大学课程衍生金融工具实验课课件.ppt

1、实验课安排实验课安排 时间：第时间：第13-15周（周（5月月20日、日、5月月27日、日、6月月3日，每周一上午日，每周一上午8:30-11:45）8:30-10:00（1、2、3班）班）10:15-11:45（4、5、6班）班）地点：经济与管理学院地点：经济与管理学院A324 内容：内容：1、期货最优套期保值比率的估计、期货最优套期保值比率的估计2、期货市场价格形成机制实证研究、期货市场价格形成机制实证研究3、二叉树期权定价模型、二叉树期权定价模型 教材：教材：衍生金融工具实验教程衍生金融工具实验教程主编：彭红枫主编：彭红枫 武汉大学出版社武汉大学出版社实验要求实验要求 讲解实验理论基础、

2、实验目的、实验讲解实验理论基础、实验目的、实验过程过程 利用事先准备好的数据进行操作利用事先准备好的数据进行操作 上交实验报告上交实验报告（2013年年6月月30日前，姓名、学号）日前，姓名、学号）实验报告的写法：实验报告的写法：实验名称实验名称（例如：期货最优套期保值比率的估计）（例如：期货最优套期保值比率的估计）理论基础理论基础 实验目的及方法实验目的及方法 实验过程实验过程实验一：期货最优套期保值比率的估计 套期保值套期保值的的理论基础理论基础 实验目的及方法 实验过程实验过程一、套期保值套期保值的的理论基础理论基础（一）套期保值比率的概述 定义套期保值比 为期货头寸与现货头寸 如果保值

3、者的目的是最大限度的降低风险，那么最优套期保值策略就应该是让套保者在套保期间内的头寸价值变化最小，也就是利用我们如下所说的头寸组合最小方差策略。最小方差套期保值比率公式的证明 假设将在t2时刻卖出NA单位资产，在t1时刻考虑相应的套期保值策略，策略是卖出基于NF单位类似资产的期货合约。以h表示的套期保值比率率为：AFNNh 总损益：即：其中：S1和S2分别表示t1和t2时刻的资产价格，F1和F2分别为t1和t2时刻的期货价格，用套期保值比率代入：FANFFNSY)(122FAANFFNSSNSY)()(12121)(1FhSNNSYAA 当 的方差最小时，Y的方差也被最小化。的方差是：求一阶导

4、数并令其等于零，可得最小方差套期保值比率为：FhSFhSFSFShhv2222fsffsRVarRRCovh)(),(*（二）计算期货套期保值比率的相关模型 虽然上述的介绍中的 可以求解最优套期保值比，但其操作性不强，其先要分别求三个量然后再计算，显然误差较大，现在已经出现了很多关于求解最优套期保值比率的时间序列模型。1、简单回归模型（简单回归模型（OLS）考虑现货价格的变动（S）和期货价格变动（F）的线性回归关系，即建立：其中C为常数项，为回归方程的残差。问题：（1）平稳性（2）序列自相关（3）异方差tttFhcS*t2、误差修正模型（ECM）在计量分析中，若两个时间序列之间存在在计量分析中

5、，若两个时间序列之间存在协整关系，那么传统的协整关系，那么传统的OLS的估计量将是的估计量将是有偏的有偏的。在期货价格和现货价格序列之间存在协整在期货价格和现货价格序列之间存在协整关系的条件下得到的关系的条件下得到的“最优最优”套期保值比套期保值比率将不是最优的，而存在一定的偏误。率将不是最优的，而存在一定的偏误。Ghosh（1993）通过实证发现：当不恰当地）通过实证发现：当不恰当地忽略协整关系时，所计算出的套期保值比忽略协整关系时，所计算出的套期保值比率将小于最优值。率将小于最优值。Lien&Luo（1993）认为，若现货和期货价格序列之间存在协整关系，那么，最优套期保值比率可以根据以下两

6、步来估计。第一步，对下式进行协整回归：第二步，估计以下误差修正模型：上式中 的OLS估计量 即为最优套期保值比率。Chou、Fan&Lee(1996)将第二步的误差修正模型改为：tttbFaSnjtjtjitmiitttteSFFFSS1111)(njtjtjitmiittteSFFS1113、ECM-BGARCH 模型模型 考虑时变方差考虑时变方差 为此我们要估计最优套期保值比率为此我们要估计最优套期保值比率h=COV(S,F)/VAR(F)，需要建立二，需要建立二元元GARCH(B-GARCH)模型。在这里我们模型。在这里我们采用。下面我们分别采用常数二元采用。下面我们分别采用常数二元GA

