內容簡介
We translate to the domain of mathematical finance what F. Knight wrote, in substance, in the preface of his Essentials of Brownian Motion and Diffusion (1981): "it takes some temerity for the prospective author to embark on yet another discussion of the concepts and main applications of mathematical finance". Yet, this is what we have tried to do in our own way, after considerable hesitation.
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目錄
Part I Continuous Path Processes
1 Continuous-Path R.andom Processes: Mathematical Prerequisites
1.1 Some Definitions
1.1.1 Measurability
1.1.2 Monotone Class Theorem
1.1.3 Probability Measures
1.1.4 Filtration
1.1.5 Law of a Random Variable, Expectation
1.1.6 Independence
1.1.7 Equivalent Probabilities and Radon-Nikodym Densities
1.1.8 Construction of Simple. Probability Spaces
1.1.9 Conditional Expectation
1.1.10 Stochastic Processes
1.1.11 Convergence
1.1.12 Laplace Transform
1.1.13 Gaussian Processes
1.1.14 Markov Processes
1.1.15 Uniform Integrability
1.2 Martingales
1.2.1 Definition and Main Properties
1.2.2 Spaces of Martingales
1.2.3 Stopping Times
1.2.4 Local Martingales
1.3 Continuous Semi-martingales
1.3.1 Brackets of Continuous Local Martingales
1.3.2 Brackets of Continuous Semi-martingales
1.4 Brownian Motion
1.4.1 One-dimensional Brownian Motion
1.4.2 d-dimensional Brownian Motion
1.4.3 Correlated Brownian Motions
1.5 Stochastic Calculus
1.5.1 Stochastic Integration
1.5.2 Integration by Parts
1.5.3 Ito's Formula: The Fu.ndamental Formula of Stochastic Calculus
1.5.4 Stochastic Differential Equations
1.5.5 Stochastic Differential Equations: The One- dimensional Case
1.5.6 Partial Differential Equations
1.5.7 Doleans-Dade Exponential
1.6 Predictable Representation Property
1.6.1 Brownian Motion Case
1.6.2 Towards a General Definition of the Predictable Representation Property
1.6.3 Dudley's Theorem
1.6.4 Backward Stochastic Differential Equations ,
1.7 Change of Probability and Girsanov's Theorem
1.7.1 Change of Probability
1.7.2 Decomposition of IP-Martingales as Q-semi-martingales
1.7.3 Girsanov's Theorem: The One-dimensional Brownian Motion Case
1.7.4 Multidimensional Case
1.7.5 Absolute Continuity
1.7.6 Condition for Martingale Property of Exponential Local Martingales
1.7.7 Predictable Represen tation Property under a Change of Probability
1.7.8 An Example of Invariance of BM under Change of Measure
2 Basic Concepts and Examples in Finance
2.1 A Semi-martingale Framework
2.1.1 The Financial Market
2.1.2 Arbitrage Opportunities
2.1.3 Equivalent Martingale Measure
2.1.4 Admissible Strategies
2.1.5 Complete Market
2.2 A Diffusion Model
2.2.1 Absence of Arbitrage
2.2.2 Completeness of the Market
2.2.3 PDE Evaluation of Contingent Claims in a Complete Market
