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Straddle 极限

End of Times

专题
Finance / 金融
难度
L4

题目详情

金融数学题:高波动/长到期下 straddle 的极限。

英文原题

Let XnX_{n} be a sequence of positive random variables, such that E[Xn]=a\mathbb{E}\left[X_{n}\right] = a

lim⁡n→+∞E∣Xn−K∣=a+K\lim_{n\to +\infty}\mathbb{E}\left|X_{n} - K\right| = a + K

Can this result be applied to a financial option?

解析

关键恒等式:

∣X−K∣=X+K−2min⁡(X,K).|X-K|=X+K-2\min(X,K).

在 Black–Scholes(无分红)下,贴现后的股票 X:=e−rTSTX:=e^{-rT}S_T 满足 E[X]=S0\mathbb{E}[X]=S_0。

对任意固定样本点 ZZ,

X=S0exp⁡(σTZ−12σ2T)→σT→∞0X=S_0\exp\left(\sigma\sqrt{T}Z-\tfrac12\sigma^2T\right)\xrightarrow[\sigma\sqrt{T}\to\infty]{}0

(指数里的二次项 −12σ2T-\tfrac12\sigma^2T 主导,因此趋于 −∞-\infty,不是 +∞+\infty)。于是 min⁡(X,S0)→0\min(X,S_0)\to 0 且由 0≤min⁡(X,S0)≤X0\le \min(X,S_0)\le X 可得

E[min⁡(X,S0)]→0.\mathbb{E}[\min(X,S_0)]\to 0.

对 ATM-forward straddle(K=S0K=S_0)有

E∣X−S0∣=E[X]+S0−2E[min⁡(X,S0)]→S0+S0.\mathbb{E}|X-S_0|=\mathbb{E}[X]+S_0-2\mathbb{E}[\min(X,S_0)]\to S_0+S_0.

因此其价格极限为

lim⁡σT→∞E∣e−rTST−S0∣=2S0.\boxed{\lim_{\sigma\sqrt{T}\to\infty}\mathbb{E}\bigl|e^{-rT}S_T-S_0\bigr|=2S_0}.

英文解析

∣X−K∣=X+K−2min⁡(X,K).|X-K|=X+K-2\min(X,K). X=S0exp⁡(σTZ−12σ2T)→σT→∞0X=S_0\exp\left(\sigma\sqrt{T}Z-\tfrac12\sigma^2T\right)\xrightarrow[\sigma\sqrt{T}\to\infty]{}0 E[min⁡(X,S0)]→0.\mathbb{E}[\min(X,S_0)]\to 0. E∣X−S0∣=E[X]+S0−2E[min⁡(X,S0)]→S0+S0.\mathbb{E}|X-S_0|=\mathbb{E}[X]+S_0-2\mathbb{E}[\min(X,S_0)]\to S_0+S_0. lim⁡σT→∞E∣e−rTST−S0∣=2S0.\boxed{\lim_{\sigma\sqrt{T}\to\infty}\mathbb{E}\bigl|e^{-rT}S_T-S_0\bigr|=2S_0}.