7、RCH模型和模型和DBEKK二元二元GARCH模型给出模型给出ECM-B-GARCH方法下估计最优套期保值方法下估计最优套期保值比率的模型。比率的模型。均值方程：方差方程：,111,1111()s tsS ttfftf tttttCzSCzFzSF (2-8)（其中即上文提到的误差修正项）11()()ttttvec HCA vecB H其中：C为3 1的参数向量；A和B均为3 3的系数矩阵）111,11121111,222222()()()(29)00()000ttttss tsf ttsf tff tvec Hvec C Cvec AAvec B HBhhCCHCAhhC（）、B=（三）期货

8、套期保值比率绩效的评估 对于不同方法计算出的最优套期保值比率，我们可以通过上式来对它们各自套期保值的保值效果进行分析，具体操作将在后面实验中给出。),(2)()()()(*2*2FSCovhFVarhSVarCVVarsH二、实验目的及方法实验目的及方法（一）实验目的 利用上述理论模型估计中国期货交易所交易的期货合约的最优套期保值比率并对保值效果进行绩效评估，说明期货套期保值在经济生活中的重要作用，并找出绩效评估最佳的套期保值比率模型。（二）实验方法 在实验过程中使用时间序列分析的方法对整理后的价格时间序列按照上面的理论基础模型进行建立模型以得到最优套期保值比率系数，其中涉及时间序列分析中的方

9、法有：模型参数估计，参数的显著性检验，变量平稳性检验（含单位根检验），回归残差项的ARCH效应检验等。这些过程都将在EVIEWS软件中进行，因此EVIEWS软件的使用方法也是我们重要的实验方法。三、实验过程三、实验过程 数据的搜集和整理数据的搜集和整理 利用利用Eviews估计最优套期保值比率估计最优套期保值比率 对利用最小方差套期比的套保组合进行绩对利用最小方差套期比的套保组合进行绩效评估效评估实验二实验二 期货市场价格形成机制期货市场价格形成机制实证研究实证研究 期货价格形成机制理论及实证基础期货价格形成机制理论及实证基础 实验目的及方法实验目的及方法 实验过程实验过程一、期货价格形成机制

10、理论及期货价格形成机制理论及实证基础实证基础（一）理论概述（一）理论概述 持有成本理论持有成本理论 均衡价格理论均衡价格理论 理性预期价格理论理性预期价格理论 市场有效性理论市场有效性理论1 1、持有成本理论、持有成本理论 期货价格等于当前的现货价格加上持有成本期货价格等于当前的现货价格加上持有成本 仓储成本理论认为持有成本主要是储存成本，包仓储成本理论认为持有成本主要是储存成本，包括括:仓储费用、维护保管费用、财务支出、数量仓储费用、维护保管费用、财务支出、数量消耗、质量损耗和汇率风险等消耗、质量损耗和汇率风险等 倒挂理论：倒挂理论：延期的购买行为与销售行为必然面对延期的购买行为与销售行为必

11、然面对着现货贴水或期货贴水二者之一的情况，从而产着现货贴水或期货贴水二者之一的情况，从而产生了卖方付给买方的交割延期费或者买方付给卖生了卖方付给买方的交割延期费或者买方付给卖方的延期交割费方的延期交割费2 2、均衡价格理论、均衡价格理论 均衡价格理论假定一个完全市场，具有完均衡价格理论假定一个完全市场，具有完全信息状态，在连续、公开的交易中，期全信息状态，在连续、公开的交易中，期货市场将获得均衡价格。货市场将获得均衡价格。商品期货价格由以下几部分构成商品期货价格由以下几部分构成:即期商品即期商品价格、生产期内生产费用变动、生产期内价格、生产期内生产费用变动、生产期内商业费用变动商业费用变动3

