: BundFutures © Dr. Daniel Sommer Final Settlement Price . The volume-weighted average price of the last ten trades of the day, provided that these are not older than 30 minutes; or, if more than ten trades have occurred during the final minute of trading, the volume-weighted average price of all trades that occurred during that period. The Final Settlement Price is determined at 12:30 CET on the Last Trading Day. 58 … was man unter Futures versteht Deliverable Bonds Expiry month Dec 2005 Deliverable Bond ISIN DE0001135259 DE0001135267 DE0001135283 Beispiel: BundFutures Coupon Rate (%) 4.25 3.75 3.25 Maturity Date 04.07.2014 04.01.2015 04.07.2015 Conversion Factor 0.885160 0.846069 0.803899 Ergebnis für den Inhaber einer Verkaufsposition im Bundfutures bei Final Settlement: . FuPVBond _ i × ConversionfactorBond_i × EUR 100.000 − PVBond _ i − Stückzinsen Bond _ i ( ) Lieferoption: Der Inhaber der Verkaufsposition liefert die Anleihe aus der obigen Liste, die sein Ergebnis bei Lieferung maximiert. Diese Anleihe heißt Cheapest to Deliver (CTD). © Dr. Daniel Sommer 59 … was man unter Futures versteht Zusammenhang zwischen theoretischem FuturesPreis und dem börsenquotierten Futures-Preis Problemstellung: Durch den Conversion-Factor wird keine exakte Barwert-Bewertung der einem Futures zugrundeliegenden Anleihe auf Basis der jeweils akuellen Zinskurve erreicht. Außerdem enthält der börsenquotierte Futures-Preis keine aufgelaufenen Stückzinsen. Damit entspricht der börsenquotierte Fu. tures-Preis nicht dem oben abgeleiteten theoretischen Futures Preis. Der Zusammenhang ist gegeben durch: FuPVCTD ;exch = © Dr. Daniel Sommer FuPVCTD − Stückzinse n CTD Conversion factorCTD 60 … was man unter Futures versteht Begriffsdefinition • Open Interest: das Gesamtvolumen der offenen Positionen, d.h., entweder Summe aller Kauf- oder Verkaufspositionen Volume und Open Interest • Volume: . Handelsumsatz in einer Handelsperiode Fragen • Wie verändert sich das Open Interest bei Abschluß eines neuen Kontraktes? • Kann das Handelsvolumen in einer Periode größer sein als das Open Iterest in dieser Periode? © Dr. Daniel Sommer 61 … was man unter Futures versteht Beispiel Bund-Futures Volume und Open Interest © Dr. Daniel Sommer . 62 … was eine Zinskurve ist Die „Zinskurve“ oder „Yield-Curve“ ist eine Funktion, die einem bestimmten Beobachtungszeitpunkt s und einer Fälligkeit bzw. Endzeitpunkt t einen Zinssatz ir(s,t) zuordnet: ℜ+ ×ℜ+ → ℜ Darstellungen © Dr. Daniel Sommer s , t → ir (s , t ) ; s ≤ t . Interpretationen: • Swapkurve: ir(s,t)= sw(s,t) bezeichnet den Swapsatz beobachtet zum Zeitpunkt s für einen Swap mit Endzeitpunkt in t. • Zero-Yield-Curve: ir(s,t)= y(s,t) bezeichnet die cont. compounded Rendite eines Zero Coupon Bonds mit Fälligkeit t beobachtet zum Zeitpunkt s. 63 … was eine Zinskurve ist Die Zero Coupon Bond Curve ist eine Funktion, die einem bestimmten Beobachtungszeitpunkt s und einer Fälligkeit t den Preis eines Zero Coupon Bonds B(s,t) zuordnet: Darstellungen © Dr. Daniel Sommer . ℜ+ ×ℜ+ → ℜ+ s , t → B (s , t ) ; s ≤ t 64 … was eine Zinskurve ist Eine „Termin-Zinskurve“ oder ForwardCurve ist eine Funktion, die einem bestimmten Beobachtungszeitpunkt s, einem Termin t und einer Fälligkeit u einen Termin-Zinssatz F(s;t,u) zuordnet: ℜ+ ×ℜ+ ×ℜ+ → ℜ Darstellungen © Dr. Daniel Sommer s , t , u → f (s , t , u ) ; s ≤ t ≤ u . Interpretationen: • 1-Tages-Terminzinskurve: f(s;t,t+1Tag) bezeichnet die cont. compounded TerminRendite einer Null-Coupon Anleihe, beobachtet zum Zeitpnkt s, erworben zum Termin t, fällig in t+1 Tag. • Alternativ könnten auch Fälligkeiten von t+1Monat, t+1 Jahr etc. betrachtet werden. 65 … was eine Zinskurve ist 31-Dec-03 Trade date IRS Structure CCY code Swap RIC mid Swap RIC end Real time update Days to swap Calendar Source Mode: HIST Quote: MID Date Marktdaten Input TR_USD_AM3L USD AM3L berechnete Preise von Rate Structure (DF) RM:YC IM:CUBD ZCTYPE:DF AdMode (DF) RET:A32 Zero Coupon Bonds LBOTH CLDR:USA ACC:MMA0 ARND:NO CCM:MMA0 CFADJ:YES CRND:NO DMC:MODIFIED EMC:SAMEDAY IC:S1 PDELAY:0 REFDATE:MATURITY RP:1 RT:BULLET XD:NO LPAID LTYPE:FIXED FRQ:Y LRECEIVED LTYPE:FLOAT SPREAD:0 FRQ:Q FRQ:500S 2 USA Input to Adfin zero curve Period Zinskurven: ein reales Beipsiel © Dr. Daniel Sommer ON TN SW 2W 3W 1M 2M 3M 4M 5M 6M 7M 8M 9M 10M 11M 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 12Y 15Y 20Y 25Y 30Y Adfin DF Instrument Type D D D D D D D D D D D D D D D D D S S S S S S S S S S S S S S Input quote 1.09% 1.03% 1.04% 1.02% #VALUE! 1.06% 1.08% 1.11% 1.13% 1.14% 1.16% #VALUE! #VALUE! 1.26% #VALUE! #VALUE! 1.40% 2.15% 2.77% 3.26% 3.65% 3.92% 4.14% 4.34% 4.50% 4.64% 4.85% 5.08% 5.29% 5.36% 5.36% Used Start Date Instrument D D D D D D D D D D D D S S S S S S S S S S S S S S 31-Dec-03 2-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 5-Jan-04 Adfin zero curve Maturity Date Coupon Rate Market 2-Jan-04 5-Jan-04 12-Jan-04 20-Jan-04 26-Jan-04 5-Feb-04 5-Mar-04 5-Apr-04 5-May-04 7-Jun-04 6-Jul-04 5-Aug-04 7-Sep-04 5-Oct-04 5-Nov-04 6-Dec-04 5-Jan-05 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 7Y 8Y 9Y 10Y 12Y 15Y 20Y 25Y 30Y 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 1.09% 1.03% 1.04% 1.02% #VALUE! 1.06% 1.08% 1.11% 1.13% 1.14% 1.16% #VALUE! #VALUE! 1.26% #VALUE! #VALUE! 1.40% 2.15% 2.77% 3.26% 3.65% 3.92% 4.14% 4.34% 4.50% 4.64% 4.85% 5.08% 5.29% 5.36% 5.36% Instrument Structure USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD USD TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L TR_USD_AM3L Date 31-Dec-03 02-Jan-04 05-Jan-04 12-Jan-04 20-Jan-04 05-Feb-04 05-Mar-04 05-Apr-04 05-May-04 07-Jun-04 06-Jul-04 05-Oct-04 05-Jan-05 05-Jan-06 05-Jan-07 07-Jan-08 05-Jan-09 05-Jan-10 05-Jan-11 05-Jan-12 07-Jan-13 06-Jan-14 05-Jan-16 07-Jan-19 05-Jan-24 05-Jan-29 05-Jan-34 00-Jan-00 00-Jan-00 00-Jan-00 00-Jan-00 Adfin DF 1.0000000 0.9999397 0.9998539 0.9996518 0.9994291 0.9989421 0.9980574 0.9970563 0.9960708 0.9950016 0.9939927 0.9903564 0.9858224 0.9575313 0.9195203 0.8760250 0.8305589 0.7870275 0.7435841 0.7007156 0.6590150 0.6193538 0.5470944 0.4503519 0.3273636 0.2437969 0.1871611 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 66 … was eine Zinskurve ist Zielsetzung: Leite aus den beobachtbaren nicht-optionalen Zinsinstrumenten am Markt eine Yield-, Zero-Coupon-Bond oder Forwad-Curve so ab, daß: Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: Einführung © Dr. Daniel Sommer • alle beobachtbaren Zinsinstrumente, die in die Konstruktion der Kurve eingeflos. sen sind auf Basis der Kurve korrekt bewertet werden • andere nicht-optionale Zinsinstrumente mit Zahlungen zu beliebigen Zeitpunkten auf Basis der Kurve bewertet werden können. 67 … was eine Zinskurve ist Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: Einführung © Dr. Daniel Sommer Ansätze: Eine eindeutige Vorgehensweise zur Konstruktion hat sich in der Praxis bisher nicht herausgebildet. Wir betrachten drei Varianten und diskutieren ihre Vor- und Nachteile: 1. Bootstrapping von Zero Coupon Bond Preisen aus Geldmarkt, FRAs und Swapsätzen; danach lineare Interpolation der . daraus berechneten continuously compounded (cc) Zero Coupon Bond Zissätze 2. wie zuvor, jedoch lineare Interpolation von 1-Tages cc Zero Coupn Bond Terminzinssätzen 3. Lineare Interpolation der Geldmarkt und Swapsätze und Bootstrapping von Zero Coupon Bondpreisen für alle Fälligkeiten aus dieser Kurve. 68 … was eine Zinskurve ist Beobachtete Marktzinssätze in t0 : Geldmarktsätze: ON, TN, SW, 2W-4W, 2M-12M FRAs: 2X14, 3X15, 6X18, 9X21, 12X24 Swapsätze:3Y-30Y Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: Ansatz 1 Bootstrapping der Gelmarktsätze: 1 . 1 + z(t0 , t j ) × ∆(t0 , t j ; k ) = B(t0 , t j ) Bootstrapping der FRAs: 1 × B(t0 , tm ) = B(t0 , tn ) 1+ zf (t0;tm, tn ) × ∆(tm, tn ; k) © Dr. Daniel Sommer 69 … was eine Zinskurve ist Bootstrapping der Swapsätze: nehme an, alle Zero Coupon Bond Preise bis B(t0,tn) seien bereits ermittelt worden: Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: Ansatz 1 1− sw(t0 , tn+1) × ∑ n i =1 ∆(ti−1, ti ; ksw) × B(t0 , ti ) 1+ ∆(tn , tn+1; ksw) × sw(t0 , tn+1) = B(t0 , tn+1) . Interpolation: Gegeben seinen die Stützstellen B(t0,tn) und B(t0,tn+k), gesucht sei B(t0,tn+i) mit tn < tn+i < tn+k und k auf 1-Tages-Basis: y (t 0 , t n +i ) = y (t 0 , t n + k ) × t n +i − t n t −t + y (t 0 , t n ) × n + k n +i tn+ k − tn tn+ k − tn B (t 0 , t n + i ) = exp(− y (t 0 , t n +i ) × (t n +i − t 0 )) © Dr. Daniel Sommer 70 … was eine Zinskurve ist Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: Ansatz 1 © Dr. Daniel Sommer Anmerkung: Falls zwischen zwei beobachteten Swapsätzen mehrere Jahre liegen, kombiniere lineare Interpolation der Zero Coupon Bond Zinssätze und Bootstrapping des nächsten bekannten Swaps zur impliziten Bestimmung der Steigung . der Kurve der Zero Coupon Bond Zinskurve. Verfahren analog zur Vorgehensweise bei der Interpolation von 1-Tages-Terminzinssätzen, wie auf Folien 75 und 76 dargestellt. 71 … was eine Zinskurve ist Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: Ansatz 2 Ausgangssituation: gegeben seien alle Zero Coupon Bond Preise B(t0,t.), soweit sie mittels Bootstrapping wie in Ansatz 1 aus den beobachteten Zinssätzen ermittelt werden konnten. Startpunkt der Interpolation: . Startpunkt der Interpolation ist der cc Zero Coupon Bond Zins, der aus dem aus dem ONZinssatz ermittelten Zero Coupon Bond B(t0,t1) ermittelt wurde: f (t0 ; t0 , t1 ) = − © Dr. Daniel Sommer ln B(t0 , t1 ) = y(t0 , t1 ) t1 − t0 72 … was eine Zinskurve ist Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: Ansatz 2 Idee für die weitere Interpolation: nutze den Zusammenhang zwischen cc Zero Coupon Bond Zinssätzen und Terminzinssätzen in stetiger Zeit und übertrage diesen auf ein Diskretisierung von 1 Tag: Formel in stetiger Zeit: . tj 1 y(t0 , t j ) = t j − t0 ∫ t0 f (t0 ; s)ds Übertragung auf 1-Tages-Diskretisierung: 1 y(t0 , tn ) = n © Dr. Daniel Sommer ∑ n i =1 f (t0 ; ti −1, ti ) 73 … was eine Zinskurve ist Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: Ansatz 2 © Dr. Daniel Sommer Annahmen für die weitere Interpolation: Gegeben seien aus früheren Interpolationsschritten f(t0;tn-1,tn), sowie aus dem Bootstrapping die Zero Coupon Bonds B(t0,tn) und B(t0,tn+k), k gemessen in Tagen. Weiterhin bestehe folgender linearer Zusammenhang: . f (t0 ; tn+(i −1) , tn+i ) = f (t0 ; tn−1, tn ) + a × i ; 1≤ i ≤ k k 74 … was eine Zinskurve ist Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: Ansatz 2 © Dr. Daniel Sommer Bestimmung von a: Gemäß Folie 73 gewährleistet folgende Bestimmungsgleichung für a die Verträglichkeit der interpolierten Terminzinssätze und der aus den Marktdaten abgeleiteten Zero Coupon Bond Preise: . B(t0 , tn+k ) = B(t0 , tn ) 1 × exp k i f (t0 ; tn−1, tn ) + a × i =1 k ∑ k 75 … was eine Zinskurve ist Beobachtete Marktzinssätze in t0 : Geldmarktsätze: ON, TN, SW, 2W-4W, 2M-12M Swapsätze:2Y-30Y Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: Interpolation der Geldmarktsätze : t −t t −t z (t 0 , t n + i ) = z (t 0 , t n + k ) × n + i n + z (t 0 , t n ) × n + k n + i tn+ k − tn tn+k − tn . Ansatz 3 Interpolation der Swapsätze : Betrachte den 12M Geldmarktsatz als ersten Swapsatz. sw(t 0 , t n + i ) = sw(t 0 , t n + k ) × © Dr. Daniel Sommer t − tn t −t + sw(t 0 , t n ) × n + k n +i tn+k − tn t n+ k − t n 76 … was eine Zinskurve ist Bootstrapping der Gelmarktsätze: Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: 1 = B(t0 , t j ) 1 + z(t0 , t j ) × ∆(t0 , t j ; k ) Bootstrapping der Swapsätze: . nehme an: alle Zero Coupon Bond Preise bis B(t0,tn) seien bereits ermittelt worden: Ansatz 3 1− sw(t0 , tn+1) × ∑ n i =1 ∆(ti−1, ti ; ksw) × B(t0 , ti ) 1+ ∆(tn , tn+1; ksw) × sw(t0 , tn+1) © Dr. Daniel Sommer = B(t0 , tn+1) 77 … was eine Zinskurve ist Beachte beim Bootstrapping der Swapsätze: • Im Gegensatz zu Ansatz 1, wo der Abstand zwischen tn und tn+1 1 oder mehrere Jahre betragen hat, beträgt er hier exakt 1 Tag. Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: Ansatz 3 • Das Bootstrapping liefert ein anderes Ergebnis, je nach dem ob man die verkürzte . Periode des Swaps an den Anfang oder an das Ende der Swaplaufzeit setzt. • Die für die Interpolation verwendeten Swapsätze müssen die gleiche Zahlungsfrequenz (Compounding Frequency) z.B. jährlich, halbjährlich, vierteljährlich besitzen. © Dr. Daniel Sommer 78 … was eine Zinskurve ist Flache Zinskurve LZ CC Zero Zinsen Zero Bonds Swaps 1 2,5000% 97,5310% 2,5315% 2 2,5000% 95,1229% 2,5315% 3 2,5000% 92,7743% 2,5315% 4 5 2,5000% 2,5000% 90,4837% 88,2497% 2,5315% 2,5315% 6 2,5000% 86,0708% 2,5315% Interpolation Zero Zinsen 0,03 . Zinssätze Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: ON 2,5000% 99,9932% 2,5001% Interpol ZY 1dfwdrate Swapsätze 0,025 Beispiele 0,02 0 1 2 3 4 5 6 Jahre © Dr. Daniel Sommer 79 … was eine Zinskurve ist Flache Zinskurve LZ CC Zero Zinsen Zero Bonds Swaps 1 2,5000% 97,5310% 2,5315% 2 2,5000% 95,1229% 2,5315% 3 2,5000% 92,7743% 2,5315% 4 5 2,5000% 2,5000% 90,4837% 88,2497% 2,5315% 2,5315% 6 2,5000% 86,0708% 2,5315% Zinskurven bei Interpolation 1-Tages-Terminzinsen 0,03 . Zinssätze Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: ON 2,5000% 99,9932% 2,5001% 1dfwdrate Swapsätze ZY 0,025 Beispiele 0,02 0 1 2 3 4 5 6 Jahre © Dr. Daniel Sommer 80 … was eine Zinskurve ist Flache Zinskurve LZ CC Zero Zinsen Zero Bonds Swaps Beispiele 1 2,5000% 97,5310% 2,5315% 2 2,5000% 95,1229% 2,5315% 3 2,5000% 92,7743% 2,5315% 4 5 2,5000% 2,5000% 90,4837% 88,2497% 2,5315% 2,5315% 6 2,5000% 86,0708% 2,5315% Interpolation Swapsätze 0,04 . Zinssätze Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: ON 2,5000% 99,9932% 2,5001% 0,035 1dfwdrate Swapsätze ZY 0,03 0,025 0,02 0 1 2 3 4 5 6 Jahre © Dr. Daniel Sommer 81 … was eine Zinskurve ist Linear ansteigende Zinskurve ab Jahr 3 LZ CC Zero Zinsen Zero Bonds Swaps Beispiele 1 2,5000% 97,5310% 2,5315% 2 2,5000% 95,1229% 2,5315% 3 2,6000% 92,4964% 2,6314% 4 2,7000% 89,7628% 2,7306% 5 2,8000% 86,9358% 2,8287% 6 2,9000% 84,0297% 2,9256% Interpolation Zero Zinsen 0,04 . Zinssätze Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: ON 2,5000% 99,9932% 2,5001% 0,035 Interpol ZY 1dfwdrate Swapsätze 0,03 0,025 0,02 0 1 2 3 4 5 6 Jahre © Dr. Daniel Sommer 82 … was eine Zinskurve ist Linear ansteigende Zinskurve ab Jahr 3 LZ CC Zero Zinsen Zero Bonds Swaps Beispiele 1 2,5000% 97,5310% 2,5315% 2 2,5000% 95,1229% 2,5315% 3 2,6000% 92,4964% 2,6314% 4 2,7000% 89,7628% 2,7306% 5 2,8000% 86,9358% 2,8287% 6 2,9000% 84,0297% 2,9256% Zinskurven bei Interpolation 1-Tages-Terminzinsen 0,04 . Zinssätze Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: ON 2,5000% 99,9932% 2,5001% 0,035 1dfwdrate Swapsätze ZY 0,03 0,025 0,02 0 1 2 3 4 5 6 Jahre © Dr. Daniel Sommer 83 … was eine Zinskurve ist Linear ansteigende Zinskurve ab Jahr 3 LZ CC Zero Zinsen Zero Bonds Swaps Beispiele 1 2,5000% 97,5310% 2,5315% 2 2,5000% 95,1229% 2,5315% 3 2,6000% 92,4964% 2,6314% 4 2,7000% 89,7628% 2,7306% 5 2,8000% 86,9358% 2,8287% 6 2,9000% 84,0297% 2,9256% Interpolation Swapsätze 0,04 . 