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辅导 MATH0085 Asset Pricing in Continuous Time MSc Examination 2021辅导 Java程序

Asset Pricing in Continuous Time

MSc Examination

2021

Problem 1. Let  (Ω , F, {Ft }t0, P) be some probability space and {Wt }t0  and {W(ˆ)t }t≥0  be two (P, {Ft }t≥0)-Brownian motions, where EP [(Wt  − Ws )(W(ˆ)t  − W(ˆ)s )] = ρ(t − s) for some ρ ∈ (0, 1).

(a)  [8 points]  [SS]  Let {Yt }t0  and {Zt }t0  be Ito processes governed by

If  St   =  sin(t) + Yt2  + exp(Zt )  for  all  t  ≥  0,  governed  by  the  stochastic differential equation  dSt   = Kt dt + Lt dWt  + Nt dW(ˆ)t , what are Kt , Lt   and Nt  in terms of Yt , Zt , at , bt , ct  and dt  for all t ≥ 0?

(b)  [8 points] [S]

From above, if Xt  = YtZt  for all t ≥ 0 such that  dXt  = µt dt + σt dMt , where {Mt }t0  is a  (P, {Ft }t0)-Brownian motion, what are µt  and σt  in terms of Yt , Zt , at , bt , ct  and dt  for all t ≥ 0?

(c)  [9 points] [SS]

Dene {Pt }0t<τ by Pt = sin(Wt )/ cos(Wt ), where τ = inf{t 0  :  |Wt |  = 2/1π}. Show that the following holds:

Problem 2.

(a)  [8 points] [SS]

Let (Ω , F, {Ft }t0, P) be some probability space and {Wt }t0 be a (P, {Ft }t0)- Brownian motion. For a finite Q > 0, let {Ft }t0 , {Gt }t0  and {Ht }t0  be

for all t ≥ 0, respectively.  For each above, prove whether it is a (P, {Ft }t0)- martingale or not.

(b)  [8 points] [S]

Let  {Bt }t0   given by Bt   = ert   model the money-market account for some finite r ≥ 0 and let {Zt }t0  be governed by  dZt  = −λtZt dWt  where {λt }t0 is the market price of risk.  What is the stochastic differential equation of {πt }t0   given by πt   =  Zt /Bt?   Also,  prove that  {πt }t0   is  a  (P, {Ft }t0)- supermartingale.

(c)  [9 points] [U]

Let Q ≠ 0 be some finite constantan {Et }0t<τ be governed by the following:

Provide an explicit solution to the stochastic integral above – that is, what is the function f  if the solution is Et   = f (t, Wt ).  Based on this solution, what should be the definition of τ in terms of Wt  and Q?

Problem 3. Let (Ω , F, {Ft }t0, P) be some probability space and {Wt }t0  be a (P, {Ft }t0)-Brownian motion.  Let {Bt }t0  governed by  dBt  = rBt dt model the money-market account, where B0  = 1 and r > 0 is finite.  Let {Xt }t0  model asset price dynamics where  dXt   = μXt dt + σXt dWt for some finite constants μ  ∈ R and σ > 0 with X0  = x.

(a)  [8 points] [S]

Prove that {Zt }t0  defined by

is a (P, {Ft }t0)-martingale if λ = (μ − r)/σ . (b)  [8 points] [SS]

Define the risk-neutral probability measure Q as follows:

For  some Q > 0 and K ≥ 0, derive the following option price: V0  = e-rTEQ [(XT(α) − K)+].  (Hint: These are called power options)

(c)  [9 points] [SS]

Now define the probability measure U as follows:

Show that for any 0 ≤ s ≤ t ≤ T , the following holds:

Problem 4. Let (Ω , F, {Ft }t0, Q) be a probability space where Q is the risk- neutral probability measure and {Wt }t0 is a (Q, {Ft }t0)-Brownian motion. For interest rate r > 0 and volatility σ > 0 (both finite), let {Xt }t0  be governed by dXt  = rXt dt + σXt dWt.

(a)  [9  points]  [U]    If g(x) is a non-negative convex function for  x  ≥  0  with g(0)  =  0, prove that  {St }t0  given  by  St   =  e-rtg(Xt )  is  a  (Q, {Ft }t0)- submartingale.  (Hint: Since g is convex, g ((1 − Q)x1  + Qx2 ) ≤ (1−Q)g(x1 )+ Qg(x2 ) for 0 ≤ Q ≤ 1 and 0 ≤ x1  ≤ x2 .  Set x1  = 0 and x2  = x)

(b)  [8 points] [S]

Define the stochastic integral process {Mt }t0  as follows:

Compute the expected value EQ [Mt ] and the variance VarQ [Mt ].

(c)  [8 points] [SS]

Let {W(ˆ)t }t0  be another (Q, {Ft }t0)-Brownian motion which is independent of {Wt }t≥0 .  Define Yt   = QWt/α2    for some Q > 0 and Y(ˆ)t  = tW(ˆ)1/t  for t ≥ 0, with Y0  = Y(ˆ)0  = 0.  If Rt  = Yt /Y(ˆ)t whenever Y(ˆ)t 0, what is the distribution Q(R1  ∈ dr)?





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