black-scholes matematigi

19
Black-Scholes Opsiyon Fiyatlama Modelinin Elde Edilmesi Formüller ve grafikler için http://www.wikipedia.org sitesinden yararlanılmıştır. DİFUZYON ve BLACK-SCHOLES MATEMATİĞİ

Upload: kutlu-merih

Post on 06-Aug-2015

287 views

Category:

Data & Analytics


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Black-Scholes Matematigi

Black-Scholes Opsiyon Fiyatlama Modelinin Elde Edilmesi

Formüller ve grafikler için http://www.wikipedia.org sitesinden yararlanılmıştır.

DİFUZYON ve

BLACK-SCHOLES MATEMATİĞİ

Page 2: Black-Scholes Matematigi

1. Stok fiyat hareketlerinin modellenmesi

Black-Scholes formulasyonuna girmeden önce, senet (stok) hareketlerinin matematik modelini kurmalıyız.

Page 3: Black-Scholes Matematigi

Stok hareketlerinin Matematik Modeli

Senet fiyatlarındaki t zaman aralığındaki değişimi S, ile gösterilsin.

Burada S in t aralığındaki beklenen verimi (% ) yansıtacağını kabul edebiliriz.

Başlangıç olarak stok fiyatlarının volatilitesi olmadığını varsayarsak, başlangıç bağıntısı olarak;

S = mSDt Burada S cari senet fiyatı, t kısa zaman aralığı ve , S nin

bileşik faizle yıllık beklenen getirisidir. ( Pazar tarafından belirlenen ve bağımsız bir değer olarak düşünülmektedir.

Diğer bir deyişle yatırımcılar senedin şimdiki değerinden bağımsız olarak yıllık bir getiri bekleyeceklerdir.

Page 4: Black-Scholes Matematigi

Fiyat Diferansiyeli Fiyat İle Orantılıdırt ufak bir değer olduğunda t zaman aralığındaki senet

fiyatı St

St = Se t

Olacaktır. Buradan S = St - S = Se t - S = S(et – 1) seriye açarak işlem yapılır ve t yüksek dereceli terimleri ihmal edilirse St , Olarak alınabilirSt St

Page 5: Black-Scholes Matematigi

Piyasada senet fiyatlarının sabit bir oranda artmadığı açıktır. Buna göre modele bir miktar rasgelelik de eklenmelidir. Bunun için fiyat diferansiyeline aşağıdaki terimi ekleyeceğiz.

tS Burada yıllık volatilite, yani S/S değerlerinin yıllık değişiminin standart sapmasıdır. ise N(0,1) dağılımından gelen bir rasgelel değerdir (white noise)

değerinin normalliği, stok fiyatlarının bir Brown hareketi izlediği kabulunden kaynaklanıyor. Bunun anlamı küçük bir zaman aralığında stok değerlerinin büyük sıçramalar yapmayacağıdır. Bu sapmaların normal dağıldığını kabul ediyoruz. t karekökü ise birazdan açıklanacaktır.

Page 6: Black-Scholes Matematigi

Normallik Varsayımı

Burada dikkatle belirtmemiz gereken durum, t aralığı çok küçük olduğundan normalite varsayımının oldukça zayıf olduğudur.

Normallik kabulunun geçerli olduğunu varsayarsak; Bu kabuller çerçevesinde;

tStSS

tSNtS

,0~

Diyebiliriz.

Bu modele göre, stok fiyatlarındaki değişime rasgele

değerler alan neden olacaktır.

Page 7: Black-Scholes Matematigi

Ito Lemması

S bağıntımızın çok ufak t, değerleri için geçerli olduğunu kabul edelim, şimdi f fonksiyonu S ve t değişkenleri cinsinden tanımlanmış olsun ve iki kere türetilebilsin.

f = (S,t)Bu fonksiyon ufak t değerleri için aşağıdaki bağıntıyı

gerçekler;

)2()()()222

2

21( totS

Sf

tSS

ftf

SSf

f

Page 8: Black-Scholes Matematigi

Ito Lemması İspat:Şimdi F yukarıdaki gibi tanımlanmış olsu. Bu iki değişkenli fonksiyona Taylor açılımını uygularsak ikinci mertebeden terimlere kadar f için aşağıdaki bağıntı yazılabilir,

)(2

22

2

21

22

2

21

totSSff

tt

f

SS

ft

tf

SSf

f

Burada S için daha önceki tStSS bağıntımızı yerine koyarsak,

).()(2

22

2

212)(

2

2

21

)(

tottStSSff

tt

ftStS

S

f

ttf

tStSSf

f

Page 9: Black-Scholes Matematigi

).(232

22

22

2

21222

2

2

21

23

22

2222

2

2

21

totSStf

tSStf

tt

ftS

S

f

tSS

ftS

S

ft

tf

tSSf

tSSf

f

ifadesi elde edilir. Biraz karışık görünse de sadece iki değişkenli bir Taylor açılımıdır. Şimdi, t son derecede küçük bir değer olarak (diferansiyel) düşünüldüğünden, t nin 1. dereceden yüksek üslerini ihtiva eden terimler sıfıra gider ve bu ifade basitleşir.