0,035 Zinssätze Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: ON 2,5000% 99,9932% 2,5001% 0,03 1dfwdrate Swapsätze ZY 0,025 0,02 0 1 2 3 4 5 6 Jahre © Dr. Daniel Sommer 84 … was eine Zinskurve ist Zinskurve mit Maximum bei 3 und 4 Jahren LZ CC Zero Zinsen Zero Bonds Swaps 1 2,5500% 97,4822% 2,5828% 2 2,6000% 94,9329% 2,6334% 3 2,6500% 92,3578% 2,6836% 4 2,6500% 89,9425% 2,6840% 5 2,6000% 87,8095% 2,6356% 6 2,5500% 85,8130% 2,5873% Interpolation Zero Zinsen 0,03 . Zinssätze Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: ON 2,5000% 99,9932% 2,5001% Interpol ZY 1dfwdrate Swapsätze 0,025 Beispiele 0,02 0 1 2 3 4 5 6 Jahre © Dr. Daniel Sommer 85 … was eine Zinskurve ist Zinskurve mit Maximum bei 3 und 4 Jahren LZ CC Zero Zinsen Zero Bonds Swaps 1 2,5500% 97,4822% 2,5828% 2 2,6000% 94,9329% 2,6334% 3 2,6500% 92,3578% 2,6836% 4 2,6500% 89,9425% 2,6840% 5 2,6000% 87,8095% 2,6356% 6 2,5500% 85,8130% 2,5873% Zinskurven bei Interpolation 1-Tages-Terminzinsen 0,03 . Zinssätze Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: ON 2,5000% 99,9932% 2,5001% 1dfwdrate Swapsätze ZY 0,025 Beispiele 0,02 0 1 2 3 4 5 6 Jahre © Dr. Daniel Sommer 86 … was eine Zinskurve ist Zinskurve mit Maximum bei 3 und 4 Jahren LZ CC Zero Zinsen Zero Bonds Swaps 1 2,5500% 97,4822% 2,5828% 2 2,6000% 94,9329% 2,6334% 3 2,6500% 92,3578% 2,6836% 4 2,6500% 89,9425% 2,6840% 5 2,6000% 87,8095% 2,6356% 6 2,5500% 85,8130% 2,5873% Interpolation Swapsätze 0,03 . Zinssätze Bootstrapping und Zinskurveninterpolation: ON 2,5000% 99,9932% 2,5001% 1dfwdrate Swapsätze ZY 0,025 Beispiele 0,02 0 1 2 3 4 5 6 Jahre © Dr. Daniel Sommer 87 … welche Zinsrisikomaße es gibt Ausgangspunkt Bewertungsgleichung Coupon Bond: PVBond = B(t 0 , t I ) + c × ∑ I i =1 ∆(ti −1 , ti ; k Bond ) × B(t 0 , ti ) = e ( − y (t0 ,t I )×(t I −t0 )) + c × Definition Duration und Convexity ∑ I i =1 ∆ i × e ( − y (t0 ,ti )×(ti −t0 )) Taylorentwicklung nach y bis zur zweiten . Ableitung ergibt: ∆PVBond PVBond (t − t ) × B(t , t ) + c × I ∆ × (t − t ) × B(t , t ) I 0 i 0 I 0 0 i i =1 i × ∆y ≈− PVBond ∑ (t − t ) 2 × B(t , t ) + c × I ∆ × (t − t ) 2 × B(t , t ) i 0 I 0 0 i i =1 i 1 I 0 × (∆y ) 2 + × 2 PVBond ∑ 1 = − Duration × ∆y + × Convexity × (∆y) 2 2 © Dr. Daniel Sommer 88 … welche Zinsrisikomaße es gibt Ausgangspunkt Bewertungsgleichung Coupon Bond: PVBond = B(t 0 , t I ) + c × Definition modified Duration . ∑ I i =1 ∆(ti −1 , ti ; k Bond ) × B(t 0 , ti ) 1 1 = × + c× zt1 × (t1 − t 0 ) zt M (t0 ,t I ) 1 + 1 + I m m ∑ I i =1 ∆i z ti 1 + m M ( t 0 ,t i ) Taylorentwicklung nach z bis zur ersten Ableitung ergibt nach exzessiver Rechnerei: …… © Dr. Daniel Sommer 89 … welche Zinsrisikomaße es gibt ∆PVBond PVBond . M (t , t ) m (t1 − t 0 ) 1 1 0 I ≈− × + × + c× M (t 0 ,t I ) +1 ( ) z × t − t m PV t1 1 0 z Bond 1 + 1 + t I m m I ∆ i × M (t 0 , t i ) m × ∆z M (t0 ,ti ) +1 i =1 z ti 1 + m ∑ zt• ≡ z M (t 0 , t I ) (t − t ) 1 1 1 = − × 1 0 + × + c× M ( t 0 ,t I ) z PVBond × m z × (t1 − t 0 ) m z 1 + 1 + 1 + m m m t1 =t 0 M (t 0 , t I ) 1 1 = × × + c× M ( t 0 ,t I ) z PVBond × m z 1 + 1 + m m 1 = × Duration × ∆z = modified Duration × ∆z z 1 + m I ∆ i × M (t0 , ti ) × ∆z M ( t ,t ) i =1 z 0 i 1 + m ∑ I ∆ i × M (t 0 , ti ) × ∆z M ( t 0 ,ti ) i =1 z 1 + m ∑ © Dr. Daniel Sommer 90 … welche Zinsrisikomaße es gibt Beachte: Kommentare (modified) Duration und Convexity Bei der Darstellung mit cc Zinssätzen gilt die Approximationsformel für die Änderung des Bondpreises bei Änderung der Zinssätze unter wesentlich schwächeren Annahmen als bei der Darstellung mit periodischer Zinseszinsrechung: . • Es mußte nicht unterstellt werden, daß die Ausgangszinskurve flach ist. • Es mußte keine Annahme über die Länge der Teilperioden getroffen werden. Insbesondere bleibt die Formel auch bei ungerader erster Periode gültig. © Dr. Daniel Sommer 91 … welche Zinsrisikomaße es gibt Aber: Kommentare (modified) Duration und Convexity Alle Darstellungen von Wertveränderungen von Anleihen bei Ändeurng der zugrundeliegenden Zinsen mit Hilfe von Duration und Convexity unterstellen eine parallele Verschiebung der Zinskurve. .Daher ist es in der Praxis üblich, die möglichen Wertveränderungen von Zinsrisikopositionen bei Änderung der zugrundeliegenden Zinssätze für verschiedene Laufzeitbänder (Buckets) getrennt anzugeben. Man spricht von PVBP (present value of a basis point) oder PV01 pro bucket. © Dr. Daniel Sommer 92 … welche Zinsrisikomaße es gibt Problemstellung: Hedging mit Duration und Convexity Gegeben seien zwei Bonds, Bond1(c1,T1) und Bond2(c2,T2), mit unterschiedlichen Coupons und Fälligkeiten. Bond2 soll durch Bond1 gehedged werden. D.h. es soll gerade eine solche Position in Bond1 eingegangen werden, daß die Wertverän. derungen in dieser Position die Wertveränderungen in der Position in Bond2 gerade ausgleichen. Welche Position in Bond1 muß eingegangen werden? © Dr. Daniel Sommer 93 … welche Zinsrisikomaße es gibt Hedgeratio auf Durationbasis: ∆PVBond1 × N Bond1 = − Duration Bond1 × PVBond1 × N Bond1 × ∆y ! =− Duration Bond 2 × PVBond 2 × N Bond 2 × ∆y ⇔ N Bond1 = Hedging mit Duration und Convexity . Duration Bond 2 × PVBond 2 × N Bond 2 Duration Bond1 × PVBond1 Hedgeratio auf Duration- und Convexitybasis: 1 ∆PVBond1 × N Bond1 = − Duration Bond1 × ∆y + × Convexity Bond1 × (∆y ) 2 × PVBond1 × N Bond1 2 ! 1 = − Duration Bond 2 × ∆y + × Convexity Bond 2 × (∆y ) 2 × PVBond 2 × N Bond 2 2 1 − Duration Bond 2 + × Convexity Bond 2 × ∆y × PVBond 2 × N Bond 2 2 ⇔ N Bond1 = 1 − Duration Bond1 + × Convexity Bond1 × ∆y × PVBond1 2 © Dr. Daniel Sommer 94 … welche Zinsrisikomaße es gibt Hedging von Bonds mit Swaps: Hedging mit Duration und Convexity: Anwendungen Berechne Duration und Convexity des Bonds und des Swaps und wende obige Gleichungen für die Hedgeratio an. Approximativ genügt es bei langlaufenden Swaps, das Fixed Leg des Swaps dargestellt als Coupon Bond zu betrachten. . Hedging von Bonds mit Futures: Berechne Duration und Convexity der Terminpreise des Bonds und des vermutlichen CTDs, letzterer multipliziert mit dem Conversion Faktor, und wende obige Gleichungen für die Hedgeratio an. © Dr. Daniel Sommer 95 … welche Zinsrisikomaße es gibt Hedging mit Duration und Convexity: Anwendungen © Dr. Daniel Sommer Anmerkungen: Die oben dargestellten Hedges sind aus verschiedenen Gründen nicht perfekt, d.h. nicht völlig risikofrei: • Swap- und Bondzinsen entwickeln sich nicht immer parallel. D.h. der Spread zwischen Swaps und Bonds kann schwanken. .• Der CTD im Futures kann sich während der Laufzeit ändern. • Der Futurespreis entspricht in der Realität (richtigerweise) nicht dem Forwardpreis. Der Unterschied zwischen beiden ist zufallsabhängig. • Die Hedgeratios gelten nur lokal. Bei jeder marginalen Zinsänderung müßte der Hedge dynamisch angepaßt werden. 96 In diesem Modul wird diskutiert • was man unter Aktienoptionen versteht, Modul III Aktienoptionen • was man aus statischen Portfoliostrategien über die Bewertung von Optionen lernen kann, • was man unter Zustandspreisen versteht und wie man damit Derivate bewertet, • wie man die Konzepte der Duplikation und der No-Arbitrage auf dynamische Wertpapiermärkte übertragen kann, • wie man ein dynamisches Bewertungsmodell für Optionen konstruiert und darin Optionen bewertet. © Dr. Daniel Sommer 97 … was man unter Aktienoptionen verversteht Definition Call: Europäischer vs. Amerikanischer Call © Dr. Daniel Sommer Europäischer Call: Ein Europäischer Call auf eine Aktie einer bestimmten Gattung ist ein Finanzinstrument, das seinem Käufer das Recht gibt, eine Aktie dieser Gattung zu einem festen Termin in der Zukunft zu einem zum Kaufzeitpunkt der Option festgelegten Strikepreis zu erwerben. . Amerikanischer Call: Im Gegensatz zum Europäischen Call kann der Käufer beim Amerikanischen Call nicht nur zum Fälligkeitszeitpunkt, sondern jederzeit zwischen Erwerbszeitpunkt und Fälligkeitszeitpunkt des Calls entscheiden, ob er die Aktie zum festgelegten Preis erwerben möchte oder nicht. 98 … was man unter Aktienoptionen verversteht Definition Put: Europäischer vs. Amerikanischer Put © Dr. Daniel Sommer Europäischer Put: Ein Europäischer Put auf eine Aktie einer bestimmten Gattung ist ein Finanzinstrument, das seinem Käufer das Recht gibt, eine Aktie dieser Gattung zu einem festen Termin in der Zukunft zu einem zum Kaufzeitpunkt der Option festgelegten Strikepreis zu verkaufen. . Amerikanischer Put: Im Gegensatz zum Europäischen Put kann der Käufer beim Amerikanischen Put nicht nur zum Fälligkeitszeitpunkt, sondern jederzeit zwischen Erwerbszeitpunkt und Fälligkeitszeitpunkt des Puts entscheiden, ob er die Aktie zum festgelegten Preis verkaufen möchte oder nicht. 99 … was man unter Aktienoptionen verversteht Payoff Payoff K K Payoffprofile zum Ausübungszeitpunkt ST Long Call . ST Short Call K:= Strikepreis ST:= Aktienkurs bei Ausübung Payoff Payoff K K Long Put © Dr. Daniel Sommer ST ST Short Put 100 … was man unter Aktienoptionen verversteht Long Call Payoff in-the-money out-of-the-money Moneyness . K FS(t;T) at-themoney Beachte: Die korrekte Bestimmung der Moneyness bezieht sich auf die Lage des Terminpreises der Aktie relativ zum Strikepreis der Option. © Dr. Daniel Sommer 101 … was man unter Aktienoptionen verversteht S t := Aktienkurs zum Zeitpunkt t Dt := Dividende zahlbar zum Zeitpunkt t ~ D( s, t ) := Schätzung der Dividende in s zahlbar in t Ss − D × B ( s, t i ) i|ti ≤t ti FS (s; t ) := ; B ( s, t ) Terminpreis der Aktie in s fällig in t ∑ Notation K ::= = Strikepreis C(S,K,T, E) := . Europäisch er Call auf 1 Aktie S mit Strikepreis K und FälligkeitT C(S,K,T, A) := Amerikanischer Call auf 1 Aktie S mit Strikepreis K und FälligkeitT P(S,K,T, E) := Europäischer Put auf 1 Aktie S mit Strikepreis K und FälligkeitT P(S,K,T, A) := Amerikanischer Put auf 1 Aktie S mit Strikepreis K und FälligkeitT PVC(t; S,K,T, E) := Preis in t eines Europäischen Calls auf 1 Aktie S mit Strikepreis K und FälligkeitT © Dr. Daniel Sommer 102 … was man aus statischen PortfoliostraPortfoliostrategien lernen kann Call St ≥ PVC(t; K , T , A) ≥ PVC(t; K , T , E ) ≥ 0 P1: 1 Aktie; P2: C(K,T,A); P3: C(K,T,E) Preisober- und Untergrenzen für Calls PVC (t ; K , T , E ) ≥ S t − Dt D × B(t , t D ) − K × B(t , T ) P1: 1 Aktie . P2: C(K,T,E) + Dt × B(t , t D ) + K × B(t , T ) D PVC (t ; K , T , A) ≥ S t − K Zahlung bei (vorzeitiger) Ausübung K1 ≥ K 2 ⇒ PVC (t ; K1 , T , E / A) ≤ PVC (t ; K 2 , T , E / A) P1: C(K1,T,E/A); P2: C(K2,T,E/A) © Dr. Daniel Sommer 103 … was man aus statischen PortfoliostraPortfoliostrategien lernen kann Call D• = 0; T1 ≥ T2 ⇒ PVC (t ; K , T1 , E ) ≥ PVC (t ; K , T2 , E ); ∀t ≤ T2 denn: PVC ( T 2 ; K , T1 , E ) ≥ max( S T 2 − K × B ( T 2 , T1 ); 0 ) ≥ max( S T 2 − K ; 0 ) Konsequenzen der Dividendenlosigkeit = PVC ( T 2 ; K , T 2 , E ) Außerdem: . D• = 0 ⇒ PVC (t ; K , T , A) > S t − K ; ∀t < T denn: PVC ( t ; K , T , A ) ≥ PVC ( t ; K , T , E ) ≥ max( S t − K × B ( t , T ); 0 ) > max( S t − K ; 0 ) Also: D• = 0 ⇒ PVC (t ; K , T , A) = PVC (t ; K , T , E ); ∀t < T © Dr. Daniel Sommer 104 … was man aus statischen PortfoliostraPortfoliostrategien lernen kann Put K ≥ PVP(t ; K , T , A) ≥ PVP(t; K , T , E ) ≥ 0 P1: K; P2: P(K,T,A); P3: P(K,T,E) PVP(t ; K , T , E ) ≥ − S t + Dt D × B(t , t D ) + K × B(t , T ) Preisober- und Untergrenzen für Puts . P1: 1 Aktie + P(K,T,E) P2: Dt D × B(t , t D ) + K × B(t , T ) PVP(t ; K , T , A) ≥ K − S t Zahlung bei (vorzeitiger) Ausübung K1 ≥ K 2 ⇒ PVP(t ; K1 , T , E / A) ≥ PVP(t ; K 2 , T , E / A) P1: P(K1,T,E/A); P2: P(K2,T,E/A) © Dr. Daniel Sommer 105 … was man aus statischen PortfoliostraPortfoliostrategien lernen kann Put D • = 0 ; T 1 ≥ T 2 folgt nicht PVP ( t ; K , T 1 , E ) ≥ PVP ( t ; K , T 2 , E ); ∀ t ≤ T 2 Außerdem: Fehlende Konsequenzen der Dividendenlosigkeit PVP ( t ; K , T , A ) ≥ max( K − S t ; 0 ) > max( K × B ( t , T ) − S t ; 0 ); t < T . Damit kann es auch bei dividendenlosen Aktien zu vorzeitigen Ausübungen von Puts kommen. Also: PVP(t; K , T , A) ≥ PVP(t ; K , T , E ); ∀t < T © Dr. Daniel Sommer 106 … was man aus statischen PortfoliostraPortfoliostrategien lernen kann Europäische Optionen PVP (t ; K , T , E ) = PVC (t ; K , T , E ) + K × B (t , T ) + Dt d × B (t , t