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http://blog.yam.com/MOT1/article/15493768

談了許多觀念,很多人可能還是不知道『期望值』該怎麼算,
紛紛要求希望能用臺指期貨做個例子。

為了讓大家更容易理解一點,我們就來看看,
期望值是怎麼計算出來的。




期望值的定義是:

    期望值 = Σ(結果 × 機率)

因此,如果想要計算出,『選擇權策略』的期望值,就需要兩個東西。

1. 選擇權策略的『結果』函數
2. 相對應結果的『機率』函數






選擇權策略『結果』函數,其實很簡單。
以選擇權到了結算日那天,所得到的結果來說,
買進call就是長這樣 _/ ,
買進put 就是長這樣 \_ ,
賣方的話,正好反過來。
總而言之,也就是大家常常看到的,選擇權策略的損益圖啦。

這個損益圖形上,橫軸是最後結算時,標的物所有的可能結果。
縱軸則是每個標的物結果,對應的選擇權損益結果。

簡單地說,也就是選擇權到期時,『所有』可能的結果。

任何一個選擇權交易,只要確定了下面幾個參數(建立部位時就確定了),

    1. 履約價格(K)
    2. 距離到期時間(t)
    3. 交易的權利金(P)

那麼這個選擇權到期之後,所有可能的結果,就可以完全被結果函數表示出來了。






至於結果的『機率』函數,用到的是常態機率分布函數。
常態機率分布函數,有兩個參數,
一個是分布的中心值(也就是需要預測的標的物未來價格),
另一個是分布的標準差(也就是標的物價格的波動率)。

以臺指舉例來說,
由於臺指『期貨』表示的是,『市場』對於到期日那天,指數最後會落在那裏的『預期』。
因此,我們可以姑且將臺指期貨(S),拿來當作未來預測分布的中心值。

再者,由於每個選擇權都有隱含波動率,而它同樣代表了『市場』對於未來市場波動率的『預期』。
所以我們在這裏,使用了隱含波動率,來作為我們對未來波動率的預測。

其實該使用什麼值,來作為預測中心的分布值,
或者是波動率該取用那個值,
都是見仁見智,純粹屬於個人喜好的問題。
甚至要不要使用常態分布函數,來作為機率的表示方式,這也是可以因人而異的。

因此,我們在這裏,必須再次說明一下,
為了計算期望值,我們做了以下的假設:

1. 以常態機率分布函數,用來表示標的物未來價格可能的機率分布。
2. 以相應標的物『期貨』的價格,作為標的物未來價格的機率分布的中心值。
3. 以價平選擇權的隱含波動率,作為標的物未來價格機率分布的波動率(σ,也就是標準差)。

有了預測的(假設的)『中心值』(S)與『波動率』(σ)這兩個參數,就可以得到機率函數了。






下面我們利用『函數』的形式,
將選擇權的『結果』與『機率』,分別表示出來。


1. 策略『結果』函數

                                x <= K 時,        x > K 時,    損益圖形示意圖
    ==================================================
    買進call    R =      -P,                 x-(K+P),            _/
    賣出call    R =      P,                 -x+(K+P),           ``\
    買進put    R =   -x+(K-P),              -P,                 \_
    賣出put    R =    x-(K-P),                 P,                 /``

    其中,

    K:    履約價格
    P:    權利金

    x:    變數,橫座標軸,表示選擇權標的物所有可能的最後(結算)價格
    R:    結果,縱座標軸,表示選擇權標的物所有可能的最後(結算)價格,所對應的損益結果

2. 結果『機率』函數

    先將變數 x 轉換為 z,

            z = ln(x/S) / [σ*sqrt(t)]
 
    就可以求出常態機率分布函數:

            g(z)     = 1/sqrt(2Pi)*exp(-z*z/2) = NORMDIST(z) = N'(z)   
                       (注意:這與後面提到的 N() ,存在著微分的關係)

    而想要求出某個區間 z1 ~ z2 之間的機率時,可以用到常態累積分布函數:

            N(z)     = ∫g(z)dz    = NORMSDIST(z)
                        (注意:這與前面提到的 N'() ,存在著積分的關係)

    而某個區間 z1 ~ z2 之間的機率,則可以表示為:

            N(z2) - N(z1)

    其中,


    S:    標的物目前價格(分布的中心價格)
    σ:    波動率(分布的標準差)
    t:    距離到期的時間(以年為單位, = 天數/365 )

    x:    變數,橫座標軸,表示選擇權標的物所有可能的最後(結算)價格
    z:    為了計算方便,將變數 x 轉換為變數 z, 可以使 g(z) 的公式用起來比較簡潔。這個轉換稱為 z 轉換。






有了上面的兩個函數,我們就可以將『所有』的結果與機率,一一算出來,
個別的結果與機率相乘之後,再全部加起來,就可以得到期望值。
可是,這麼做的話,雖然是土法煉鋼,一定可以得到結果,
但是未免也太過愚公移山,耗時費力了。

因此,我們可以經過數學的推導,(參考原書第六章前段說明),
就能直接得到『期望值』函數的公式:

