内容简介
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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目录
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
深度解析金融市场动态:风险、定价与量化策略的基石 本书深入探讨了金融市场运作的核心数学框架,旨在为读者提供理解和驾驭现代金融复杂性的工具。本书不涉及《金融市场用的数学方法》(Mathematical Methods for Financial Markets)一书的具体内容,而是专注于构建一个独立、全面且深入的金融数学知识体系,重点涵盖金融衍生品定价、风险管理、随机过程在金融中的应用,以及量化交易策略的构建与分析。 --- 第一部分:金融基础与概率论重构 本部分首先为读者奠定坚实的概率论与随机微积分基础,这是所有高级金融建模的先决条件。我们摒弃过于抽象的纯数学叙述,转而聚焦于金融场景中的应用和直觉培养。 1.1 连续时间概率论与信息结构 详细介绍鞅论、条件期望、以及在信息流下的随机过程演化。我们将重点讨论金融市场中的“无套利原则”如何与数学期望联系起来,引入Filtration(信息流)的概念,解释市场信息的积累如何影响定价。内容将包括Doob-Meyer分解、局部鞅(Local Martingales)的性质,以及它们在建立真实世界定价框架中的关键作用。 1.2 随机微分方程(SDEs)的金融应用 SDEs是描述资产价格随机波动的核心工具。本章将系统介绍布朗运动(Wiener Process)、几何布朗运动(GBM)的应用,并深入探讨更复杂的随机波动模型,例如Heston模型所依赖的平方根过程。我们将详细解析伊藤引理(Itô's Lemma)的推导及其在转换不同随机变量函数时的实用技巧。 1.3 风险中性测度与鞅表示定理 理解金融衍生品定价的关键在于“风险中性世界”的构建。本章详述如何通过Girsanov定理实现概率测度的变换,将真实世界(P-measure)转换到风险中性世界(Q-measure)。我们还会深入探讨鞅表示定理,解释为何在无套利条件下,任何依赖于未来随机事件的金融合约,都可以被表达为某一特定鞅的期望。 --- 第二部分:衍生品定价的精要 本部分专注于构建和求解各类衍生品定价的核心偏微分方程(PDE)和积分方程。 2.1 期权定价的经典模型:Black-Scholes框架 对Black-Scholes-Merton模型进行彻底的梳理,从推导Black-Scholes PDE开始,清晰阐述其背后的假设与局限性。我们将详细解析解析解(如欧式看涨/看跌期权的精确公式),并讨论如何利用Delta、Gamma、Vega等希腊字母(Greeks)来对冲现货头寸。 2.2 复杂衍生品与数值方法 面对美式期权、奇异期权(Asian, Barrier options)等解析解难以获得的合约,本书转向数值方法。 有限差分法(Finite Difference Methods, FDM): 重点讲解如何将PDE离散化,建立显式、隐式和Crank-Nicolson格式,并分析它们的稳定性和收敛性,特别是在处理美式期权的“早行权限”区域时的边界条件设置。 蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation): 介绍如何使用准随机数(Quasi-Monte Carlo)来提高收敛速度,以及如何应用方差缩减技术(如控制变量法、重要性抽样法)来高效计算复杂路径依赖期权的定价。 2.3 利率衍生品与远期定价 针对固定收益市场,本部分将介绍短率模型(如Vasicek和CIR模型)如何刻画利率的随机性。重点分析零息债券定价公式,并详细阐述远期利率的构造原理,以及LIBOR到SOFR等基准利率转换带来的模型校准挑战。 --- 第三部分:市场风险与量化对冲 金融机构的稳健运营依赖于对风险的精确量化和管理。本部分将构建风险度量和对冲策略的数学基础。 3.1 风险度量标准 超越传统的方差(波动率),本书侧重于更具金融意义的风险度量: 在险价值(Value at Risk, VaR): 探讨参数法、历史模拟法和蒙特卡洛法计算VaR的流程与内在缺陷。 条件在险价值(Conditional Value at Risk, CVaR/Expected Shortfall): 阐述CVaR作为相容风险度量(Coherent Risk Measure)的优越性,并提供其在实际投资组合中的计算方法。 3.2 动态对冲与模型不确定性 Black-Scholes模型下的Delta对冲是理想化的。本章将探讨实际操作中的挑战: 交易成本与离散时间对冲: 分析在有限交易频率下,如何最小化对冲误差。 局部风险与波动率微笑(Volatility Smile): 解释市场实际观察到的波动率曲面(Volatility Surface)如何偏离Black-Scholes的常数假设,并介绍随机波动模型(如Heston)如何更好地拟合这些现象。 --- 第四部分:高级量化策略与计量经济学 此部分将金融数学工具延伸至资产配置、因子模型和高频交易的前沿领域。 4.1 投资组合优化与随机控制 基于均值-方差准则(Markowitz模型)的扩展,引入随机控制理论来解决连续时间下的动态投资组合选择问题。重点讨论随机控制中的Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) 方程,及其在确定最优消费-投资策略中的应用,特别是当风险厌恶系数随时间变化时的处理方法。 4.2 因子模型与套利检测 深入分析线性因子模型(如CAPM的扩展),使用回归分析和主成分分析(PCA)来识别市场驱动因子。关键在于教授如何运用计量经济学方法(如协整检验、单位根检验)来识别和量化潜在的统计套利机会,并评估这些机会的持续性和稳健性。 4.3 时间序列分析在金融中的应用 讨论GARCH族模型(如ARCH, GARCH, EGARCH)在刻画金融回报序列的波动率聚集现象(Volatility Clustering)中的重要性。通过实际案例展示如何利用这些模型进行更精确的短期风险预测和波动率交易信号的生成。 --- 结论:从理论到实践的桥梁 本书的最终目标是使读者能够批判性地评估和应用现有的金融数学模型,并有能力根据市场变化调整或构建新的量化框架。全书强调理论的严谨性与实际操作间的平衡,确保每一项数学工具的使用都有明确的金融动机支撑。