d ) − S t Put-Call-Parität © Dr. Daniel Sommer . Kauf: P(K,T,E) Verkauf: C(K,T,E) Kauf: Aktie S Kreditaufnahme: K X B(t,T) Kreditaufnahme: D X B(t,td) 107 … was man aus statischen PortfoliostraPortfoliostrategien lernen kann Amerikanische Optionen PVC (t ; K , T , A) + K × B (t , T ) − S t ≤ PVP (t ; K , T , A) ≤ PVC (t ; K , T , A) + K + Dt d × B (t , t d ) − S t Put-Call-Parität © Dr. Daniel Sommer Nachweis 1. Ungleichung: Nehme an, die Ungleichung sei nicht erfüllt und betrachte folgende Portfolien: . Verkauf: C(K,T,A), P1: Kreditaufnahme: K X B(t,T) P2: Kauf: Aktie S und P(K,T,A) Nachweis 2. Ungleichung: Nehme an, die Ungleichung sei nicht erfüllt und betrachte folgende Portfolien: P1: Verkauf: P(K,T,A) und Aktie S P2: Kauf: C(K,T,A); Anlage Dtd in Bond B(t,td), Kassenhaltung i.H.v. K 108 … was man aus statischen PortfoliostraPortfoliostrategien lernen kann Europäische Optionen Box Payoff K2-K1 Box-Spreads: Zusammenhang zwischen Optionen und Geldmarkt K1 K2 ST .Kauf: C(K ,T,E); Verkauf: P(K ,T,E) 1 1 Kauf: P(K2,T,E); Verkauf: C(K2,T,E) Der Preis dieser Optionsposition zum Zeitpunkt t beträgt: ( K 2 − K 1 ) × B (t , T ) Damit ist diese Position – je nach Laufzeit der Optionen äquivalent zu einer Anlage am Geld- oder Kapitalmarkt. © Dr. Daniel Sommer 109 … was man aus statischen PortfoliostraPortfoliostrategien lernen kann Europäische Optionen Payoff ButterflySpreads: Konvexität von Optionspreisen K1 K2 K3 ST . Kauf: C(K1,T,E); Kauf: C(K3,T,E) Verkauf: 2xC(K2,T,E) Es gilt: 1 ( K1 + K 3 ) ⇒ 2 PVC (t ; K 1 , T , E ) + PVC (t ; K 3 , T , E ) − 2 × PVC (t ; K 2 , T , E ) > 0 K2 = © Dr. Daniel Sommer 110 … was man aus statischen PortfoliostraPortfoliostrategien lernen kann Europäische Optionen Das vorige Ergebnis läßt sich auf beliebige Konvexkombinationen von Strikepreisen übertragen. Es gilt: ButterflySpreads: Konvexität von Optionspreisen λ ∈ (0,1); K 2 = (λ K 1 + (1 − λ ) K 3 ) ⇒ λ PVC (t ; K 1 , T , E ) + (1 − λ ) PVC (t ; K 3 , T , E ) − PVC (t ; K 2 , T , E ) > 0 Payoff bei gegebenem Zustand der Welt in T . Position λ ( S T − K1 ) λ ( S T − K1 ) λ ( S T − K1 ) λ C ( K1 ) 0 (1 − λ )C ( K 3 ) 0 0 0 (1 − λ )( ST − K 3 ) −C ( K 2 ) 0 0 ST − K 2 ST − K 2 0 >0 λST + (1 − λ ) K 3 0 Summe Payoff © Dr. Daniel Sommer S T < K1 K1 ≤ S T < K 2 K 2 ≤ S T < K 3 K 3 < S T − ST > 0 111 … was man unter Zustandspreisen versteht Europäische Optionen 1 ∆ ButterflySpreads: Zusammenhang mit Zustandspreisen Flächeninhalt 1€! Payoff K1 = K2 − ∆ K2 K3 = K2 + ∆ . Kauf: 1/( )² C(K1,T,E); Kauf: 1/( Verkauf: 2/( )²xC(K2,T,E) ST )² C(K3,T,E) Es gilt für den Wert dieses Portfolios: 1 PVC (t ; K 2 + ∆ ) − PVC (t ; K 2 ) PVC (t ; K 2 ) − PVC (t ; K 2 − ∆ ) − = ∆→0 ∆ ∆ ∆ lim ∂ 2 PVC (t ; K 2 ) ∂K 22 © Dr. Daniel Sommer 112 … was man unter Zustandspreisen versteht Intuitive Bewertungsregel: Derivatebewertung mit Zustandspreisen Wert = Summe über Menge x Einzelpreis Anwendung auf Derivate, deren Auszahlung nur von ST abhängt: Angenommen, die Auszahlung eines Derivates zum Zeitpunkt T hängt ausschließlich von dem Kurs ab, den die zugrundeliegende Aktie zum Zeitpunkt T annimmt, dann läßt sich der Wert dieses Derivates heute.bestimmen, wenn alle Zustandspreise für das Eintreten der jeweiligen Aktienkurse heute bekannt sind. Diese sind bekannt, wenn die Preise aller Europäischen Call Optionen mit allen positiven reellwertigen Strikes bekannt sind. Es gilt: 2 ∞ PVD(t; T ) = © Dr. Daniel Sommer ∫ 0 D(T ; K ) ∂ PVC(t; K , T , E ) ∂K 2 dK 113 … was man unter Zustandspreisen versteht Speziell gilt für D(T ; K ) ≡ 1: B (t , T ) = ⇔ 1= Derivatebewertung als Erwartungswert ∫ ∞ 0 ∞ ∫1× 0 ∂ 2 PVC ( t ; K , T , E ) ∂K 2 1 ∂ 2 PVC ( t ; K , T , E ) × dK 2 B (t , T ) ∂ K 1 4 4 4 442 4 4 4 4 4 3 T Q . Damit ist der Integrand in der zweiten Gleichung eine Dichte, die wir mit QT bezeichnen wollen, und wir können die Bewertungsformel der vorangegangenen Folie als Erwartungswert bezüglich dieser Dichte schreiben: PVD(t; T ) = B(t , T ) × Ε © Dr. Daniel Sommer dK QT [D(T ; S )] 114 … was man unter Zustandspreisen versteht Beachte: Die Darstellung des Preises eines Derivates als Erwartungswert hat nichts damit zu tun, daß die Wirtschaftssubjekte tatsächlich das Eintreten eines bestimmten Aktienkurses mit der Wahrscheinlichkeit QT erwarten. Derivatebewertung als Erwartungswert Es ist lediglich eine formale Schreibweise für die Regel Wert = Summe über Menge x Einzelpreis, . wobei die Einzelpreise die aus den Optionspreisen abgeleiteten Zustandspreise sind. Die tatsächlichen Erwartungen der Wirtschaftssubjekte sind zusammen mit ihren Präferenzen und ihrer je individuellen Vermögenslage in den unterschiedlichen Zuständen der Welt in die Optionspreise eingeflossen. © Dr. Daniel Sommer 115 … was man unter Zustandspreisen versteht Problemstellung: Die Kenntnis aller Optionspreise impliziert die Kenntnis aller Zustandspreise. Mit Hilfe der Zustandspreise lassen sich alle anderen Derivate, deren Auszahlung zum Zeitpunkt T nur von dem in T realisierten Aktienkurs abhängt, bewerten. Derivatebewertung als Erwartungswert Angenommen, die Optionspreise sind unbekannt. Wohl aber ist der Kurs der zugrundeliegenden Aktie . zu jedem beliebigen Zeitpunkt während der Optionslaufzeit beobachtbar, und es können zu jedem beliebigen Zeitpunkt Aktien gekauft und verkauft sowie „Geld“ aufgenommen oder angelegt werden. Ist es unter diesen Voraussetzungen möglich, wiederum die Zustandspreise und damit dann die Optionspreise selbst zu bestimmen? © Dr. Daniel Sommer 116 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Problemstellung 1: Wie lassen sich in dem unten angegebenen dynamischen Marktmodell Zustandspreise für das Eintreten der Zustände ω1 bzw. ω2 aus den Preisen der Aktie und des Zero Coupon Bonds berechnen? Zwei-PeriodenModell p1 = 0,2 . PVADt0(ω1)=? PVADt0(ω2)=? St0=100 B(t0,t1)=1/1,1 p 2 = 0,8 t0 © Dr. Daniel Sommer PVADt1(ω1;ω1)=1 PVADt1(ω2;ω1)=0 St1(ω1)=90 B(t1,t1)=1 PVADt1(ω1;ω2)=0 PVADt1(ω2;ω2)=1 St1(ω2)=120 B(t1,t1)=1 t1 117 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Lösungsidee zu Problemstellung 1: Betrachte folgendes duplizierendes Portfolio für AD(ω1;.): ( ) θ 1 ( t1 ) := θ S1 ( t1 ); θ B1 ( t1 ) mit θ S1 ( t1 ) × S t1 (ω 1 ) + θ B1 ( t1 ) = 1 Zwei-PeriodenModell ∧ θ S1 ( t1 ) × S t1 (ω 2 ) + θ B1 ( t1 ) = 0 . und folgendes duplizierendes Portfolio für AD(ω2;.): ( ) θ 2 ( t1 ) := θ S2 ( t1 ); θ B2 ( t1 ) mit θ S2 ( t1 ) × S t1 (ω 1 ) + θ B2 ( t1 ) = 0 ∧ θ S2 ( t1 ) × S t1 ( ω 2 ) + θ B2 ( t 1 ) = 1 © Dr. Daniel Sommer 118 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Lösungsidee zu Problemstellung 1: Aufgrund der Duplikationseigenschaft der beiden Portfolien für AD(ω1;.) bzw. AD(ω2;.) muß zur Erfüllung der No-Arbitrage-Bedingung gelten: θ S1 (t1 ) × S t0 + θ B1 (t1 ) × B (t 0 ; t1 ) = PVAD t 0 (ω1 ) Zwei-PeriodenModell θ S2 (t1 ) × S t0 + θ B2 (t1 ) × B (t 0 ; t1 ) = PVAD t 0 (ω 2 ) . Oder in Zahlen: θ 1 ( t 1 ) := − 1 1 ; 4 ; θ 2 ( t 1 ) := ;− 3 30 30 PVAD t 0 (ω1 ) = © Dr. Daniel Sommer 10 20 ; PVAD t0 (ω 2 ) = 33 33 119 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Interpretation zu Problemstellung 1: Zwei-PeriodenModell Definition: Die Verträge AD(ω1;.) und AD(ω2;.) heißen Arrow-Debreu-Securities. Allgemein versteht man unter Arrow-Debreu-Securities Wertpapiere, die genau in einem Zustand der Welt eine Konsumeinheit auszahlen. Beobachtung 1: Die Preise der Arrow-DebreuSecurities PVADt0(ω1) und PVADt0(ω2) sind . dementsprechend Zustandspreise. Beobachtung 2: In einem arbitragefreien Zwei-Perioden-Modell muß daher gelten: PVADt0 (•) > 0; PVADt0 (ω1 ) + PVADt0 (ω 2 ) = B(t 0 ; t1 ) ( ⇔ PVADt0 (ω1 ) + PVADt0 (ω 2 ) ) B(t1; t ) = 1 0 © Dr. Daniel Sommer 1 120 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Interpretation zu Problemstellung 1: Beobachtung 3: Aus Beobachtung 2 folgt, daß durch die Arrow-Debreu-Preise in folgendem Sinne ein Wahrscheinlichkeitsmaß gegeben ist: 1 1 Q := q1 = PVADt0 (ω1 ) × ; q 2 = PVADt0 (ω 2 ) × B t t B t t ( ; ) ( ; ) 0 1 0 1 Zwei-PeriodenModell Beobachtung 4: Damit gilt in einem arbitragefreien Zwei-Perioden-Modell folgende allgemei. ne Bewertungsgleichung für Derivate, die vom Aktienkurspfad abhängen: PVD(t0 ; t1 ) = B(t0 ; t1 ) × Ε Qt1 [D(t1;ω• )] Beobachtung 5: Die physischen Wahrscheinlichkeiten p spielen bei der Bewertung von Derivaten im Zwei-Perioden-Modell keine Rolle. Dies ist eine Konsequenz der Duplikation. © Dr. Daniel Sommer 121 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Problemstellung 2: Anwendung der in Problemstellung 1 angewandten Methode zur Bestimmung der ADPreise führt zu folgendem Ergebnis. Worin besteht der Fehler in diesem Marktmodell? Zwei-PeriodenModell p1 = 0,2 . PVADt0(ω1)=0 PVADt0(ω2)=10/11 St0=100 B(t0,t1)=1/1,1 p 2 = 0,8 t0 © Dr. Daniel Sommer PVADt1(ω1;ω1)=1 PVADt1(ω2;ω1)=0 St1(ω1)=90 B(t1,t1)=1 PVADt1(ω1;ω2)=0 PVADt1(ω2;ω2)=1 St1(ω2)=110 B(t1,t1)=1 t1 122 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Zwei-PeriodenModell © Dr. Daniel Sommer Lösungsidee zu Problemstellung 2: Beobachtung 1: Die Tatsache, daß AD(ω1;.) = 0 ist, zeigt, daß es möglich ist, aus Aktien und Zero-Coupon Bonds ein Portfolio zu konstruieren, das heute Wert Null hat, aber in der Zukunft in einem Zustand der Welt eine strikt positive und im anderen Zustand der Welt eine nicht-negative Auszahlung impliziert. Dieses Portfolio ist also wie eine Lotterie, bei der man . nie verliert, manchmal gewinnt und für die Teilnahme nichts bezahlen muß. Dies ist eine Arbitragemöglichkeit. Beobachtung 2: Grund für die Existenz dieser Arbitragemöglichkeit ist die Tatsache, daß der Zero-Coupon Bond die Aktie dominiert, d.h. die prozentuale Wertsteigerung des Bonds immer mindestens so groß ist wie die der Aktie. 123 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Interpretation zu Problemstellung 2: Zwei-PeriodenModell Beobachtung: Das aus den AD-Preisen abgeleitete Wahrscheinlichkeitsmaß ist im Gegensatz zu dem physischen W-Maß in Zustand ω2 konzentriert. Es belegt Zustand ω1 der Welt mit Wahrscheinlichkeit Null, den das physische W-Maß mit positiver Wahrscheinlichkeit belegt: . Q := (q1 = 0; q 2 = 1) Wäre der Aktienkurs in ω2 noch geringer gewesen, wäre q1sogar negativ geworden. Beobachtung: Sind alle AD-Preise strikt positiv, so ist das Zwei-Perioden-Modell arbitragefrei. © Dr. Daniel Sommer 124 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Problemstellung 3: Wie lauten die AD-Preise in diesem Modell? Ist das Modell arbeitragefrei? Zwei-PeriodenModell St1(ω1)=80 B(t1,t1)=1 p 2 = 0,2 St1(ω2)=90 B(t1,t1)=1 p 2 = 0,7 St1(ω3)=120 B(t1,t1)=1 . St0=100 B(t0,t1)=1/1,1 t0 © Dr. Daniel Sommer p1 = 0,1 t1 125 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Lösungsidee zu Problemstellung 3: Wir stellen uns vor, es würde neben der Aktie und dem Bond noch AD(ω1) gehandelt. Wir ermitteln duplizierende Portfolien für AD(ω2) und AD(ω3) und parametrisieren das Preissystem im Preis von AD(ω1): ( ) 2 θ 2 ( t1 ) := θ S2 ( t1 ); θ B2 ( t1 ); θ AD ( ω 1 ) ( t1 ) mit Zwei-PeriodenModell . 2 θ S2 ( t1 ) × S t1 (ω 1 ) + θ B2 ( t1 ) + θ AD ( ω 1 ) ( t1 ) = 0 ∧ θ S2 ( t1 ) × S t1 (ω 2 ) + θ B2 ( t1 ) = 1 ∧ θ S2 ( t1 ) × S t1 ( ω 3 ) + θ B2 ( t1 ) = 0 ( AD(ω2) ) 3 θ 3 ( t1 ) := θ S3 ( t1 ); θ B3 ( t1 ); θ AD ( ω 1 ) ( t1 ) mit 3 θ S3 ( t1 ) × S t1 (ω 1 ) + θ B3 ( t1 ) + θ AD ( ω 1 ) ( t1 ) = 0 ∧ θ S3 ( t1 ) × S t1 (ω 2 ) + θ B3 ( t1 ) = 0 ∧ θ S3 ( t1 ) × © Dr. Daniel Sommer S t1 ( ω 3 ) + θ B3 ( t1 ) = 1 AD(ω3) 126 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Lösungsidee zu Problemstellung 3: Aufgrund der Duplikationseigenschaft der beiden Portfolien für AD(ω2;.) bzw. AD(ω3;.) muß zur Erfüllung der No-Arbitrage-Bedingung gelten: 2 θ S2 (t1 ) × S t0 + θ B2 (t1 ) × B (t 0 ; t1 ) + θ AD (ω1 ) (t1 ) × PVAD t 0 (ω1 ) > 0 Zwei-PeriodenModell 3 θ S3 (t1 ) × S t 0 + θ B3 (t1 ) × B (t 0 ; t1 ) + θ AD (ω1 ) (t1 ) × PVAD t 0 (ω1 ) > 0 . Oder in Zahlen: θ 2 ( t 1 ) := − 1 4 1 1 ; 4 ; − ; θ 3 ( t 1 ) := ; − 3; 30 3 3 30 0 < PVAD t0 (ω1 ) < © Dr. Daniel Sommer 5 22 127 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Interpretation zu Problemstellung 3: Zwei-PeriodenModell Beobachtung 1: Die auf der vorangegangenen Folie abgeleiteten Ungleichungen zeigen, daß es in diesem Marktmodell möglich ist, strikt positive AD-Preise für alle AD-Securities abzuleiten. Daraus folgt, daß es sich bei dem aus den Preisen der AD-Securities abgeleiteten Maß Q um ein strikt positives W-Maß handelt. Damit . das Marktmodell arbitragefrei. ist Beobachtung 2: Es gibt kein Portfolio aus Aktie und Bond, mit dem die AD-Securities exakt dupliziert werden können. Der Markt aus Aktie und Bond heißt deshalb unvollständig. Ein Markt heißt vollständig, wenn alle ADSecurities durch Portfolien aus gehandelten Wertpapieren dupliziert werden können. © Dr. Daniel Sommer 128 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Interpretation zu Problemstellung 3: Beobachtung 3: Wegen der Unvollständigkeit des Marktes in den gehandelten Wertpapieren, sind ihre Preise nicht eindeutig bestimmt. Dennoch sind die Preise nicht beliebig. Es ließen sich vielmehr nicht-triviale Wertgrenzen angeben, innerhalb derer die entsprechenden Preise liegen müssen. Zwei-PeriodenModell . Es gibt zahlreiche Vorschläge, wie man aus den möglichen Preissystemen für AD-Securities bzw. aus den daraus abgeleiteten W-Maßen eines zur Bewertung von Derivaten auswählen kann. Eine Idee besteht darin, das abgeleitete W-Maß so zu wählen, daß es sich in gewissem Sinne möglichst wenig vom physischen Maß unterscheidet. Merke: Bei unvollständigen Märkten ist die Bewertung von Derivaten im allgemeinen nicht unabhängig vom physischen W-Maß! © Dr. Daniel