2.3 The Black and Scholes Model
2.3.1 The Model
……
Part II Jump Processes
Index of Authors
Index of Symbols
Subject Index
前言/序言
深度解析金融市場動態:風險、定價與量化策略的基石 本書深入探討瞭金融市場運作的核心數學框架,旨在為讀者提供理解和駕馭現代金融復雜性的工具。本書不涉及《金融市場用的數學方法》(Mathematical Methods for Financial Markets)一書的具體內容,而是專注於構建一個獨立、全麵且深入的金融數學知識體係,重點涵蓋金融衍生品定價、風險管理、隨機過程在金融中的應用,以及量化交易策略的構建與分析。 --- 第一部分:金融基礎與概率論重構 本部分首先為讀者奠定堅實的概率論與隨機微積分基礎,這是所有高級金融建模的先決條件。我們摒棄過於抽象的純數學敘述,轉而聚焦於金融場景中的應用和直覺培養。 1.1 連續時間概率論與信息結構 詳細介紹鞅論、條件期望、以及在信息流下的隨機過程演化。我們將重點討論金融市場中的“無套利原則”如何與數學期望聯係起來,引入Filtration(信息流)的概念,解釋市場信息的積纍如何影響定價。內容將包括Doob-Meyer分解、局部鞅(Local Martingales)的性質,以及它們在建立真實世界定價框架中的關鍵作用。 1.2 隨機微分方程(SDEs)的金融應用 SDEs是描述資産價格隨機波動的核心工具。本章將係統介紹布朗運動(Wiener Process)、幾何布朗運動(GBM)的應用,並深入探討更復雜的隨機波動模型,例如Heston模型所依賴的平方根過程。我們將詳細解析伊藤引理(Itô's Lemma)的推導及其在轉換不同隨機變量函數時的實用技巧。 1.3 風險中性測度與鞅錶示定理 理解金融衍生品定價的關鍵在於“風險中性世界”的構建。本章詳述如何通過Girsanov定理實現概率測度的變換,將真實世界(P-measure)轉換到風險中性世界(Q-measure)。我們還會深入探討鞅錶示定理,解釋為何在無套利條件下,任何依賴於未來隨機事件的金融閤約,都可以被錶達為某一特定鞅的期望。 --- 第二部分:衍生品定價的精要 本部分專注於構建和求解各類衍生品定價的核心偏微分方程(PDE)和積分方程。 2.1 期權定價的經典模型:Black-Scholes框架 對Black-Scholes-Merton模型進行徹底的梳理,從推導Black-Scholes PDE開始,清晰闡述其背後的假設與局限性。我們將詳細解析解析解(如歐式看漲/看跌期權的精確公式),並討論如何利用Delta、Gamma、Vega等希臘字母(Greeks)來對衝現貨頭寸。 2.2 復雜衍生品與數值方法 麵對美式期權、奇異期權(Asian, Barrier options)等解析解難以獲得的閤約,本書轉嚮數值方法。 有限差分法(Finite Difference Methods, FDM): 重點講解如何將PDE離散化,建立顯式、隱式和Crank-Nicolson格式,並分析它們的穩定性和收斂性,特彆是在處理美式期權的“早行權限”區域時的邊界條件設置。 濛特卡洛模擬(Monte Carlo Simulation): 介紹如何使用準隨機數(Quasi-Monte Carlo)來提高收斂速度,以及如何應用方差縮減技術(如控製變量法、重要性抽樣法)來高效計算復雜路徑依賴期權的定價。 2.3 利率衍生品與遠期定價 針對固定收益市場,本部分將介紹短率模型(如Vasicek和CIR模型)如何刻畫利率的隨機性。重點分析零息債券定價公式,並詳細闡述遠期利率的構造原理,以及LIBOR到SOFR等基準利率轉換帶來的模型校準挑戰。 --- 第三部分:市場風險與量化對衝 金融機構的穩健運營依賴於對風險的精確量化和管理。本部分將構建風險度量和對衝策略的數學基礎。 3.1 風險度量標準 超越傳統的方差(波動率),本書側重於更具金融意義的風險度量: 在險價值(Value at Risk, VaR): 探討參數法、曆史模擬法和濛特卡洛法計算VaR的流程與內在缺陷。 條件在險價值(Conditional Value at Risk, CVaR/Expected Shortfall): 闡述CVaR作為相容風險度量(Coherent Risk Measure)的優越性,並提供其在實際投資組閤中的計算方法。 3.2 動態對衝與模型不確定性 Black-Scholes模型下的Delta對衝是理想化的。本章將探討實際操作中的挑戰: 交易成本與離散時間對衝: 分析在有限交易頻率下,如何最小化對衝誤差。 局部風險與波動率微笑(Volatility Smile): 解釋市場實際觀察到的波動率麯麵(Volatility Surface)如何偏離Black-Scholes的常數假設,並介紹隨機波動模型(如Heston)如何更好地擬閤這些現象。 --- 第四部分:高級量化策略與計量經濟學 此部分將金融數學工具延伸至資産配置、因子模型和高頻交易的前沿領域。 4.1 投資組閤優化與隨機控製 基於均值-方差準則(Markowitz模型)的擴展,引入隨機控製理論來解決連續時間下的動態投資組閤選擇問題。重點討論隨機控製中的Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) 方程,及其在確定最優消費-投資策略中的應用,特彆是當風險厭惡係數隨時間變化時的處理方法。 4.2 因子模型與套利檢測 深入分析綫性因子模型(如CAPM的擴展),使用迴歸分析和主成分分析(PCA)來識彆市場驅動因子。關鍵在於教授如何運用計量經濟學方法(如協整檢驗、單位根檢驗)來識彆和量化潛在的統計套利機會,並評估這些機會的持續性和穩健性。 4.3 時間序列分析在金融中的應用 討論GARCH族模型(如ARCH, GARCH, EGARCH)在刻畫金融迴報序列的波動率聚集現象(Volatility Clustering)中的重要性。通過實際案例展示如何利用這些模型進行更精確的短期風險預測和波動率交易信號的生成。 --- 結論:從理論到實踐的橋梁 本書的最終目標是使讀者能夠批判性地評估和應用現有的金融數學模型,並有能力根據市場變化調整或構建新的量化框架。全書強調理論的嚴謹性與實際操作間的平衡,確保每一項數學工具的使用都有明確的金融動機支撐。