12、3、理性价格预期、理性价格预期 理性预期学派的商品期货价格理论主要是理性预期学派的商品期货价格理论主要是论述期货价格形成及其与现货价格之间的论述期货价格形成及其与现货价格之间的联系。联系。通过运用各种实证分析手段建立的理性预通过运用各种实证分析手段建立的理性预期的期货价格模型，都是在传统预期理论期的期货价格模型，都是在传统预期理论的基础上加上一个理性预期因素的基础上加上一个理性预期因素，如政局如政局变化、经济形势、投机心理、大户操纵、变化、经济形势、投机心理、大户操纵、持有成本、偶然事件等持有成本、偶然事件等（二）实证研究成果（二）实证研究成果 华仁海（华仁海（2003）运用）运用Johans

13、en协整检验、协整检验、误差修正模型、冲出反应分析、方差分解误差修正模型、冲出反应分析、方差分解分析了上海期货交易所铜、铝和橡胶的期分析了上海期货交易所铜、铝和橡胶的期货和现货价格之间的关系。研究发现三个货和现货价格之间的关系。研究发现三个期货品种的期货价格和现货价格之间存在期货品种的期货价格和现货价格之间存在着长期的均衡关系，而且期货和现货价格着长期的均衡关系，而且期货和现货价格之间相互影响、相互作用。但是在期货价之间相互影响、相互作用。但是在期货价格发现功能中期货市场处于主导作用。格发现功能中期货市场处于主导作用。王骏、刘亚清（王骏、刘亚清（20072007）基于）基于VARVAR模型对模

14、型对20062006年年1 1月月9 9日日20072007年年4 4月月3030日大连豆油期货价日大连豆油期货价格、大连四级豆油现货价格、广州四级豆格、大连四级豆油现货价格、广州四级豆油现货价格的价格进行了协整分析和油现货价格的价格进行了协整分析和GrangerGranger因果检验，结果表明，期货价格和因果检验，结果表明，期货价格和两个现货价格之间都存在长期均衡关系。两个现货价格之间都存在长期均衡关系。除现货价格以外的其它因素除现货价格以外的其它因素 Zapata(1995)Zapata(1995)利用利用JonansenJonansen检验，考察了检验，考察了19801980198919

15、89年间芝加哥玉米和达到的现货价年间芝加哥玉米和达到的现货价格、期货价格和利率之间的关系，发现玉格、期货价格和利率之间的关系，发现玉米的现货价格、期货价格和利率变动是一米的现货价格、期货价格和利率变动是一致的。致的。Sadorsky(2000)Sadorsky(2000)研究发现原油、燃料研究发现原油、燃料油、无铅汽油的期货价格与汇率交易加权油、无铅汽油的期货价格与汇率交易加权指数存在长期均衡关系。指数存在长期均衡关系。（三）（三）期货价格形成机制理论实期货价格形成机制理论实证研究方法证研究方法 平稳性检验平稳性检验 协整检验协整检验 误差修正模型误差修正模型 脉冲响应与脉冲响应与方差分解方差

16、分解二、实验目的及方法二、实验目的及方法 本实验的目的是利用上述方法来研究期货本实验的目的是利用上述方法来研究期货价格形成机制，以期对期货的价格决定理价格形成机制，以期对期货的价格决定理论有感性的认识，也为今后进一步提升中论有感性的认识，也为今后进一步提升中国在世界大宗商品领域的影响力，争取我国在世界大宗商品领域的影响力，争取我国掌握全球大宗商品的定价权，使我国成国掌握全球大宗商品的定价权，使我国成为全球大宗商品的信息中心、交易中心和为全球大宗商品的信息中心、交易中心和价格中心，有效维护我国的经济和金融安价格中心，有效维护我国的经济和金融安全打下研究基础。全打下研究基础。在实验过程中使用时间序

17、列分析的方法对在实验过程中使用时间序列分析的方法对整理后的价格时间序列按照上面的理论研整理后的价格时间序列按照上面的理论研究中国期货价格的形成机制，其中涉及时究中国期货价格的形成机制，其中涉及时间序列分析中的方法有：平稳性检验、协间序列分析中的方法有：平稳性检验、协整检验、误差修正模型、方差分解模型和整检验、误差修正模型、方差分解模型和脉冲相应函数等方法。实验所使用的软件脉冲相应函数等方法。实验所使用的软件为为EVIEWSEVIEWS。三、实验过程三、实验过程 数据的搜集和整理数据的搜集和整理 期货价格的形成机制实证研究期货价格的形成机制实证研究（1 1）两个变量）两个变量 E-GE-G两步法