Sommer 129 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Problemstellung: Ist der Wertpapiermarkt vollständig? Ist er arbitragefrei? Wie lassen sich in diesem Modell AD-Securities definieren? Wie lassen sich deren Preise zu den Zeitpunkten t1 und t0 bestimmen? Mehr-PeriodenModell St1(ω1,2)=90 B(t1,t2)=1/1,1 .S t0=100 St2(ω2)=105 B(t2,t2)=1 B(t0,t2)=(1/1,1)² St1(ω3,4)=120 B(t1,t2)=1/1,1 t0 © Dr. Daniel Sommer St2(ω1)=80 B(t2,t2)=1 t1 St2(ω3)=100 B(t2,t2)=1 St2(ω4)=140 B(t2,t2)=1 t2 130 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Terminologie und Interpretation: ω: repräsentiert eine vollständige Historie der Welt. In unserem Fall besteht eine solche Historie typischerweise aus einer Abfolge von Preisen gehandelter Wertpapiere. Ω: repräsentiert die Menge aller denkbaren Historien der Welt. Mehr-PeriodenModell stochastischer Prozeß: eine Abbildung wie folgt: ℜ. + × Ω → ℜ n (t , ω ) → S ( t , ω ) = (S 1 ( t , ω ); S 2 ( t , ω ); K ; S n ( t , ω ) ) z.B. der Aktienkursprozeß, bei dem jedem Zeitpunkt und jeder Historie der Welt genau ein Aktienkurs zugeordnet wird. S(.,ω): ω): Pfad eines stochastischen Prozesses, d.h. z.B. der Verlauf des DAX über einen gewissen Zeitraum © Dr. Daniel Sommer 131 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Terminologie und Interpretation: F: Sigma-Algebra, eine Menge von Teilmengen, die Ereignisse heißen, mit folgenden Eigenschaften: 1. Ω ∈ F 2. A ∈ F → A c ∈ F Mehr-PeriodenModell 3. ( Ai )i∈I ∈ F → A1 ∩ A2 L ∩ An ∩ An +1 L ∈ F repräsentiert das unterscheidbare Wissen. Z.B. kann man F={Ω, Φ} so interpretieren, daß man nur . unterscheiden kann, ob Aktienkurse grundsätzlich beobachtbar sind oder nicht. Zufallsvariable:: eine Abbildung mit folgenden Eigenschaften: Ω → ℜn ( ) ω → ( X i ( ω ) )i = 1K n und X i− 1 i = 1K n ∈ F Man sagt, X ist F-meßbar, d.h. das, was man grundsätzlich wissen kann, reicht aus, um die unterschiedlichen Werte von X zu beobachten. © Dr. Daniel Sommer 132 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Terminologie und Interpretation: Beispiel zur Zufallsvariablen:: Jemand sitzt in einem hermetisch abgeschlossenen dunklen Raum. X kann die Werte annehmen „Sonne scheint“; „Sonne scheint nicht“. X ist für diese Person keine Zufallsvariable. (Ft )t∈T Mehr-PeriodenModell : Filtration, Folge von Sigma-Algebren mit folgender Eigenschaft: . t1 < t 2 → Ft1 ⊂ Ft 2 Das Konzept der Filtration bedeutet, daß das potentielle Wissen um die Historie der Welt mit der Zeit stets zu- und nie abnimmt. Anders ausgedrückt: die Historie der Welt enthüllt sich im Zeitablauf und kann beliebig gespeichert werden. © Dr. Daniel Sommer 133 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Terminologie und Interpretation: Adaptierter stochastischer Prozeß:: Ein stochastischer Prozeß S heißt adaptiert an eine Filtration (Ft) wenn gilt S − 1 ( t ,• ) ∈ Ft ∀ t ∈ T Mehr-PeriodenModell D.h., der stochastische Prozeß ist zu jedem Zeitpunkt meßbar, oder das potentielle Wissen reicht zu jedem Zeitpunkt aus, um die Werte des stochasti.schen Prozesses zu beobachten. Vorhersehbarer stochastischer Prozeß:: Ein stochastischer Prozeß θ heißt vorhersehbar bezüglich einer Filtration (Ft) wenn gilt θ − 1 (t + 1,• ) ∈ Ft ∀ t ∈ T D.h., das Wissen um die Historie der Welt bis zum heutigen Tag reicht bereits aus, um den Wert des stochastischen Prozesses in der Folgeperiode zu kennen. © Dr. Daniel Sommer 134 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Beispiel: Aktienkurspfad St1(ω1,2)=90 B(t1,t2)=1/1,1 St0=100 B(t0,t2)=(1/1,1)² Mehr-PeriodenModell St1(ω3,4)=120 B(t1,t2)=1/1,1 St2(ω1)=80 B(t2,t2)=1 St2(ω2)=105 B(t2,t2)=1 St2(ω3)=100 B(t2,t2)=1 St2(ω4)=140 B(t2,t2)=1 . Ft0 = {Ω; φ }; Ft1 = {Ω; φ ; {ω1 , ω 2 }; {ω 3 , ω 4 }}; Ft 2 = P (ω i ) Mit P(ωi ) der Potenzmenge, d.h. der Menge aller Teilmengen von Ω. S und B sind adaptierte stochastische Prozesse, wobei B sogar vorhersehbar ist, da B nicht von ω abhängt und damit Ft0-meßbar ist. Ein Zustand der Welt ist ein Pfad durch den Baum. Da die Entwicklung der Bondpreise deterministisch ist, ist ein solcher auch durch einen Aktienkurspfad gegeben. © Dr. Daniel Sommer 135 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Terminologie und Interpretation: Wertpapierpreisprozeß:: Eine Wertpapierpreisprozeß Π ist ein vektorwertiger, adaptierter stochastischer Prozeß. Die einzelnen Komponenten des Vektors geben den jeweilige Preis des Wertpapiers an, der zu Beginn der Periode, bevor die Portfolien umgeschichtet werden können, bekannt gegeben wird. Beispiel: Mehr-PeriodenModell . Π ( t ) = (S ( t ); B (t , T ) ) = (100 ;0 ,98 ) Portfoliowertprozeß:: Der Portfoliowertprozeß V ist ein reellwertiger, adaptierter stochastischer Prozeß, der wie folgt definiert ist: V (t ) := θ ( t + 1) × Π T ( t ) © Dr. Daniel Sommer 136 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Terminologie und Interpretation: selbstfinanzierende Portfoliostrategie:: Eine Portfoliostrategie θ heißt selbstfinanzierend, wenn für jeden Zeitpunkt t > t0gilt: θ (t + 1) × Π T (t ) = θ ( t ) × Π T (t ) Mehr-PeriodenModell D.h., durch die Umschichtung des Portfolios ist dem Portfolio weder „Geld“ hinzugefügt, noch entnommen worden. . Wertprozeß einer selbstfinanzierenden Portfoliostrategie:: Für eine selbstfinanzierende Portfoliostrategie läßt sich der Portfoliowertprozeß wie folgt schreiben: I θ (t i ) × Π T (t i ) − Π T (t i −1 ) V (t I ) = θ (t1 ) × Π T (t 0 ) + = θ (t1 ) × Π T ( ∑ (t ) + ∑ θ (t ) × ∆Π (t ) 144424443 i =1 I 0 i =1 ) T i i stochstisches Integral © Dr. Daniel Sommer 137 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Terminologie und Interpretation: Duplikation mittels selbstfinanzierender Portfoliostrategie:: Eine Derivat sei eine FtI -meßbare Zufallsvariable D(tI). Eine Portfoliostrategie θ heißt selbstfinanzierend und das Derivat D duplizierend, wenn gilt: D (t I ) = θ (t1 ) × Π T (t 0 ) + Mehr-PeriodenModell ∑ I θ (t i ) × ∆Π T (t i ) i =1 .Arbitragemöglichkeit:: Eine Arbitragemöglichkeit ist eine selbstfinanzierende Portfoliostrategie, für die gilt: I V (t ) = θ (t i ) × ∆Π T (ti ) ≥ 0 I i =1 V (t 0 ) ≤ 0 ∧ mit einer strikten U ngleichung für mindestens ein ω ∑ oder V (t 0 ) < 0 ∧ V (t I ) = V (t 0 ) + © Dr. Daniel Sommer ∑ I θ (t i ) × ∆Π T (t i ) ≥ 0 i =1 138 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Lösungsidee: St1(ω1,2)=90 B(t1,t2)=1/1,1 St0=100 B(t0,t2)=(1/1,1)² Mehr-PeriodenModell © Dr. Daniel Sommer St1(ω3,4)=120 B(t1,t2)=1/1,1 . St2(ω1)=80 B(t2,t2)=1 St2(ω2)=105 B(t2,t2)=1 St2(ω3)=100 B(t2,t2)=1 St2(ω4)=140 B(t2,t2)=1 Definition AD-Security: Wertpapier, das in genau einem der 4 Zustände der Welt, ω1 … ω4, eine Auszahlung von einer Konsumeinheit liefert. Bewertung AD-Security: Konstruiere für jede AD-Security eine selbstfinanzierende, duplizierende Portfoliostrategie aus Aktie und Bond. Marktvollständigkeit: Wenn für jede AD-Security eine selbstfinanzierende, duplizierende PF-Strategie existiert, ist das Marktmodell vollsändig. 139 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Lösungsidee: St1(ω1,2)=90 B(t1,t2)=1/1,1 St0=100 B(t0,t2)=(1/1,1)² Mehr-PeriodenModell St1(ω3,4)=120 B(t1,t2)=1/1,1 . St2(ω1)=80 B(t2,t2)=1 St2(ω2)=105 B(t2,t2)=1 St2(ω3)=100 B(t2,t2)=1 St2(ω4)=140 B(t2,t2)=1 Beispiel zur Bewertung AD-Security: Für den roten Zustand der Welt, ω1, sind folgende Gleichungssysteme zu lösen: S 80 1 θ t 2 (ω1, 2 ) 1 × B = 105 1 θ ω ( ) t 2 1, 2 0 S 90 10 11 θ t1 90 × θ tS2 (ω1, 2 ) + 10 11× θ tB2 (ω1, 2 ) × B = 0 120 10 11 θ t1 © Dr. Daniel Sommer 140 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Lösungsidee: St1(ω1,2)=90 B(t1,t2)=1/1,1 St0=100 B(t0,t2)=(1/1,1)² Mehr-PeriodenModell St1(ω3,4)=120 B(t1,t2)=1/1,1 . St2(ω1)=80 B(t2,t2)=1 St2(ω2)=105 B(t2,t2)=1 St2(ω3)=100 B(t2,t2)=1 St2(ω4)=140 B(t2,t2)=1 Beispiel zur Bewertung AD-Security: Für den roten Zustand der Welt, ω1, ergibt sich damit der aus der selbstfinanzierenden Duplizierungsstrategie abgeleitete Wert der zugehörigen AD-Security zu: θ tS PVADt0 (ω1 ) = (100 100 121)× B1 θ t 1 © Dr. Daniel Sommer 141 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Zusammenhang zwischen AD-Preisen und Arbitragefreiheit bei vollständigem Markt: Mehr-PeriodenModell Zusammenhang 1: Ergibt sich aus der selbstfinanzierenden Duplizierungsstrategie für mindestens eine ADSecurity ein Wert kleiner oder gleich Null, so ist das Marktmodell nicht arbitragefrei. Gleiche Aussage: Existiert keine Arbitragemöglichkeit, so sind die aus den . jeweiligen sebstfinanzierenden Duplizierungsstrategien abgeleiteten Werte der AD-Securities alle strikt positiv. Beleg: Die selbstfinanzierenden Duplizierungsstrategien für diejenigen AD.Securities, die zu Werten kleiner oder gleich Null führen, sind bereits Arbitragemöglichkeiten. © Dr. Daniel Sommer 142 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Zusammenhang zwischen AD-Preisen und Arbitragefreiheit bei vollständigem Markt: Mehr-PeriodenModell Zusammenhang 2: Gibt es keine Arbitragemöglichkeiten, so ist für jede AD-Security der aus selbstfinanzierenden Duplizierungsstrategien abgeleitete Wert eindeutig. Gleiche Aussage: Gibt es mindestens eine AD-Security, für die es unterschiedliche aus selbstfinanzierenden Duplizierungsstrategien abgeleitete Werte gibt, so gibt es Arbitragemöglichkeiten. . Beleg: Gehe die selbstfinanzierende Duplizierungsstrategie, die die höhere Anfangsinvestition erfordert short und die mit der geringeren Anfangsinvestition long. Dies ist ein Arbitragemöglichkeit, da der Wert dieses Portfolios heute negativ ist, es aber ausschließlich zu nicht-negativen Auszahlungen in der Zukunft kommt. © Dr. Daniel Sommer 143 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Zusammenhang zwischen AD-Preisen und Arbitragefreiheit bei vollständigem Markt: Mehr-PeriodenModell Zusammenhang 3: Sind die aus den jeweiligen sebstfinanzierenden Duplizierungsstrategien abgeleiteten Werte der AD-Securities alle strikt positiv, so existiert keine Arbitragemöglichkeit. Gleiche Aussage: Existiert eine Arbitragemöglichkeit, so ist für mindestens eine der AD-Securities der aus der jeweiligen sebstfinanzierenden Duplizierungsstrategie abgeleiteten Werte kleiner oder gleich Null. . Beleg: Jede nicht-negative Zahlung in der Zukunft läßt sich eindeutig als Linearkombination von AD-Securities mit positiven Koeffizienten schreiben. Da die Werte aller ADSecurities strikt positiv sind, hat jede strikt positive Zahlung einen strikt positiven Wert, eine Zahlung von Null einen Wert von Null. Damit ist die Existenz von Arbitragemöglichkeiten ausgeschlossen. © Dr. Daniel Sommer 144 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Zusammenhang zwischen AD-Preisen und Wahrscheinlichkeitsmaßen: Wir verallgemeinern die für die AD-Securities eingeführte Notation wie folgt: Mehr-PeriodenModell : Bewertung und Erwartungswertbildung PV 1(s, A; t , B ); s ≤ t , A ∈ Fs , B ∈ Ft A: Zum Zeitpunkt s bekanntes Ereignis B:.Zum Zeitpunkt t bekanntes Ereignis PV1(s,A;t,B): Wert einer Zahlung von einer „Konsumeinheit“ zum Zeitpunkt t bei Eintritt von Ereignis B ermittelt zum Zeitpunkt s im Ereignis A. Speziell: PV 1(t 0 , Ω; t 2 , ω1 ) = PVADt0 (ω1 ) © Dr. Daniel Sommer 145 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Beispiele: St1(ω1,2)=90 B(t1,t2)=1/1,1 Mehr-PeriodenModell : Bewertung und Erwartungswertbildung St0=100 B(t0,t2)=(1/1,1)² St1(ω3,4)=120 B(t1,t2)=1/1,1 . A = {ω 1 , ω 2 }; B = {ω 3 , ω 4 } St2(ω1)=80 B(t2,t2)=1 St2(ω2)=105 B(t2,t2)=1 St2(ω3)=100 B(t2,t2)=1 St2(ω4)=140 B(t2,t2)=1 PV 1(t1 , A ; t 2 , ω 3 ) = 0 PV 1(t 0 , ω 3 ; t 2 , ω 3 ) = nicht definiert PV 1(t 0 , Ω ; t 2 , ω 1 ) = 8 121 2 PV 1(t1 , B ; t 2 , ω 3 ) = 11 © Dr. Daniel Sommer 146 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Martingal St1(ω1,2)=90 B(t1,t2)=1/1,1 Mehr-PeriodenModell : Bewertung und Erwartungswertbildung St0=100 B(t0,t2)=(1/1,1)² St1(ω3,4)=120 B(t1,t2)=1/1,1 . St2(ω1)=80 B(t2,t2)=1 St2(ω2)=105 B(t2,t2)=1 St2(ω3)=100 B(t2,t2)=1 St2(ω4)=140 B(t2,t2)=1 Wie zuvor gilt auch im Mehrperiodenmodell: 1 B (t 0 ; t 2 ) ∑ 4 i =1 PV 1(t 0 , Ω ; t 2 , ω i ) = 1 PVD ( t 0 ; t 2 ) = B (t 0 ; t 2 ) × Ε Q [D (t 2 ; ω • ) ] Läßt sich der Preis des Derivates auch zum Zeitpunkt t1 auf den Ereignissen A und B als Erwartungswert der Endauszahlung darstellen? © Dr. Daniel Sommer 147 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Martingal MehrPeriodenModell : PVD ( t1 , A ; t 2 ,ω • ) = 1 PV 1(t 0 , Ω ; t1 , A ) ∑ 2 i =1 PV 1(t 0 , Ω ; t 2 ,ω i )× D ( t 2 ; ω i ) speziell für D ( t 2 ; ω • ) ≡ 1 1 PV 1(t 0 , Ω ; t1 , A ) ∑ 2 i =1 PV 1(t 0 , Ω ; t 2 ,ω i ) = B ( t1 , A ; t 2 ) damit Bewertung und Erwartungswertbildung PV 1(t 0 , Ω ; t1 , A ) = . 