    E(R)     = ∫R(z)*g(z) dz
買進call    = -P[N(zK)]  +{S*exp(c*c/2)*[1-N(zK-c)]}-(K+P)[1-N(zK)]
賣出call    =  P[N(zK)]  - {S*exp(c*c/2)*[1-N(zK-c)]}+(K+P)[1-N(zK)]
買進put        = -[S*exp(c*c/2)*N(zK-c)]+(K-P)[N(zK)] - P[1-N(zK)]
賣出put        =  [S*exp(c*c/2)*N(zK-c)]-(K-P)[N(zK)]  + P[1-N(zK)]

上面的公式,計算的範圍是從負無限大到正無限大。
在書中,計算的範圍則是從 -4 標準差計算到 +4 標準差的範圍,
所以公式修改如下:

    E(R)     = ∫R(z)*g(z) dz
買進call    = -P[N(zK)-N(-4)]
                     +     {S*exp(c*c/2)*[N(4-c)-N(zK-c)]}-(K+P)[N(4)-N(zK)]
賣出call    =  P[N(zK)-N(-4)]
                     -    {S*exp(c*c/2)*[N(4-c)-N(zK-c)]}+(K+P)[N(4)-N(zK)]
買進put        = -{S*exp(c*c/2)*[N(zK-c)-N(-4-c)]}+(K-P)[N(zK)-N(-4)]
                     -     P[N(4)-N(zK)]
賣出put        =  {S*exp(c*c/2)*[N(zK-c)-N(-4-c)]}-(K-P)[N(zK)-N(-4)]
                     +     P[N(4)-N(zK)]

    其中,

    R(z):    由於積分的需要,將 R 中的 x, 進行 z 轉換,使得本來用 x 來表示的 R(x),轉換成用 z 來表示的函數 R(z)
    zK    = ln(K/S) / [σ*sqrt(t)] ,(也就是將 K 代入 x 的位置,所得到的 z 值)
    c    = σ*sqrt(t)

由上面的公式,便可以計算出選擇權的『期望值』,也就是 E(R) 的值了。






舉例來說,

2008 年 6 月  4 日,臺指期貨與選擇權價格的資料如下:

Future(期貨)
名稱      時間      成交價     買進      賣出      漲跌      總量
台指期0613:44:59 8592      8589    8594      △54      44302     

Option(選擇權):近月(200806),只取上下 5 檔。
Call(買權)
履約價  時間      成交價     買價      賣價      漲跌      總量
8200     13:44     439     421     440     △57     193
8300     13:44     347     346     349     △40     706
8400     13:44     272     270     277     △37     1996
8500     13:44     203     203     207     △30     5921
8600     13:44     150     147     150     △27     15892
8700     13:45     102     102     103     △17     20737
8800     13:44     67         67     68     △14     34073
8900     13:44     41.5     41.5     42     △11     26729
9000     13:44     25         25     25.5     △4.5     18397
9100     13:44     14.5     14     14.5     △1.5     9286

Put(賣權)
履約價     時間     成交價     買價     賣價     漲跌     總量
8200     13:44     37.5     37.5     38     ▽9.5     10579
8300     13:44     56         54     56     ▽13     18632
8400     13:44     80         79     81     ▽19     18037
8500     13:44     114     113     115     ▽23     16403
8600     13:44     155     155     157     ▽33     9294
8700     13:44     209     205     211     ▽39     4480
8800     13:44     271     270     271     ▽48     2888
8900     13:44     350     350     354     ▽50     1130
9000     13:44     435     430     437     ▽48     578
9100     13:44     525     520     535     ▽50     574

好。
現在我們把買進 8600 call 當作例子,

    K = 8600

因為是買進call,所以取賣出報價,

    P=150

最後交易日是 6/18 ,今天(6/4)不算的話,還有 15 天才到期,

    t = 15/365 = 0.0411。

以當時期貨成交值,作為機率分布的中心價格,(注意:這是只是一個假設,見仁見智,因人而異。)

    S = 8592。

根據成交價格,可以計算出隱含波動率。
我們取 call 和 put 的隱含波動率,加以平均,
用來表示預測的波動率,(注意:這是只是一個假設,見仁見智,因人而異。)
8600 Call 的隱含波動率為 0.217,
8600 Put  的隱含波動率為 0.222,所以

    σ = (0.217+0.222) / 2 = 0.2195

有了上面這些數值(K,P,S,t,σ)之後,就可以計算出『期望值』:

買進call(P=150),    E(R) =  2.87

同樣的,如果按照不同的情況,取不同的 P 值,

賣出call,取買進報價    P=147,
買進put ,取賣出報價    P=157,
賣出put ,取買進報價    P=155,

也可以分別計算出對應的期望值,

賣出call(P=147),    E(R) = -5.87
買進put    (P=157),    E(R) = -4.63
賣出put    (P=155),    E(R) =  2.64

上面的所有選擇權報價,也同樣全都可以計算出相應的期望值,各位可以拿來練習看看。 ^_^

以上,就是期望值計算的方法與範例,僅供各位作為參考。

 

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