Fractional diffusion models and option pricing in jump models

Abstract

Mestrado em Mathematical FinanceO problema de valorização de derivados tem sido o foco da investigação em Matemática Financeira desde a sua conceção. Mais recentemente, a literatura tem-se focado por exemplo em modelos que assumem que as dinâmicas do preço do ativo subjacente são governadas por um processo de Lévy (por vezes chamado um processo com saltos). Este tipo de modelo admite a possibilidade de eventos extremos (saltos), que não são devidamente capturados por modelos clássicos do tipo Black-Scholes, alicerçados no movimento Browniano. Foi também demonstrado ao longo da última década que se as dinâmicas do preço do ativo subjacente seguem certos processos de Lévy, tais como o CGMY , o FMLS e o KoBoL, os preços das opções satisfazem uma equação diferencial parcial fracionária. Nesta dissertação, iremos mostrar que se as dinâmicas do ativo subjacente seguem o denominado Processo Estável Temperado Generalizado, que admite como caso particular os suprareferidos processos CGMY e KoBoL, então os preços das opções satisfazem igualmente uma equação diferencial parcial fracionária. Além disso, iremos implementar um método simples de diferenças finitas para resolver numericamente a equação deduzida, e valorizar opções do tipo europeu.The problem of pricing financial derivatives has been the focal point of research within the field of Mathematical Finance since its conception. In recent years, one of the main areas of focus within the literature has been on models which assume that the dynamics of the price of the underlying asset are governed by a Lévy process (sometimes referred to as a jump process). This type of model admits the possibility of extreme events (jumps), which are not captured by classical Black-Scholes type models based on the Brownian motion. Over the last decades, the literature has further shown that if the dynamics of the price of the underlying is governed by certain Lévy processes, such as the CGMY , the FMLS and the KoBoL, the price processes of European-style options satisfy a variety of fractional partial differential equations (FPDEs). In this dissertation, we will show that if the underlying price dynamic follows a Generalized Tempered Stable process, which admits as particular cases the aforementioned CGMY and KoBoL processes, prices of options satisfy an FPDE of the same type. Further, we will implement a simple finite difference scheme to solve the FPDE numerically to price European-type options.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

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