1 B ( t1 , A ; t 2 ) ∑ 2 i =1 PV 1(t 0 , Ω ; t 2 ,ω i ) damit PVD ( t1 , A ; t 2 ,ω • ) = B ( t1 , A ; t 2 ) × = B ( t1 , A ; t 2 ) × ∑ ∑ PV 1(t 0 , Ω ; t 2 ,ω i ) 2 i =1 2 i =1 ∑ 2 i =1 PV 1(t 0 , Ω ; t 2 ,ω i ) × D( t 2 ;ω i ) q( ω i | A ) × D ( t 2 ; ω i ) = B ( t1 , A ; t 2 ) × E Q [D ( t 2 ; ω • ) | A ] ACHTUNG: Im Folgenden nutzen wir, daß Zinsen deterministisch sind. © Dr. Daniel Sommer 148 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Martingal Martingal: Ein an die Filtration F adaptierter stochastischer Prozeß X heißt Martingal unter dem Maß Q, wenn gilt: Mehr-PeriodenModell : Bewertung und Erwartungswertbildung [ ] X ti = E Q X t j | Fti ; i ≤ j Beobachtung: Unter dem aus den Preisen der . AD-Assets abgeleiteten Wahrscheinlichkeitsmaß Q sind die Prozesse der Terminpreise aller gehandelten Wertpapiere Martingale. Es gilt: D( t 2 ;ω• ) PVD( t1 , Ai ; t 2 ,ω• ) = EQ Ai B( t1 ; t 2 ) B( t 2 ; t 2 ) ∀Ai ∈ Ft1 oder allgemeiner PVD( t j −1 , Ai ; t J ,ω• ) B( t j −1 ; t J ) © Dr. Daniel Sommer PVD( t j ,Ck ; t J ,ω• ) = EQ Ai B ( t ; t ) j J ∀Ai ∈ Ft j−1 ; Ck ∈ Ft j 149 … wie man NoNo-Arbitrage und Duplikation in dynamischen Märkten nutzt Interpretation Das aus den Preisen der AD-Securities abgeleitete Wahrscheinlichkeitsmaß Q ist das Martingalmaß für die Terminpreisprozesse aller gehandelten Wertpapiere. In einem vollständigen und arbitragefreien Wertpapiermarktmodell ist dieses Maß eindeutig, weil die aus duplizierenden und selbstfinanzierenden Handelsstrategien abgeleiteten Preise aller AD-Securities eindeutig sind. Mehr-PeriodenModell : . Bewertung und Erwartungswertbildung Unter dem Martigalmaß gilt: Die erwartete Rendite aller gehandelten Wertpapiere ist gleich und entspricht in jeder Periode dem „risikofreien“ Periodenzinssatz: e © Dr. Daniel Sommer ( rti −1 t j − t j −1 ) = PVD ( t j ; ω • ) = EQ Ai B( t j −1 ; t J ) PVD ( t j −1 , Ai ; t J ,ω • ) B( t j ; t J ) ∀ Ai ∈ Ft j −1 150 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert e µ∆t − d p1 = u−d e − r∆t Konstruktionsverfahren: e r∆t − d u−d PVADt0(ω1)= St0 − r∆t B(t0,t1)= e u − e µ∆ t p2 = u−d . 2-PeriodenModell PVADt1(ω1;ω1)=1 St1(ω1)=St0u B(t1,t1)=1 PVADt1(ω1;ω2)=0 St1(ω2)= St0d B(t1,t1)=1 Beobachtung 1: Unter dem physischen Wahrscheinlichkeitsmaß P ergibt sich für die erwartete Rendite der Aktie: St u St d µ∆t p1 × 0 S t0 + p2 × 0 S t0 =e Da µ beliebig ist, gilt unter dem aus den Preisen der AD-Securities abgeleiteten W-Maß Q: q1 × © Dr. Daniel Sommer S t0 u S t0 + q2 × St0 d S t0 = e r∆t 151 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Wahl von u und d : Folgende Wahl von u und d erlaubt es, mit wachsender Genauigkeit eine vorgegebene Varianz der Aktienkursrendite σ2 im Modell abzubilden: σ ∆t −σ ∆ t Konstruktionsverfahren: u =e denn: p1u 2 + p 2 d 2 − [ p1u + (1 − p1 )d ]2 σ = lim ∆ t → 0 ∆t 2 . 2-PeriodenModell ; d =e e µ∆t (u + d ) − ud − e 2 µ∆t = lim ∆ t → 0 ∆t ( ) e µ∆ t 2 + σ 2 ∆ t − 1 − e 2 µ∆ t = lim ∆ t → 0 ∆t 2 e µ∆ t − 1 − e 2 µ∆ t = lim + e µ∆ t σ 2 ∆ t → 0 ∆t © Dr. Daniel Sommer 152 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Beobachtung 2: Bei der gegebenen Wahl von u und d ist das 2-Perioden-Modell arbitragefrei, solange die Zinsen nicht negativ sind und die Aktienkursentwicklung mit Unsicherheit behaftet, d.h., σ positiv ist. Konstruktionsverfahren: 2-PeriodenModell © Dr. Daniel Sommer Beobachtung 3: Da µ in der vorangegangenen Rechnung beliebig war, gilt auch unter dem aus . Preisen der AD-Securities abgeleiteten Martinden galmaß, daß das Modell bei der vorgegebenen Wahl von u und d in der Lage ist, die vorgegebene Varianz der Akienkursrendite für ∆t 0 mit beliebiger Genauigkeit zu treffen. D.h., der Wechsel des W-Maßes ändert in diesem Modell die erwartete Rendite, nicht aber die Schwankung der Rendite des Aktienkurses. 153 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Ein Mehr-Perioden-Modell erhält man durch Aneinanderreihung von 2-Perioden-Modellen: St1(ω1,2)=St0u Konstruktionsverfahren: B(t1,t2)= Mehr-PeriodenModell © Dr. Daniel Sommer e − r∆t St2(ω2)= St0ud= St2(ω3) B(t2,t2)=1 St0 − r 2 ∆t B(t0,t2)= e . St2(ω1)= St0uu B(t2,t2)=1 St1(ω3,4)= St0d B(t1,t2)= e − r∆t St2(ω4)= St0dd B(t2,t2)=1 Beachte: Das Konzept, daß ein Pfad durch den Baum einen Zustand der Welt repräsentiert, ist auch hier nach wie vor gültig, auch wenn der Aktienkurs zu einem Zeitpunkt nur von der Anzahl, nicht aber von der Reihenfolge der up- und downmoves abhängt. 154 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Vorgehensweise: Die Bewertung erfolgt durch rekursive Erwartungswertbildung über den Zahlungsstrom der Option unter dem Martingalmaß und Diskontierung unter dem „risikofreien“ Zinssatz: Bewertung Europäischer Optionen St1(ω1,2)=St0u . St0 − r 2 ∆t B(t0,t2)=e B(t1,t2)= e − r∆t St1(ω3,4)= St0d − r∆t B(t1,t2)= e [ Ct0 (Ω) = B(t 0 ; t1 ) × E Q Ct1 Ft0 ] Ct2(ω1)= [St0uu-K]+ St2(ω1)= St0uu B(t2,t2)=1 Ct2(ω2,3)= [St0-K]+ St2(ω2,3)= St0 B(t2,t2)=1 Ct2(ω4)= [St0dd-K]+ St2(ω4)= St0dd B(t2,t2)=1 [ ] [C F ] Ct1 (ω1 , ω 2 ) = B (t1 ; t 2 ) × E Q Ct 2 Ft1 Ct1 (ω3 , ω 4 ) = B(t1 ; t 2 ) × E Q © Dr. Daniel Sommer t2 t1 155 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Vorgehensweise: Die Bewertung erfolgt durch rekursive Erwartungswertbildung über den Zahlungsstrom der Option unter dem Martingalmaß und Diskontierung unter dem „risikofreien“ Zinssatz: Bewertung Amerikanischer Optionen Ct2(ω1)= [K-St0uu]+ St2(ω1)= St0uu B(t2,t2)=1 St1(ω1,2)=St0u . St0 − r 2 ∆t B(t0,t2)=e B(t1,t2)= e − r∆t Ct2(ω2,3)= [K-St0]+ St2(ω2,3)= St0 B(t2,t2)=1 St1(ω3,4)= St0d − r∆t B(t1,t2)= e [ [ ] Pt0 (Ω) = max B (t 0 ; t1 ) × E Q Pt1 Ft0 ; K − S t0 Ct2(ω4)= [K-St0dd]+ St2(ω4)= St0dd B(t2,t2)=1 ] [ ) = max [B ( t ; t [ [P ] ] F ]; K − S ] Pt1 ( ω 1 ,ω 2 ) = max B ( t1 ; t 2 ) × E Q Pt 2 Ft1 ; K − S t1 Pt1 ( ω 3 ,ω 4 © Dr. Daniel Sommer 1 2 )× E Q t2 t1 t1 156 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Vorgehensweise: Berechne die duplizierende, selbstfinanzierende Portfoliostrategie für die Option: C (ω ) t1 1,2 St1(ω1,2)=St0u B(t1,t2)= e − r∆t Options-Delta und OptionsHedgingstrategie St0 − r 2 ∆t B(t0,t2)=e . Ct1(ω3,4) St1(ω3,4)= St0d − r∆t B(t1,t2)= e θ tS1 = C t1 ( ω 1 , 2 ) − C t 1 ( ω 3 , 4 ) S t1 ( ω 1 , 2 ) − S t1 ( ω 3 , 4 ) = ∆ C t1 ∆ S t1 Interpretation: Der Aktienanteil an der duplizierenden, selbstfinanzierenden Portfoliostrategie entspricht der „Ableitung“ des Optionspreises nach dem Aktienkurs. © Dr. Daniel Sommer 157 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Idee: Berechne den Erwartungswert der diskontierten Zahlungsströme unter dem Martingalmaß Su 6 5 Sdu Sd [ PVCt0 ( St0 ; K ,T ) = B( t 0 ,T ) × E [ST − K ] = B( t 0 ,T ) × + J ( T ,∆t ) J ∑ j > a* u Sdu 4 Sd 2 5 − K u 4 u 3 Sd 4 u 2 0 Sd 5 u 1 0 ] Sd 6 ( ) × q j ( 1 − q ) J − j × u j d J − j S − K j − K K 3 J ( T ,∆t ) J 0 0 J ( T ,∆t ) J × ( qu ) j (( 1 − q )d )J − j × e −r∆tJ − B( t0 ,T ) × K × × q j ( 1 − q ) J − j j >a j > a* j j J ( T ,∆t ) J J ( T ,∆t ) J J− j × ( q∗ ) j 1 − q∗ × q j ( 1 − q ) J − j − B( t0 ,T ) × K × * * j >a j > a j j = S× ∑ = S× ∑ mit 2 − K 6 Sd S Die Bewertungsformel für Europäische Calls im Binomialbaum Su ∗ ∑ * ( ) ∑ ∗ u a d J −a S = K © Dr. Daniel Sommer 158 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Idee: Betrachte im Binomialmodell die Situation ∆t 0, wobei die Varianz des Logarithmus des Aktienkurses über einem beliebigen Zeitintervall [0;t], d.h. σ²t, konstant gehalten wird. PVCt (St ; K , T ) = B(t0 , T ) × E[[ST − K ]+ ] 0 Die Bewertungsformel für Europäische Calls im Grenzwert für stetige Zeit J ( ) − B ( t , T ) × K × ∑ ∑ j × q (1 − q) × (1 − B(a ; q , J (T , ∆t )))− B(t , T ) × K × (1 − B(a ; q, J (T , ∆t ))) J (T , ∆t ) J = St0 × = St0 j >a * ∗ × (q∗ ) j 1 − q∗ j J (T , ∆t ) J− j 0 ∗ j J− j j > a* ∗ 0 Wegen des Zentralen Grenzwertsatzes konvergieren binomialverteilte Zufallsvariablen in Verteilung gegen normalverteilte Zufallsvariabeln St0 St 0 1 1 ln ln + σ 2T − σ 2T K × B(t0 , T ) 2 K × B(t 0 , T ) 2 St0 × N − K × B(t0 , T ) × N σ T σ T kumulierte Binomialverteilung an der Stelle a mit ErfolgswahrB a; p, n : scheinlichkeit p und n Versuchen ( N(x) : © Dr. Daniel Sommer 0 ) kumulierte Standardnomalverteilung an der Stelle x 159 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Delta: Marginale Änderung des Optionspreises bei marginaler Erhöhung des Aktienkurses: bei Calls positiv, bei Puts negativ. Gamma: Marginale Änderung des Deltas bei marginaler Erhöhung des Aktienkurses: bei Calls und Puts positiv. Optionspreissensitivitäten: Die „Griechen“ Vega: Marginale Änderung des Optionspreises bei marginaler Erhöhung der Volatilität (d.h. Varianz oder Standardabweichung) der Aktienkursrendite: . bei Calls und Puts positiv. Rho: Marginale Änderung des Optionspreises bei marginaler Erhöhung des Zinssatzes: bei Calls positiv, bei Puts negativ. Theta: Marginale Änderung des Optionspreises bei marginaler Reduzierung der Restlaufzeit: bei Calls negativ, bei Puts i.d.R. negativ, aber ggf. positiv bei ITM Puts. © Dr. Daniel Sommer 160 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Portfolio-Preis Portfolio-Vega 35 20 30 15 20 Vega Preis 25 15 10 10 5 5 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Delta Portfolio-Theta 0,8 0 -1 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 0,6 -2 Theta 1 Delta Die Griechen für Standard Calls 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 0,4 0,2 -3 -4 -5 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -6 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Gam m a Portfolio-Rho 0,03 0,02 Rho Gamma 0,025 0,015 0,01 0,005 0 © Dr. Daniel Sommer 35 30 25 20 15 10 5 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Aktienkurs Aktienkurs 161 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Portfolio-Preis Portfolio-Vega 35 20 30 15 20 Vega Preis 25 15 10 10 5 5 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Delta Portfolio-Theta 0 -0,2 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 2 1 Theta -0,4 Delta Die Griechen für Standard Puts 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -0,6 -0,8 0 -1 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -2 -3 -1 -4 -1,2 -5 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Gam m a Portfolio-Rho 0,03 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -10 0,02 0,015 Rho Gamma 0,025 0,01 0,005 -20 -30 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Aktienkurs © Dr. Daniel Sommer -40 Aktienkurs 162 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Portfolio-Vega 35 6 30 4 25 2 20 Vega Preis Portfolio-Preis 15 10 5 -8 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -10 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Delta Portfolio-Theta 1,2 15 10 0,8 Theta Delta 1 0,6 0,4 0,2 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 0 Aktienkurs Portfolio-Gam m a Portfolio-Rho 0,2 Rho 0,1 0,05 0 -0,05 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -0,1 Aktienkurs 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -10 Aktienkurs Gamma 5 -5 0 0,15 © Dr. Daniel Sommer -4 -6 0 Die Griechen für Call Spreads (kurze Laufzeit) 0 -2 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 4 3 2 1 0 -1 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -2 -3 -4 Aktienkurs 163 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Portfolio-Preis Portfolio-Ve ga 35 30 30 25 20 20 Vega Preis 25 15 10 10 5 5 0 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Delta Portfolio-Theta 1,5 2 1 0 0 -0,5 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Theta 0,5 Delta Die Griechen für long Straddles 15 -2 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -4 -6 -1 -1,5 -8 Aktienkurs Aktienkurs 0,1 30 0,08 20 0,06 10 0,04 0,02 0 -10 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -20 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Aktienkurs © Dr. Daniel Sommer Portfolio-Rho Rho Gamma Portfolio-Gam m a -30 Aktienkurs 164 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Portfolio-Preis Portfolio-Vega 12 14 10 12 10 Vega Preis 8 6 4 6 4 2 2 0 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Delta Portfolio-Theta 1 2 0 -2 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 0 -0,5 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Theta 0,5 Delta Die Griechen für long Strangles 8 -4 -6 -1 -8 -1,5 -10 Aktienkurs Aktienkurs 15 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 10 5 0 -5 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Aktienkurs © Dr. Daniel Sommer Portfolio-Rho Rho Gamma Portfolio-Gam m a 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -10 Aktienkurs 165 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Portfolio-Preis Portfolio-Vega 3 5 2 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 0 -1 -3 -10 -20 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Delta 5 4 3 Theta 0,3 0,2 0,1 0 -0,1 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 Portfolio-Theta 2 1 0 -1 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -2 Aktienkurs Was ist falsch? Aktienkurs Portfolio-Gamm a Portfolio-Rho 0,08 10 5 0,04 0,02 Rho Gamma 0,06 0 0 -5 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -0,02 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -10 -0,04 -0,06 -15 Aktienkurs © Dr. Daniel Sommer -5 -15 -2 Delta Die Griechen für long Butterflyspreads 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Vega Preis 1 Aktienkurs 166 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Portfolio-Vega 3 6 2,5 4 2 2 1,5 Vega Preis Portfolio-Preis 1 -4 0,5 -6 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -8 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Delta Portfolio-Theta 0,2 2 0,15 1,5 1 Theta 0,1 Delta Die Griechen für long Butterflyspreads 0 -2 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 0,05 0 -0,05 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 0,5 0 -0,5 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -1 -0,1 -1,5 Aktienkurs Richtig! Aktienkurs 0,02 0,015 0,01 0,005 0 -0,005 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -0,01 -0,015 -0,02 Aktienkurs © Dr. Daniel Sommer Portfolio-Rho 4 2 Rho Gamma Portfolio-Gamm a 0 -2 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -4 -6 Aktienkurs 167 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Portfolio-Vega 10 2 8 1 6 0 Vega Preis Portfolio-Preis 4 2 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -2 0 -2 -1 -3 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -4 Aktienkurs Portfolio-Delta Portfolio-Theta 1,5 150 1 100 0 -0,5 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Theta 0,5 Delta Welche Position hat der Händler? Aktienkurs 50 0 -50 -1 -1,5 -100 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Gam m a Portfolio-Rho 1,5 0,3 0,2 0,1 0,5 Rho Gamma 1 0 -0,5 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 0 -0,1 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -0,2 -0,3 -1 -0,4 Aktienkurs © Dr. Daniel Sommer 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Aktienkurs 168 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Portfolio-Vega 40 14 30 12 20 10 10 8 0 -10 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Vega Preis Portfolio-Preis -20 6 4 2 -30 0 -2 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -40 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Delta 0 -0,2 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Theta -0,4 Delta Was ist falsch? Portfolio-Theta -0,6 -0,8 -1 -1,2 -1,4 2 1 0 -1 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -2 -3 -4 -5 -6 Aktienkurs Aktienkurs Portfolio-Gam m a Portfolio-Rho 0,04 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -10 0 -0,02 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -0,04 -0,06 Rho Gamma 0,02 -20 -30 -0,08 -0,1 -40 Aktienkurs © Dr. Daniel Sommer Aktienkurs 169 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Portfolio-Preis: Delta-neutral Portfolio-Vega 1 14 12 10 0,6 Vega Preis 0,8 0,4 0,2 8 6 4 2 0 -2 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 Aktienkurs Portfolio-Delta: Delta-neutral Portfolio-Theta: Delta-neutral 1 0 -1 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 0,8 -2 0,6 Theta Delta Wie man den Fehler nutzen kann Aktienkurs 0,4 0,2 -3 -4 -5 0 -6 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -7 Aktienkurs Aktienkurs 0,04 1 0,02 0,8 0 -0,02 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -0,04 0,6 0,4 -0,06 0,2 -0,08 0 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -0,1 Aktienkurs © Dr. Daniel Sommer Portfolio-Rho: Delta-neutral Rho Gamma Portfolio-Gamm a Aktienkurs 170 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Idee: Betrachte das Theta eines delta-neutralen Portofolios Das delta-neutrale Portfolio ist wie folgt zusammengesetzt: ökonomische Interpretation Kauf des ursprünglichen Options-Portfolios PF und Finanzierung auf Kredit für eine Laufzeit kleiner der Laufzeit der Optionen Kauf von Aktien in der Anzahl des negativen Deltas von PF und Finanzierung auf Kredit für eine Laufzeit kleiner der Laufzeit der Optionen Zusammensetzung und Wert des delta-neutalen Portfolios: PVPF ∆neutral t = ∂PVPF × St PVPF t ∂PVPF ∂ S PVPF t − × B (t , T ) − × St + × B (t , T ) = 0 B (t , T ) ∂ S B ( t , T ) 1 424 3 123 14 4244 3 const . © Dr. Daniel Sommer const . const . 171 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Das Thea des delta-neutralen Portfolios ergibt sich zu: ∂PVPF∆neutralt = ∂t ökonomische Interpretation ∂PVPF t ∂ × St ∂PVPFt S4 1 4∂2 3 × St ∂PVPFt PVPFt const. ∂ S −r× × B(t , T ) − +r× × B(t , T ) = ∂t B(t , T ) ∂ t B ( t , T ) 1442443 123 14 4244 3 const. =0 const. ∂PVPFt ∂PVPFt − r × PVPFt − × St ∂t ∂S Arbitragefreiheit erfordert, daß gilt: ∂PVPF ∆ neutral t = ∂t ∂PVPF t ∂ PVPF t ∂ 2 PFt − r × PVPF t − × St ∝ − ∂t ∂S ∂S t2 © Dr. Daniel Sommer 172 … wie man ein Bewertungsmodell für Optionen konstruiert Idee: Nutze Verstoß gegen die Put-Call-Parität Portfolio-Preis 30 20 10 Preis Wie man den Fehler auch nutzen kann 40 0 -10 20 23 26 29 32 35 38 41 44 47 50 53 56 59 62 65 68 71 74 77 80 -20 -30 -40 Aktienkurs © Dr. Daniel Sommer 173 Modul IV In diesem Modul wird diskutiert • wie man einen Überblick über die Welt der exotischen Optionen gewinnen kann, Besondere Bewertungsalgorithmen: • ob und wie man einige exotische Optionen in den bisher diskutierten Modellen bewerten kann, Exotische Optionen und Dividenden • welche besonderen Charakteristika bestimmte exotische Optionen aufweisen und welche Konsequenzen dies für das Hedging hat, • wie man Dividenden in das bisherige Bewertungsmodell einbauen kann. © Dr. Daniel Sommer 174 … wie man einen Überblick über exotiexotische Optionen gewinnen kann DigitalOptionen Cash-Or-Nothing Asset-Or-Nothing von expliziten Schranken abhängig von Optimalitätskriterien abhängig Versuch einer Klassifizierung Achtung: Jede Klassifizierung ist unvollständig! pfadabhängige Optionen von Kursdurchschnitt abhängig (Asian Options) von Kursextrema abhängig (Lookback Options) exotische Optionen Forward-Start/ Cliquet/ Reverse Cliquet/ Napoleon Spread zwischen zwei Assets korrelationsabhängige Optionen best/worst-of (Rainbow) Optionen Outperformance Optionen Quanto Optionen pfad- und korrelationsabhängige Optionen © Dr. Daniel Sommer Outside-Barrier Optionen Himalaya Optionen 175 … wie man einen Überblick über exotiexotische Optionen gewinnen kann Barrier up/down-and-in/out Continuous/Discrete Monitoring von expliziten Schranken abhängig Partial/Window/Double Barriers Parisian Option Range accruals: Hamster etc. pfadabhängige Optionen im Detail pfadabhängige Optionen von Optimalitätskriterien abhängig Simple/Complex Chooser von Kursdurchschnitt abhängig Geom. /Arithm. Avg. Rate von Kursextrema abhängig max/min Rate Option-on-Option (Compund) Geom. /Arithm. Avg. Strike max/min Strike Forward-Start/(Reverse)Cliquet/Napoleon © Dr. Daniel Sommer 176 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Payoff eines Cash-or-Nothing Call: Payoff eines Cash-or-Nothing Put: Europäische Digitaloptionen Payoff eines Asset-or-Nothing Call: Payoff eines Asset-or-Nothing Put: © Dr. Daniel Sommer 177 … was man über Chrakteristika und Bewertung sagen kann Cash-or-Nothing Call Hedge-Portfolio für CON-Call in der Nähe des Strikepreises K2 ist nicht beherrschbar, Gamma geht gegen Unendlich, daher Hedging und Bewertung in der Praxis über Call-Spreads. Europäische Digitaloptionen CallSpread . Payoff K2-K1 K1 ST K2 CON-Call Kauf: C(K1,T,E); Verkauf: C(K2,T,E) © Dr. Daniel Sommer 178 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Payoff Up-and-In Barrier Call: Su 6 Su 5 Sdu Sdu B Sd S Europäische Pfadabhängige Optionen: Barrier-Optionen 4 u Sd 2 5 − K u 4 − K 0 − K 0 K Sd 3 u 3 Sd 4 u 2 0 Sd 5 u 1 0 Sd 6 0 0 Payoff Up-and-Out Barrier Call: Su 6 S 0 0 5 Sdu Sd © Dr. Daniel Sommer 2 − K 6 B 2 u 4 Sd 2 u 4 K Sd 3 u 3 Sd 4 u 2 0 Sd 5 u 1 0 Sd 6 0 0 179 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Bewertung von Barrier Optionen: Die Bewertung von Out-Barrier-Optionen kann im Binomialbaum durch Rückwärtsinduktion erfolgen. Dabei wird der Wert der Option jeweils bei Berühren der Barriere auf Null gesetzt. Europäische Pfadabhängige Optionen: Barrier-Optionen Zur Bewertung von In-Barrier-Optionen kann man die Tatsache nutzen, daß für sonst gleiche Optionstypen In-Barrier-Option plus Out-Barrier-Option = Standard-Option ist. Beachte aber folgende Probleme bei der Bewertung von Barrier-Optionen im Baum: Fehlbewertung und schlechte Konvergenzeigenschaften der Bewertung im Baum, falls die Barriere nicht auf Knoten des Baumes fällt. Fehlbewertung und schlechte Konvergenzeigenschaften, falls die Optionsdefinition eine kontinuierliche Beobachtung der Barriere verlangt. © Dr. Daniel Sommer 180 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Veranschaulichung der Fehlbewertung von Barrier Optionen und der schlechten Konvergenzeigenschaften des Binomialmodells bei nicht auf den Baumknoten liegenden Barrieren: Europäische Pfadabhängige Optionen: Barrier-Optionen © Dr. Daniel Sommer 181 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Hedging von Barrier Optionen: Europäische Pfadabhängige Optionen: Barrier-Optionen Aufgrund der Diskontinuität im Preis an der Barriere sind Barrier-Optionen schwieriger zu hedgen als Standard-Optionen (sehr hohes Gamma in der Nähe der Barriere). Besonders problematisch bei Up-and-Out Calls und Down-and-Out Puts. Weniger bedeutsam bei Downand-Out/In Call oder Up-and-Out/In Put. (Warum?) Praktische Abhilfe: Verschiebung der Barriere und Überhedging der Optionen (Wohin?) Statisches Hedging © Dr. Daniel Sommer 182 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Statisches Hedging von Barrier Optionen: Methode von Derman, Egerer, Kani (1995) Europäische Pfadabhängige Optionen: Barrier-Optionen © Dr. Daniel Sommer 183 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Partial-/Window-, Double-Barrier und Parisian Options: Partial-/Window-Barriers: Europäische Pfadabhängige Optionen: Barrier-Optionen Die Barriere-Bedingung gilt nur für einen Teil der Laufzeit der Option, der entweder am Anfang oder Ende der Laufzeit (Partial) oder in irgendeinem Fenster zwischen Beginn und Ende der Laufzeit (Window) liegt. Double-Barriers: Es gibt eine obere und eine untere Schranke. Überqueren oder Berühren einer der beiden Schranken genügt, um die mit der Barriere verbundenen Konsequenzen (In/Out) auszulösen. © Dr. Daniel Sommer 184 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Partial-/Window-, Double-Barrier und Parisian Options: Parisians: Europäische Pfadabhängige Optionen: Barrier-Optionen © Dr. Daniel Sommer Es genügt nicht, die Barriere zu einem einzigen Zeitpunkt zu berühren oder zu überqueren. Um die damit verbundenen Konsequenzen auszulösen, muß sich der Aktienkurs während eines vorher festgelegten Mindestzeitraums laufend jenseits der Barriere aufhalten. Die „Uhr“ beginnt jedesmal von vorne zu laufen, wenn die Barriere überschritten wird, bis entweder der Fälligkeitstermin der Option erreicht ist oder sich der Kurs der Aktie für ein Zeitintervall von mindestens der vorgeschriebenen Länge dauerhaft jenseits der Barriere aufgehalten hat. 185 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Hamster, Hase, Boost: Su 6 5 Sdu S Europäische Pfadabhängige Optionen: Range Accrual Options Sd 2 u 4 Sd 3 u 3 Sd 4 u 2 Sd 5 u 1 Sd 6 Hamster: B B d u Am Ende der Laufzeit wird für jeden Handelstag der Laufzeit, an dem der Aktienkurs innerhalb der Schranken lag eine Geldeinheit gezahlt. Hase: Am Ende der Laufzeit wird für jeden Handelstag der Laufzeit, an dem der Aktienkurs außerhalb der Schranken lag eine Geldeinheit gezahlt. Boost: Nur wenn der Kurs während der gesamten Laufzeit innerhalb der Schranken gelegen hat, erfolgt eine Zahlung in vorher festgelegter Höhe. © Dr. Daniel Sommer 186 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Vegaposition beim Hamster Su 6 Vega 5 Sdu S Europäische Pfadabhängige Optionen: Range Accrual Options 2 u 4 Sd 3 u 3 Sd 4 u 2 Sd 5 u 1 Sd 6 Su 6 Vegaposition beim Hasen B d Vega B Sd 2 u 4 Sd 3 u 3 Sd 4 u 2 Sd 5 u 1 Sd 6 < 0 u Vega > 0 Vega < 0 5 Sdu S © Dr. Daniel Sommer Sd > 0 B d Vega B > 0 u Vega < 0 187 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann S Put vorteilhaft Europäische Pfadabhängige Optionen: Chooser Optionen Call vorteilhaft Payoff und Bewertung einer Chooser Option Su 6 0 5 Sdu Sd 2 u 4 Sd 3 u 3 Sd 4 u 2 Sd 5 u 1 Sd 6 K − Sd 4 u 2 Zeitpunkt der Entscheidung zwischen Call und Put Die Bewertung der Chooser Option kann per Rückwärtsinduktion erfolgen: Man bewertet zunächst sowohl Put wie Call. Am Entscheidungszeitpunkt läßt man in jedem Knoten die billigere der beiden Optionen fallen und führt die Bewertung mit der jeweils verbleibenden Option zu Ende. © Dr. Daniel Sommer 188 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Complex und Simple Chooser Option Complex Chooser: Strike und Laufzeit von Put und Call sind unterschiedlich. Europäische Pfadabhängige Optionen: Chooser Optionen Simple Chooser: Strike und Laufzeit von Put und Call sind gleich. Bewertung von Simple Chooser Optionen am und vor dem Auswahltermin PVsimChooser = max[PVC (t ; K , T , E ); PVP (t ; K , T , E )] = max[PVC (t ; K , T , E ); PVC (t ; K , T , E ) − S t + K × B (t , T )] = PVC (t ; K , T , E ) + max[0; K × B(t , T ) − S t ] → PVC (0; K , T , E ) + PVP (0; K × B (t , T ), t , E ) © Dr. Daniel Sommer 189 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Europäische Pfadabhängige Optionen: Compound Optionen S Ausübung unvorteilhaft Ausübung vorteilhaft Payoff und Bewertung eines Call on Call Su 6 5 Sdu 0 Sd 2 u 4 Sd 3 u 3 Sd 4 u 2 Sd 5 u 1 Sd 6 Sdu 5 − K 0 Zeitpunkt der Entscheidung Zeitpunkt der Entscheidung über Ausübung der 1. Option über Ausübung der 2. Option Die Bewertung der Call on Call Option kann per Rückwärtsinduktion erfolgen: Man bewertet zunächst den 2. Call. Am Entscheidungszeitpunkt setzt man in jedem Knoten, in dem der Strike der ersten Option größer als der Wert der 2. Option ist, den Wert des Callon-Call auf Null und führt die Bewertung zu Ende. Weitere Compound Optionen sind: Call-on-Put, Put-on-Put, Puton-Call © Dr. Daniel Sommer 190 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Geometrisches Mittel A g , d (t1 , t n ) := n ∏ n i =1 S ti 1 T A g ,c (t , T ) := exp ln (S t )dt T −t t ∫ Arithmetisches Mittel Europäische Pfadabhängige Optionen: Asiatische Optionen A a , d (t1 , t n ) := 1 n ∑ n i =1 S ti A a ,c (t , T ) := 1 T S t dt t T −t ∫ Asians und Asian-Strikes [ CAsian := max AT•,• − K ;0 [ ] [ PAsian := max K − AT•,• ;0 CAsianStrike := max ST − AT•,• ;0 ] ] [ PAsianStrike := max AT•,• − ST ;0 ] Für die Bewertung von Asiatischen Optionen unter Nutzung von geometrischen Mitteln lassen sich im Black-Scholes-Modell geschlossene Formeln ableiten. Asiatische Optionen auf arithmetische Mittel kann man im Binomialbaum nur unter Einführung einer weiteren Dimension für den aufgelaufenen Mittelwert, durch Monte-Carlo-Simulation oder durch andere numerische Verfahren bewerten. Ein geschlossene Formel existiert im Black-Scholes-Modell nicht. © Dr. Daniel Sommer 191 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Kursextrema M (t , T ) := max Ss s∈[t ,T ] Europäische Pfadabhängige Optionen: Lookback Optionen m(t , T ) := min Ss s∈[t ,T ] Lookbacks und Lookback-Strikes CMLookback := max[M ( t ,T ) − K ;0] PMLookback := max[K − M ( t ,T );0] CmLookbackStrike := max[ST − m( t ,T );0] PmLookbackStrike := max[M ( t ,T ) − ST ;0] Für die Bewertung von Lookback Optionen existieren geschlossene Formeln im Black-Scholes-Modell. Darüber hinaus können sie mit Hilfe der Monte-Carlo Simulation bewertet werden. Wichtig ist wie bei Barrier-Optionen die Häufigkeit der Kursbeobachtung zur Ermittlung des Extremums entlang eines Aktienkurspfades. © Dr. Daniel Sommer 192 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Forward-Start-Option Europäische Pfadabhängige Optionen: Forward-Starts und Cliquets Option wird zum Zeitpunkt t0 abgeschlossen, Laufzeit beginnt aber erst zu einem Zeitpunkt t1>t0. Strike wird erst zum Zeitpunkt t1 als Prozentsatz des dann gültigen Aktienkurses St1 festgelegt. Vorteil: Optionspreis ist unabhängig von der Aktienkursentwicklung und eventuellen Dividendenzahlungen zwsichen t0 und t1. Nachteil: Die zum Zeitpunkt t1 gültige Volatilität muß heute prognostiziert werden. Cliquet-Option Serie von relativ kurz laufenden Forward-Start-Optionen, die jeweils ein bestimmtes Zeitintervall in der Zukunft abdecken. © Dr. Daniel Sommer 193 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Zahlung in Periode i: Europäische Pfadabhängige Optionen: Napoleon t1 Mit B=8% halbjährlich ergibt sich in Periode i=1 eine Zahlung von 7% und in Periode i=2 eine Zahlung von 0%. t2 © Dr. Daniel Sommer 194 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Zahlung am Ende der Laufzeit: Europäische Pfadabhängige Optionen: Reverse Cliquet © Dr. Daniel Sommer Mit X=50% ergibt sich am Ende der Laufzeit eine Zahlung von 11,59% . 