Df açılımını terimlerine göre yeniden düzenleyerek

)()()2222

2

21(

)(2222

2

21

totSSftS

S

ftfS

Sff

totSS

fttftS

SftS

Sff

Page 10: Black-Scholes Matematigi

Şimdi, t son derecede küçük bir değer olarak (diferansiyel) düşünüldüğünden, t nin 1. dereceden yüksek üslerini ihtiva eden terimler sıfıra gider ve bu ifade basitleşir.

)()()2222

2

21(

)(2222

2

21

totSSf

tSS

ftf

SSf

f

totSS

ft

tf

tSSf

tSSf

f

Page 11: Black-Scholes Matematigi

Bu ifade ile Ito lemması arasındaki tek fark ilk terimindeki 2 katsayısıdır. Bunu gidermek için aşağıdaki değerlendirmeleri görelim:

.

( ~ N(0,1) olduğu için.)

22)2()4(

2)22()24()2(

)(2

tEE

tEtEtVAR

tott

tttE

22 )(

Page 12: Black-Scholes Matematigi

)()(

)222

2

21(

totSSf

tSS

ftf

SSf

f

Elde edilir ve (2) bağıntısı ile verilen lemma gerçeklenmiş olur.

Buna göre 2t varyansı 0 civarında ise ve,

2t nin beklenen değeri t ise, 2t = t + o(t) olur ve

Page 13: Black-Scholes Matematigi

ttSNS t ,)(ln~ln 221

0

İspat: Ito’nun (2) Lemmasına göre biliyoruz ki;

.)()221(

)()221(

)1()2221

2101(

)ln(

)()222

2

21(

tt

tt

tSS

tSS

SS

f

olsunSf

tSSf

tSS

ftf

SSf

f

.

Page 14: Black-Scholes Matematigi

Lemma 2:

Senet fiyatları (1) denklemine uyumlu olsun. t küçük olduğunda senet fiyatları log-normal olarak dağılır.

.)()221(

)()221(

)1()2221

2101(

;)ln(

tt

tt

tSS

tSS

SS

f

olsunSf

ttSNtS ,)2

21(0ln~ln

tSSf

tSS

ftf

SSf

f

)()222

2

21(

İspat: Ito’nun Lemmasını kullanarak;

Page 15: Black-Scholes Matematigi

Şimdi Ito Lemmasına göre bu bağıntı bir takım sabitler ve tek bir rasgele değişken dan oluşuyor. , , ve t için nümerik değerler zaman serilerinden elde edilebilir. Buna göre;

ttNf ,)2

21(~

ttSNt

S

St

Sf

,)221(

0ln~ln

)0

ln()ln(.

Buradan senet fiyatlarındaki değişimin logaritmalarının bir normal dağılıma sahip olduğunu görmekteyiz.

Olarak belirlenir. Yani senetlerin fiyat diferansiyelleri normal olarak dağılmaktadır. Bu önemli bir sonuç olup ilerde tekrar kullancağız.

Page 16: Black-Scholes Matematigi

Corollary 1: Senet fiyatlarındaki değişim de, t zaman aralıkları keyfi olarsak büyük seçildiğinde (T olarak gösterilir) log-normal olarak dağılır.

TTSN

TS ,)2

21(

0ln~ln

İspat: Burada T zaman süresi n adet, örtüşmeyen {t1, t2, t3, …, tn} zaman aralıklarının toplamından oluşsun;

t1+t2+ t3+ …+ tn= T. ST senedin T anındaki fiyatını göstersin, kabullerimize göre senet fiyatları bir Brown hareketine göre değişir ve etkin Pazar hipotezine göre senet fiyatları bağımsızdır ve

ln (Si+1) – ln (Si ) diferansiyelleri normal olarak dağılır.

Page 17: Black-Scholes Matematigi

Logaritmik diferansiyellerin toplamı da Normal dağılır

Bunların toplamı da normal olarak dağılacaktır. Buna göre;

0112

2-n1-n 1-nT0

T

Sln – Sln Sln – Sln ......

Sln – Sln Sln – Sln Sln – Sln

01

2110

lnln...

lnlnlnlnlnln

SSE

SSESSESSEnnnTT

12

21

12

212

21 ... ttt nn

Ttti

ii

i2

212

212

21

Page 18: Black-Scholes Matematigi

Ve varyans “için de benzer olarak;

01

2110

lnln...

lnlnlnlnlnln

SSVar

SSVarSSVarSSVarnnnTT

21...2

12

tntnt

Ti

it22

Burada senet fiyatlarının Brown hareketine sahip olduğu Varsayımında nin önemi ortaya çıkıyor.T

Page 19: Black-Scholes Matematigi

Buna göre;

TTNS

TS ,)2

21(~

0lnln

Veya benzeri olarak ,

TTSN

TS ,)2

21(

0ln~ln

Elde edilir. Bu da senet fiyatlarının hareketi konusundaki varsayımlarımızı kanıtlamış olur.