18、两步法（2 2）多个变量）多个变量 建立建立VARVAR模型模型 Johansen Johansen 协整检验协整检验 误差修正模型误差修正模型 GrangerGranger因果检验因果检验 脉冲响应与方差分解脉冲响应与方差分解实验三实验三 中国期货市场中国期货市场GARCH效效应研究应研究 GARCH理论基础理论基础 实验目的及方法实验目的及方法 实验过程实验过程问题的背景问题的背景 在经典线性回归模型（在经典线性回归模型（CLRM）中，很重）中，很重要的一个假定条件是回归模型的残差是同要的一个假定条件是回归模型的残差是同方差的，该假定保证了回归系数的无偏性方差的，该假定保证了回归系数的无偏

19、性、有效性及一致性。然而在现实中，同方、有效性及一致性。然而在现实中，同方差的假定是很难满足的，特别是在金融市差的假定是很难满足的，特别是在金融市场中。场中。大多数研究表明，金融时间序列具有如下大多数研究表明，金融时间序列具有如下特征：特征：（1）波动率聚族）波动率聚族:金融时间序列的波动性金融时间序列的波动性存在明显的聚集性。存在明显的聚集性。（2）尖峰后尾态）尖峰后尾态:与正态分布相比，金融时与正态分布相比，金融时间序列的实际分布的尾部更厚，峰度要更间序列的实际分布的尾部更厚，峰度要更高。高。（3）杠杆效应）杠杆效应:金融资产价格与其波动性之金融资产价格与其波动性之间存在着负相关关系（间存

20、在着负相关关系（Black，1976），利），利空消息要比利好消息导致更大的条件方差空消息要比利好消息导致更大的条件方差。ARCH模型模型 xt=0+1 xt-1+2 xt-2+p xt-p+ut (1-1)t2=E(ut2)=0+1 ut-1 2+2 ut-22+q ut-q2 (1-2)则称ut 服从q阶的ARCH过程，记作ut ARCH(q)。其中(1-1)式称作均值方程，(1-2)式称作ARCH方程。GARCH模型 ARCH(q)模型(1-2)是关于t2的分布滞后模型。为避免ut2的滞后项过多，可采用加入t2的滞后项的方法（回忆可逆性概念）。对于(1-2)式，可给出如下形式，t2=0+

21、1 ut 1 2+1 t-12 (1-9)此模型称为广义自回归条件异方差模型，用GARCH(1,1)表示。其中ut 1称为ARCH项，t-1称为GARCH项。实验目的及方法实验目的及方法 一、实验目的一、实验目的 利用上述理论模型估计中国期货市场各期利用上述理论模型估计中国期货市场各期货品种的收益率及方差货品种的收益率及方差，一方面了解期货，一方面了解期货收益率及波动率的基本特征，对期货价格收益率及波动率的基本特征，对期货价格和收益率有更感性的认识；另一方面，通和收益率有更感性的认识；另一方面，通过实际数据进一步熟悉各类过实际数据进一步熟悉各类GARCH模型的模型的表达式及用途。同时帮助读者熟

22、悉表达式及用途。同时帮助读者熟悉EVIEWS软件的操作，使读者能用中国金软件的操作，使读者能用中国金融市场的数据分析解决实际的金融问题。融市场的数据分析解决实际的金融问题。二、实验方法二、实验方法 在实验过程中使用时间序列分析的方法对在实验过程中使用时间序列分析的方法对整理后的价格时间序列按照上面的理论基整理后的价格时间序列按照上面的理论基础模型进行建立模型，来估计均值方程和础模型进行建立模型，来估计均值方程和GARCH方程，其中涉及时间序列分析中的方程，其中涉及时间序列分析中的方法有：模型参数估计，参数的显著性检方法有：模型参数估计，参数的显著性检验，自相关检验，回归残差项的验，自相关检验，回归残差项的ARCH效效应检验等。这些过程都将在应检验等。这些过程都将在EVIEWS软件软件中进行中进行。实验过程实验过程 数据的搜集和整理数据的搜集和整理 GARCH效应实证检验效应实证检验 计算对数收益率计算对数收益率 统计性描述统计性描述 平稳性检验平稳性检验 ARCH模型的建立与估计模型的建立与估计