195 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Spread-Put-Option [ ( )] Spread-Call-Option [( ) max K − αST1 − ST2 ;0 max α S T1 − S T2 − K ;0 Rainbow-PutOptionen Europäische korrelationsabhängige Optionen [ ( max [K − min (αS )] Rainbow-CallOptionen [ ( );0] max[min(αS ] ] )− K ;0] ) max K − max αST1 ; ST2 ;0 max max αST1 ; ST2 − K ;0 1 T ; ST2 1 T ; ST2 Outperformance-Optionen S 1 S 2 max T1 − T2 ;0 St0 S t0 © Dr. Daniel Sommer [ ] max ST1 − K ;0 ×1 S1 S2 1T >α T2 St0 St0 196 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Quanto-Optionen Idee: Spekulation auf Aktien, die in fremden Währungen gehandelt werden, ohne daß man das Wechselkursrisiko tragen möchte. Europäische korrelationsabhängige Optionen Problem: Wert einer Option auf den Kauf einer IBMAktie in New York hängt nicht nur vom Kurs der IBM-Aktie, sondern auch vom Wechselkurs ab. Lösungsansatz: Unterstelle, daß der Kurs der IBMAktie in New York nicht den US-Dollar-Wert der Aktie, sondern den EUR-Wert der Aktie darstellt und zahle in EUR max[S IBM − NY − EUR − K EUR ;0] Beachte: Der EUR-Wert einer in New York gehandelten Standardoption auf IBM wäre: e EUR × max[S IBM − NY − KUSD ;0] USD © Dr. Daniel Sommer 197 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Aktienkursmodell Europäische korrelationsabhängige Optionen: ein Bewertungsmodell 1 S t10 + ∆t = S t10 exp r − σ 12 ∆t + σε 1 ∆t 2 1 1 = S t10 1 + r − σ 12 ∆t + σε 1 ∆t + σ 12 ({ ε 1 )2 ∆t + o(∆t ) 2 2 =1 ( ) = S t10 1 + r∆t + σε 1 ∆t + o(∆t ) ( ) 1 S t20 + ∆t = S t20 exp r − σ 22 ∆t + σ 2 ε 1 ρ + ε 2 1 − ρ 2 ∆t 2 ( ) ( ) = S t20 1 + r∆t + σ 2 ε 1 ρ + ε 2 1 − ρ 2 ∆t + σ 22ε 1ε 2 ρ 1 − ρ 2 ∆t + o(∆t ) i .i .d . 1; q εi ~ − 1; 1 − q Frage: Welchen Wert hat q, in einem arbitragefreien Modell, wenn q das aus den Preisen der AD-Assets abgeleitete WS-Maß sein soll? © Dr. Daniel Sommer 198 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Idee: Benutze Beobachtung, daß unter dem aus den AD-Preisen abgeleiteten WS-Maß die erwartete Rendite pro Zeiteinheit aller gehandelten Wertpapiere gleich r ist. Definiere Aktienrendite R als: Europäische korrelationsabhängige Optionen: ein Bewertungsmodell [ ] R := r∆t + σ 1 E q [ε 1 ] ∆t + o(∆t ) E q R1 1 = lim =r⇔q= ∆t →0 ∆t → 0 ∆t ∆t 2 lim S ti0 + ∆t S ti0 −1 [ ] E q R2 = ∆t →0 ∆t r∆t + σ 22 E q [ε 1 ]ρ + E q [ε 2 ] 1 − ρ 2 ∆t + σ 22 E q [ε 1 ]E q [ε 2 ]ρ 1 − ρ 2 ∆t + o(∆t ) lim ∆t →0 ∆t 1 =r⇔q= 2 lim ( ) ( ) Ergebnis: Asymptotisch ist q gleich 0,5. Übung: Zeige dies durch direkte Betrachtung der Preise der AD-Assets. © Dr. Daniel Sommer 199 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Beobachtung: Für q = 0,5 gilt Europäische korrelationsabhängige Optionen: ein Bewertungsmodell [ ] ( ) ( [ ]) [ ] ( ) ( [ ]) 2 2 E q R1 − E q R 1 Var R lim = = σ 12 ∆t →0 ∆t ∆t 2 2 E q R2 − E q R2 q 2 Var R lim = = σ 22 ∆t →0 ∆t ∆t q 1 und außerdem [ ] Var [R ]× Var [R ] E [R R ]− E [R ]E [R ] = lim Var [R ]× Var [R ] = E [ε ]E [ε ] (1 − ρ ) + E [ε ]ρ = ρ [ ] cov q R1 ; R 2 lim ρ R ; R = lim ∆t →0 1 2 q 1 ∆t → 0 2 ∆t → 0 q q q 1 1 q 1 q q q 2 2 1 q 2 2 2 q 2 1 Übung: Nachrechnen. © Dr. Daniel Sommer 200 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Bewertungsgitter zum Zeitpunkt mx∆t mit m geradzahlig: ε2 n+2 Europäische korrelationsabhängige Optionen: ein Bewertungsmodell 2 0 -2 -n-2 -n -2 0 2 n ε1 m m m 1 × × Q[− n; n + 2] = 0 , 5 × ( m − ( − n ) ) 0 , 5 × ( m − ( n + 2 ) ) 4 Dabei ist 0,5x(m-j) die Anzahl der Fälle, in denen εi = -1 war. © Dr. Daniel Sommer 201 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Europäische pfad- und korrelationsabhängige Optionen: Outside Barriers © Dr. Daniel Sommer Idee: Das Auszahlungsprofil entspricht dem von Barrier-Optionen. Jedoch hängt die BarrierBedingung nicht von der Kursentwicklung der Aktie ab, die die terminale Auszahlung bestimmt, sondern von der Kursentwicklung einer weiteren Aktie: [ ] max ST1 − K ;0 , falls S t2 die Barrier - Bedingung erfüllt für alle t ∈ [0;T ] bei Out - Optionen für mindestens ein t ∈ [0;T ] bei In - Optionen und stetigem Monitoring 202 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Performance Payoff Aktienkurse Europäische pfad- und korrelationsabhängige Optionen: HimalayaOptionen Zugrunde liegende Portfoliostrategie: Kaufe Portfolio aus N Aktien. In jeder Periode verkaufe die Aktie, die seit Erwerb des Portfolios die beste Performance gezeigt hat. Die Performance des Gesamtportfolios (ohne Berücksichtigung von Zinseffekten) ist dann wie in folgendem Beispiel: © Dr. Daniel Sommer 203 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Payoff-Varianten: Ursprüngliche Himalaya-Strategie hat unter Vernachlässigung von Zinseffekten den Wert Null, da Payoff durch kostenfreie selbstfinanzierende Portfoliostrategie erzeugt werden kann. Betrachte daher Varianten mit positivem Wert: Europäische pfad- und korrelationsabhängige Optionen: HimalayaOptionen Nur die L besten Aktien Mindestperiodenperformance von Null Mindestgesamtperformance von Null Keine Berücksichtigung der Performance der Vorperioden Quelle: Risk 2002, Marcus Overhaus © Dr. Daniel Sommer 204 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Europäische pfad- und korrelationsabhängige Optionen: HimalayaOptionen Quelle: Risk 2002, Marcus Overhaus © Dr. Daniel Sommer 205 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Europäische pfad- und korrelationsabhängige Optionen: HimalayaOptionen Quelle: Risk 2002, Marcus Overhaus © Dr. Daniel Sommer 206 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Europäische pfad- und korrelationsabhängige Optionen: HimalayaOptionen Quelle: Risk 2002, Marcus Overhaus © Dr. Daniel Sommer 207 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Europäische pfad- und korrelationsabhängige Optionen: HimalayaOptionen Quelle: Risk 2002, Marcus Overhaus © Dr. Daniel Sommer 208 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Europäische pfad- und korrelationsabhängige Optionen: HimalayaOptionen Quelle: Risk 2002, Marcus Overhaus Positive Korrelation bei OTM-Himalaya erhöht die Wahrscheinlichkeit eines positiven Payoffs, wohingegen das Risiko einer Verschlechterung wegen des Floors bei Null ohne Bedeutung ist. Umgekehrt erhöht eine negative Korrelation bei ITMHimalayas die Wahrscheinlichkeit von mindestens einem hohen positiven Payoff. Das Risiko, daß der zweite Payoff vollständig ausfällt, ist gering, da beide Aktien tief im Geld sind. © Dr. Daniel Sommer 209 … was man über Charakteristika und Bewertung sagen kann Problemstellung: Geschlossene Formeln sind nur noch in Aunahmefällen verfügbar. Große Anzahl von Aktien macht Baum- und Gitterverfahren im Hinblick auf Komplexität und Rechenzeit prohibitiv teuer. Europäische pfad- und korrelationsabhängige Optionen: Bewertung Lösungsansatz: Monte Carlo Simulation St j K K 1 2 = S t exp r − σ j (t K − t 0 ) + σ j 0 2 k =1 ε 1,t k ε 2 ,t k M ε I ,t k 0 t − t k k −1 i . i . d . 0 0 ~ N ; M M 0 0 I ∑∑ j i =1 λ j ,i ε i ,tk 0 L t k − t k −1 0 0 O L 0 M M t k − t k −1 0 λ1,1 L λ1,I 1 L ρ1,J T M ; Λ×Λ = M O M Λ := M O λ ρ J ,1 L λ J ,I J ,1 L 1 © Dr. Daniel Sommer 210 … wie man Dividenden in das BewerBewertugsmodell einbauen kann Problemstellung: Viele exotische Optionen haben Laufzeiten von mehreren Jahren z.T. mehr als 10 Jahren. Insbesondere bei langen Laufzeiten und bei Amerikanischen Optionen müssen Dividenden im Bewertungsmodell berücksichtig werden. stetige versus diskrete Dividenden Diskrete Dividenden: Die klassische Situation, daß Aktien zu bestimmten Zeitpunkten ex Dividende notieren und ein fester Betrag, unabhängig von der absoluten Höhe des Aktienkurses an die Aktionäre ausgezahlt wird. Der Kurs der Aktie sinkt im Augenblick der ex Dividende-Notierung um den Betrag der Dividende. Stetige Dividenden: Im Aktienbereich nur in bezug auf nicht-dividendengeschützte Indizes sinnvoll. Soll die Tatsache approximieren, daß bei einem breit gestreuten Index (z.B. S&P 500) und quartalsmäßiger Zahlung praktisch immer eine der Aktien Dividenden zahlt. © Dr. Daniel Sommer 211 … wie man Dividenden in das BewerBewertugsmodell einbauen kann stetige versus diskrete Dividenden © Dr. Daniel Sommer Dividendenschutz: Keine Notwendigkeit der Berücksichtigung von Dividenden ergibt sich, wenn der Index „dividendengeschützt“ ist. Dies wird z.B. beim DAX 30 dadurch erreicht, daß die Dividenden wieder in die dividendenzahlenden Aktien reinvestiert werden und damit der Effekt der Dividendenzahlung für den Indexstand eliminiert wird. Bei bestimmten Optionen finden sich Dividendenschutzklauseln, die z.B. die Reduzierung des StrikePreises bei Zahlung von Dividenden vorsehen. Hier ist die jeweilige Klausel zu prüfen und zu entscheiden, ob auf eine Modellierung der Dividende verzichtet werden kann. 212 … wie man Dividenden in das BewerBewertugsmodell einbauen kann Diskrete Dividenden: Zerlege die Aktie in ein Portfolio aus einem Zero-Coupon Bond in Höhe des Barwertes der Dividende und den verbleibenden stochastischen Teil der Aktie. Damit ist der Aktienkurs St zu einem beliebigen Zeitpunkt vor Zahlung der Dividende D gegeben durch: St = St∗ + D × B( t ,T ) Modellierung von Dividenden mit T als Zahlungszeitpunkt der Dividende Alle bisher eingeführten Modelle können in unveränderter Form für die Modellierung des Kursprozesses von S* genutzt werden. Achtung: Gegebenenfalls ist es erforderlich, die Volatilität für S* höher als die Volatilität von S anzusetzen. Die Beziehung ist approximativ gegeben durch: ∗ σ = © Dr. Daniel Sommer ( ) σ S ∗ + D × B( t ,T ) S∗ 213 … wie man Dividenden in das BewerBewertugsmodell einbauen kann Modellierung von Dividenden Stetige Dividenden: Wirken wie eine laufend ausgeschüttete Verzinsung. Da der erwartete Ertrag jedes gehandelten Wertpapiers unter dem aus den Preisen AD-Assets abgeleiteten Martingalmaß gleich dem „risikofreien“ Zinssatz sein muß, muß die Zahlung stetiger Dividenden bei der Modellierung der Wachstumsrate der Aktien (Indizes) berücksichtigt werden Sei d die stetige Dividendenrate, dann ersetze in allen Modellen die stetige risikolose Verzinsung r durch den Ausdruck r-d. Achtung: Die Diskontierung erfolgt nach wie vor mit der Rate r. © Dr. Daniel Sommer 214 Modul V In diesem Modul wird diskutiert • was man unter Zinsparität versteht, • was Zins-Währungsswaps sind, wie man sie bewertet und welche Rolle dabei BasisSwaps spielen, Währungsderivate • was Währungsoptionen sind und wie man sie bewertet, • was Implizite Volatilitäten und Smiles sind, • welche Typen von Optionen auf ausländische Aktien es gibt und wie man sie bewertet. © Dr. Daniel Sommer 215 … was man unter Zinsparität versteht Direkte Quotierung: USD/JPY: 118,00/118,10 heißt: Bank kauft USD für 118 JPY für 1 USD und verkauft USD für 118,10 JPY für 1 USD Aus Sicht eines Japaners stellt diese Notierung eine Preisnotierung dar. Die Dimension bei einer Preisnotierung lautet: Wechselkursquotierung x Einheiten der inländischen Währung 1 Einheit der ausländischen Währung In der Finanzmathematik wird überwiegen die Preisnotierung verwendet. Den Wechselkurs in Preisnotierung bezeichnet man mit e. ACHTUNG: Die Euroquotierung erfolgt als Mengennotierung. Die Dimension dieser Notierung ist: y Einheiten der ausländischen Währung 1 Einheit der inländischen Währung © Dr. Daniel Sommer 216 … was man unter Zinsparität versteht Direkte Quotierung: USD/JPY: 118,00/118,10 heißt: Bank kauft USD für 118 JPY für 1 USD und verkauft USD für 118,10 JPY für 1 USD Cross-Rates: USD/CHF: 1,20/1,2010 Wechselkursquotierung Frage: Wie muß die Quotierung für CHF/JPY lauten, wenn man beim Tausch über den USD gehen muß? Fall 1: Bank verkauft 1 CHF für x JPY heißt: Bank verkauft 1 USD für 118,10 JPY und kauft 1 USD für 1,20 CHF, ergo Bank verkauft: 1 CHF für 118,10 /1,20 JPY Fall 2: Bank kauft 1 CHF für y JPY heißt Bank verkauft 1 USD für 1,2010 CHF und kauft 1 USD für 118 JPY, ergo Bank kauft: 1 CHF für 118/1,2010 JPY. © Dr. Daniel Sommer 217 … was man unter Zinsparität versteht Direkte Quotierung: USD/JPY: 118,00/118,10 heißt: Bank kauft USD für 118 JPY für 1 USD und verkauft USD für 118,10 JPY für 1 USD Fragen: Ableitung Zinsparität Frage 1: Unternehmen leiht sich 118,10 JPY durch Emission eines JPY-Bond mit Kurs BJPY(0,t) und legt diesen Betrag in einem USD-Bond mit Kurs BUSD(0,t) an. Bei Anlage im USD-Bond kann das Unternehmen das den Betrag von 1 USD zum Zeitpunkt t zu einem im Zeitpunkt 0 festgelegten Wechselkurs wieder in JPY zurücktauschen. Wie hoch muß dieser Wechselkurs USD/JPY0,t,B sein, damit diese Transaktion einen Wert von Null hat? Frage 2: Was ist, wenn das Unternehmen sich 1 USD leiht und eine Anlage in JPY tätigt? © Dr. Daniel Sommer 218 … was man unter Zinsparität versteht Überlegung zu Frage 1: Ableitung Zinsparität Unternehmen kauft 1 USD für 118,10 JPY und legt diesen in USD-Bond an. Zum Zeitpunkt t verfügt das Unternehmen über 1/BUSD(0,t) USD, den es zum Kurs USD/JPY0,t,B in JPY zurücktauscht. Ergebnis: 1/BUSD(0,t)xUSD/JPY0,t,B JPY. Wert des zurückzuzahlenden Bonds in JPY ist 118,10/BJPY(0,t). Transaktion hat Wert Null für: USD/JPY0,t,B=118,10xBUSD(0,t)/BJPY(0,t). Überlegung zu Frage 2: Unternehmen erhält 118 JPY für 1 USD und verfügt zum Zeitpunkt t über 118/(BJPY(0,t)xUSD/JPY0,t,G). Wert des USD-Kredites beträgt 1/BUSD(0,t). Transaktion hat Wert Null für: USD/JPY0,t,G=118xBUSD(0,t)/BJPY(0,t) © Dr. Daniel Sommer 219 … was man unter Zinsparität versteht Quotierung FXForwards © Dr. Daniel Sommer 220 … was man unter Zinsparität versteht Konstruktion: Ein FX-Swap ist der gleichzeitige Abschluß eines FX-Forwards und einer entgegengesetzten FXSpot-Transaktion: Kauf JPY Forward, Verkauf JPY Spot oder Verkauf JPY Forward und Kauf JPY Spot FX-Swaps Verwendung: • Überrollen von auslaufenden FX-Forwards auf den nächsten Termin • Spekulation auf die Zinsdifferenz zwischen beiden Währungen ohne das Eingehen eines Wechsekursrisikos © Dr. Daniel Sommer 221 … was (Zins(Zins-)Währungsswaps und Basis--Swaps sind Basis Währungsswap: Tausch von Festzinszahlungen in einer Währung in Festzinszahlungen in einer anderen Währung. Währungs- und Zins-Wähurngsswaps Zins-Währungsswap: Tausch von Festzinszahlungen in einer Währung in variable Zinszahlungen in einer anderen Währung Achtung: Im Gegensatz zu „normalen“ Zinsswaps erfolgt bei (Zins-)Währungsswaps zu Beginn und zum Ende der Laufzeit ein Austausch der Nominalbeträge in den jeweiligen Währungen. © Dr. Daniel Sommer 222 … was (Zins(Zins-)Währungsswaps und Basis--Swaps sind Basis Replikation eines Währungsswaps: Abschluß eines Receiver-Zinsswaps in Währung A mit Nominalbetrag NA Abschluß eines Payer-Zinsswaps in Währung B mit Nominaletrag NB Währungs- und Zins-Wähurngsswaps Problem: Elimination der Floating-Zahlungen Abbildung des Austausches der Nominale Lösung Basisswap: Direkter Tausch von variablen Zinszahlungen in Währung A in variable Zinszahlungen in Währung B © Dr. Daniel Sommer 223 … was (Zins(Zins-)Währungsswaps und Basis--Swaps sind Basis Replikation eines Zins-Währungsswaps: Abschluß eines Receiver- oder Payer-Zinsswaps in Währung A mit Nominalbetrag NA Währungs- und Zins-Wähurngsswaps Problem: Tausch der Floating-Zahlungen in Währung B Abbildung des Austausches der Nominale Lösung Basisswap: Direkter Tausch von variablen Zinszahlungen in Währung A in variable Zinszahlungen in Währung B. © Dr. Daniel Sommer 224 … was (Zins(Zins-)Währungsswaps und Basis--Swaps sind Basis Quotierung BasisSwaps © Dr. Daniel Sommer 225 … was (Zins(Zins-)Währungsswaps und Basis--Swaps sind Basis Ausgangslage: Existenzberechtigung von Basisswaps In einem Markt ohne Transaktionskosten ist die Aufnahme eines variabel verzinslichen Kredites in einer Währung und die variabel verzinsliche Anlage des Kapitals in einer anderen Währung eine Transaktion mit Wert Null. Sichert man nun zusätzlich mittels Zins- und FX-Termingeschäften alle Zahlungen ab und rollt alle Zahlungen auf das Ende der Laufzeit des Kredites und der Anlage, so muß der Wert der Endzahlung wieder exakt Null sein. Konsequenz: Der Basisswap-Spread müßte stets Null betragen. Mit anderen Worten: Basisswap-Spreads können nur innerhalb der durch die Geld-Brief-Spannen beim Wechselkurs und bei den Terminzinssätzen gegebenen Schranken existieren. © Dr. Daniel Sommer 226 … was (Zins(Zins-)Währungsswaps und Basis--Swaps sind Basis Methode 1: Bewertung von (Zins-) Währungsswaps Berechne den Barwert jedes Legs des Swaps auf Basis der aus den Swapsätzen und Terminzinssätzen der jeweiligen Währung generierten ZeroCoupon-Bond Kurve. Konvertiere einen der Barwerte mit Hilfe des aktuellen Spot-Wechselkurses in die andere Währung und bilde die Differenz. Fehler! Die in den FX-Forwards enthaltenen Transaktionskosten werden nicht korrekt abgebildet. Methode 2: Konvertiere jede Zahlung in einer der beiden Währungen mit Hilfe der laufzeitadäquaten FXForwards in die andere Währung und berechne den Barwert aller Zahlungen nur noch mit Hilfe der Zero-Coupon-Kurve der Währung, in die die Einzelzahlungen umgerechnet wurden. Korrekt! © Dr. Daniel Sommer 227 … was (Zins(Zins-)Währungsswaps und Basis--Swaps sind Basis Bewertungsunterschiede © Dr. Daniel Sommer 228 … wie man Währungsoptionen bewertet Idee zur Bestimmung der arbitragefreien Modellierung des Wechselkurses: Anpassung des stochastischen Modells et + ∆t × B f ( t0 + ∆t ,t0 + ∆t ) 1 lim Et 0 0 − 1 = ∆t → 0 ∆ et 0 × B f ( t0 ,t0 + ∆t ) 1 1 lim Et 0 exp µ − σ 12 ∆t + σε ∆t × exp rt f × ∆t 0 ∆t → 0 ∆ 2 { } = r ! t0 → µ = rt 0 − rt f 0 Konsequenz: Wechselkursoptionen können (unter Vernachlässigung der Transaktionskosten) behandelt werden wie Optionen auf Aktien, die eine kontinuierliche Dividende in Höhe des „ausländischen“ „risikofreien“ Zinssatzes bezahlen. Alle Erkenntnisse aus Aktienoptionen übertragen sich entsprechend. © Dr. Daniel Sommer 229 … wie man Währungsoptionen bewertet Bisheriger Ansatz: Bilde ein Bewertungsmodell, bestimme die Eingangsparmeter und berechne den Preis der Option. Jetzt Umkehrung: Implizite Volatilitäten Gegeben einen Optionspreis und alle direkt beobachtbaren Eingangsparameter, bestimme den letzten freien Parameter, nämlich die Volatilität, so, daß der beobachtete Preis sich als Resultat aus dem Modell ergibt. Die so berechnete Volatilität heißt Implizite Volatilität. Die Höhe der Impliziten Volatilität hängt von der Moneyness bzw. dem Delta der Option ab. Diese Abhängigkeit bezeichnet man als Skew oder Smile-Effect. © Dr. Daniel Sommer 230 … wie man Währungsoptionen bewertet ATM Implizite Volatilitäten USD/JPY: Implizite Volatilitäten © Dr. Daniel Sommer 231 © Dr. Daniel Sommer 23aug2004 08sep2004 24sep2004 12oct2004 28oct2004 15nov2004 01dec2004 05aug2004 16jun2004 02jul2004 20jul2004 12feb2004 04mar2004 22mar2004 07apr2004 23apr2004 12m ay2004 31m ay2004 15sep2003 02oct2003 20oct2003 05nov2003 21nov2003 09dec2003 25dec2003 12jan2004 27jan2004 09jul2003 28jul2003 13aug2003 29aug2003 03jun2003 19jun2003 Implizite Volatilitäten [%] … wie man Währungsoptionen bewertet Volaspreads Differenz Implizite Volatilitäten USD/JPY +/- 0,25 Delta: 0,035 0,03 0,025 0,02 25P6M-25C6M 0,015 0,01 0,005 0 Date 232 … wie man Optionen auf ausländische Aktien bewertet Aktienkurs und Strike in Fremdwährung [ eT × max STf − K f ;0 ] Aktienkurs in Fremdwährung, Strike in inländischer Währung [ max eT × STf − K d ;0 Optionstypen ] Aktienkurs in inländischer Währung, Strike in Fremdwährung [ max STd − eT × K f ;0 ] Quantooptionen: fixierter Wechselkurs, Strike in inländischer Währung [ max e × STf − K d ;0 © Dr. Daniel Sommer ] 233 … wie man Optionen auf ausländische Aktien bewertet [ eT × max STf − K f ;0 ] Ein einfaches Duplizierungsargument: Kaufe in t0 die Option mit Zahlungsprofil Bewertung: Aktienkurs und Strike in Fremdwährung [ max STf − K f ;0 ] Halte diese Option bis zur Fälligkeit T. Konvertiere die zum Zeitpunkt T in Fremdwährung erhaltene Auszahlung zum in T gültigen Wechselkurs eT in inländische Währung. Diese Strategie erzeugt gewünschten Zahlungsstrom zum Zeitpunkt T. Der Preis dieser Strategie zum Zeitpunkt t0 f beträgt: et 0 × PVC ( t 0 ; K ,T , E ) PVC ( t 0 ; K f ,T , E ) kann mittels BS-Formel bestimmt werden. © Dr. Daniel Sommer 234 … wie man Optionen auf ausländische Aktien bewertet [ max eT × STf − K d ;0 Bewertung: Aktienkurs in Fremdwährung, Strike in inländischer Währung ] Problem: Wie sieht ein arbitragefreies Modell aus für et × S t f ? Ansatz: et × S t f ist ein Wertpapier in inländischer Währung. Damit muß die erwartete Rendite dieses Wertpapiers in einem arbitragefreien Modell gleich dem risikolosen inländischen d Zinssatz rt sein. © Dr. Daniel Sommer 235 … wie man Optionen auf ausländische Aktien bewertet Aktien-/ Wechselkursmodell Bewertung: Aktienkurs in Fremdwährung, Strike in inländischer Währung 1 St f + ∆t = St f exp r f − σ S2 − ρσ eσ S ∆t + σ S ε1 ∆t 0 0 2 et et 0 + ∆t 0 + ∆t ( ) 1 = et exp r d − r f − σ e2 ∆t + σ e ε1ρ + ε 2 1 − ρ 2 ∆t 0 2 ( ) ( ) ( ) 1 × St f + ∆t = et × St f exp r d − σ e2 + σ S2 + 2 ρσ eσ S ∆t + ε1 (ρσ e + σ S ) + ε 2σ e 1 − ρ 2 ∆t 0 0 0 2 d 1 = et × St f exp r d − σ e2 + σ S2 + 2 ρσ eσ S ∆t + 0 0 2 (σ 2 e ) + σ S2 + 2 ρσ eσ S ε 3 ∆t 1 = et × St f exp r d − Σ 2 ∆t + Σε 3 ∆t 0 0 2 i .i .d . ε 1,2 ~ N (0;1); ε 3 ~ N (0;1); cov (ε 1 ; ε 3 ) = σ S + ρσ e Σ ; cov (ε 2 ; ε 3 ) = ( σe 1− ρ2 Σ ) Damit ist diese Option mit der BS-Formel bewertbar. © Dr. Daniel Sommer 236 … wie man Optionen auf ausländische Aktien bewertet Inländische und ausländische AD-Preise Bewertung: Aktienkurs in Fremdwährung, Strike in inländischer Währung Beobachtung 1: Das aus den inländischen AD-Preisen abgeleitete WS-Maß für den Risikofaktor ε1 ist N (0;1) Beobachtung 2: Das aus den ausländischen AD-Preisen abgeleitete WS-Maß für den Risikofaktor ε1 muß zur Gewährleistung von Arbitragefreiheit lauten: ( ) N ρσ e ∆t ;1 oder äquivalent unter dem ausländischen aus den AD-Preisen abgeleiteten WS-Maß ist ε1 − ρσ e ∆t ~ N (0;1) © Dr. Daniel Sommer 237 … wie man Optionen auf ausländische Aktien bewertet [ max e × STf − K d ;0 Bewertung: Quantooptionen © Dr. Daniel Sommer ] Betrachte den Wert von e × STf unter Berücksichtigung der Dynamik der ausländischen Aktie unter dem aus den inländischen AD-Preisen abgeleiteten WS-Maß: 1 e STf = e St f exp r f − σ S2 − ρσ eσ S T + σ S ε1 T 0 2 Problem: Was ist der Wert dieses Payoffs unter den inländischen AD-Preisen zu einem beliebigen Zeitpunkt t0 < t < T? 238 … wie man Optionen auf ausländische Aktien bewertet [ max e × STf − K d ;0 ] Lösung: Berechne den Erwartungswert des Payoffs unter dem aus den inländischen AD-Preisen abgeleiteten WS-Maß: Bewertung: Quantooptionen { } f f 1 2 St = exp − r (T − t ) E e St exp r − σ S − ρσ eσ S T + σ S ε1 T Ft 0 2 1 = exp r f − r d − ρσ eσ S T e St f exp r d − σ S2 t + σ S ε1 t 2 144444244444 30 f d {( Qd )} = St f 0 1 = St f exp r d − σ S2 t + σ S ε1 t 0 2 Damit ist diese Option mit der BS-Formel bewertbar. © Dr. Daniel Sommer 239 In diesem Modul wird diskutiert Modul VI Optionale Zinsderivate • was man unter Caps, Floors, Collars und Swaptions versteht, • was man aus statischen Portfolien aus diesen Instrumenten über ihre Bewertung lernen kann, • wie man die Black-Formel für Caplets herleiten kann, • was ein Cap-Smile ist. © Dr. Daniel Sommer 240 Modul VII In diesem Modul wird diskutiert Ausblick • warum Sie in dieser Vorlesung zwar hoffentlich viel gelernt haben, aber dennoch der Satz gilt: „Ich weiß, daß ich nichts weiß.“ © Dr. Daniel Sommer 241 … Ausblick Vorlesung hat Grundlagen gelegt und wichtig Begriffe und Konzepte dargestellt. Sie sind damit KEINE DERIVATE-EXPERTEN! Wichtige Erweiterungen betreffen: • Einführung in den zeitstetigen stochastischen Kalkül • Vertiefung Implizite Volatilitäten, Smiles und stochastische Volas • Vertiefung/Einführung in andere Assetklassen Was fehlt • optionale Zinsderivate und zugehörige Bewertungsmodelle, insbesondere LIBOR-Market • Kreditderivate • Modellkalibrierung • Verbesserte numerische Methoden (Bestimmung der Griechen, American Monte-Carlo) • Hedging in unvollständigen Märkten und mißspezifizierten Modellen © Dr. Daniel Sommer 242 … Ausblick In diesem Modul würde diskutiert Vertiefung Modul VI Optionale Zinsderivate • wie man dynamische stochastische Modelle für Zinsderivate konstruieren kann, • wie das Hull/White/Vasicek-Modell für Zinsderivate aufgebaut ist und wie man es mittels Vorwärtsinduktion kalibriert, • wie man in diesem Modell BermudaSwaptions bewertet, • welche Herausforderungen sich bei anderen exotischen Zinsderivaten stellen • u.v.a.m. © Dr. Daniel Sommer 243 … Ausblick In diesem Modul würde diskutiert • was man unter CDS, TRS, CLN, FTD, CDO und CDO² versteht, Modul VIII Kreditderivate • was der Unterschied zwischen impliziten und historischen Ausfallwahrscheinlichkeiten ist und wie man eine Credit-Curve konstruieren kann, • wie man diese zur Bewertung von CDSs nutzen kann, • welche Bedeutung die Ausfallkorrelation bei der Bewertung bestimmter Kreditderivate besitzt • wie man Ausfallkorrelation handeln kann • u.v.a.m. © Dr. Daniel Sommer 244 … Ausblick In diesem Modul würde diskutiert Modul N Thema N © Dr. Daniel Sommer • ……………... 245 … Schlußwort • Die Vorlesung hat mir Spaß gemacht. Sie hat auch mir geholfen, manche Dinge noch einmal klarer zu sehen. • Ich hoffe, Sie hatten ebensoviel Freude daran und werden auch Spaß daran haben, den Stoff nachzuarbeiten. • Ich wünsche Ihnen Viel Erfolg in der Klausur! If you now feel Risk M anagement is your business contact Dr. Daniel Sommer KPM G +49 (69) 9587-2498 [email protected] w w w .kpmg.de © Dr. Daniel Sommer Dr. Thomas Kaiser KPM G +49 (69) 9587-4114 [email protected] w w w .kpmg.de www.kpmg.de/careers 246