Kontrakt terminowy futures jest to instrument finansowy zobowiązujący obie strony kontraktu do realizacji w przyszłości transakcji na określonych w nim warunkach. W chwili zawierania kontrakt futures nic nie kosztuje, zatem jest wart . Kontraktami terminowymi futures (w przeciwieństwie do forward) handluje się na giełdzie. Obie strony kontraktu nie znają się wzajemnie, gdyż kontrakt zawarły poprzez pośrednika — giełdę. Kontrakty futures odznaczają się następującymi cechami:
kontrakty są standaryzowane, czyli są ściśle określone wszystkie warunki kontraktu, w tym nominalna wielkość przedmiotu kontraktu futures i termin dostawy,
cena futures jest ustalana na giełdzie,
w każdej chwili można kontrakt futures zamknąć wchodząc w pozycję przeciwną,
kontrakt jest rozliczany codziennie za pomocą procedury dziennej aktualizacji depozytu (marking-to-market).
Kontrakty tego rodzaju obarczone są ryzykiem związanym ze zmianami cen, ale zostało wyeliminowane ryzyko związane z niewywiązaniem się jednej ze stron z warunków umowy. Na różnych rynkach istnieją różne kontrakty futures, m.in. kontrakty futures na akcje — instrument bazowy stanowią akcje, kontrakty futures walutowe — instrument bazowy stanowi waluta innego kraju, kontrakty futures na indeks giełdowy. Z kontraktem futures związane są ceny:
cena futures w dniu zawarcia kontraktu — po takiej cenie zostanie zawarta transakcja w przyszłości,
cena kontraktu futures na rynku — cena dzisiejsza tego kontraktu, cena zmieniająca się każdego dnia w okresie notowań,
cena bieżąca przedmiotu kontraktu (spot price).
Wejście w kontrakt futures nic nie kosztuje, ale podmiot chcący uczestniczyć w rynku futures musi wnieść na konto pewien depozyt zabezpieczający — wadium. Codziennie Izba Rozrachunkowa (clearing house) koryguje stan konta o zmianę cen kontraktu futures w ciągu dnia. Gdy cena wzrośnie w ciągu dnia o , to stan rachunku sprzedającego kontrakt zmaleje o , a kupującego wzrośnie o . Obie strony muszą utrzymywać na rachunku pewną ustaloną sumę (maintenance margin level). Gdy wartość rachunku po rozliczeniu spada poniżej tej wielkości Izba Rozrachunkowa wzywa inwestora do natychmiastowej dopłaty pieniędzy na rachunek. Gdy wezwanie zostanie zignorowane następuje zamknięcie kontraktu.
Intuicyjnie można sobie wyobrażać, że kontrakt futures jest zamykany na końcu dnia handlowego (bo jest rozliczany) i otwierany na nowo następnego dnia, czyli kontrakt futures można traktować jako ciąg jednodniowych kontraktów forward. Taka procedura jednocześnie daje inwestorowi możliwość zamknięcia pozycji w każdej chwili. Inwestor zamyka pozycję wchodząc w kontrakt przeciwny, czyli otwiera pozycję przeciwną do tej, którą zajął wchodząc na rynek futures. Może to zrobić w każdej chwili, zarówno gdy chce zrealizować osiągnięte zyski, jak i wycofać się by zminimalizować straty. Przy okazji warto zaznaczyć, że bardzo mało kontraktów (niektóre źródła podają, że mniej niż 2%) jest w istocie rozliczanych w momencie wygaśnięcia, czyli dla większości uczestników dostawa przedmiotu kontraktu futures jest jedynie potencjalna.
Wykorzystując idee poznane wcześniej skonstruujemy teraz model rynku kontraktów terminowych futures. W związku ze specyfiką kontraktów futures model ten różni się trochę od modelu rynku skończonego, opisywanego do tej pory.
Jak poprzednio, zakładamy, że mamy ustaloną przestrzeń probabilistyczną , gdzie jest zbiorem skończonym, , a prawdopodobieństwo jest takie, że dla każdego . Transakcje na rynku odbywają się w chwilach , i mamy daną filtrację , opisującą wiedzę o rynku (-ciało opisuje wiedzę do chwili ), taką że . Niech oznacza proces cen futures na instrument bazowy o cenie z momentem wykonania . Wielkość jest to cena zapłaty w chwili na którą się umawiamy dziś, tj. w chwili 0. Wprowadzimy oznaczenie skracające napisy: .
Na rynku futures inwestor może inwestować w rachunek bankowy i różnych kontraktów futures z tą samą datą realizacji i adaptowanym procesem cen , , gdzie jest ceną (kursem rozliczeniowym) -tego kontraktu futures, . Jak zawsze, proces jest wartością jednostki bankowej. Zakładamy, że kapitalizacja jest okresowa, oprocentowanie jest stałe i równe w skali jednego okresu , .
Na tym rynku strategią jest proces
gdzie jest wielkością kapitału w banku (tj. zmienną losową adaptowaną), a jest procesem prognozowalnym mówiącym jakie pozycje zajął inwestor w kontraktach futures. jest procesem prognozowalnym, gdyż inwestor określa w chwili liczbę pozycji zajętych na rynku futures, które będą w jego portfelu w chwili . jest procesem adaptowanym, gdyż inwestor dopiero po dokonaniu rozliczenia kontraktów futures zawartych w chwili wie, ile ma pieniędzy w chwili . Ze względu na specyfikę kontraktu futures bogactwo portfela odzwierciedla wielkość kapitału posiadanego przez inwestora, gdyż wejście w kontrakt futures nic nie kosztuje. Zatem definiujemy:
(8.1) |
Strategię nazywamy samofinansującą się, gdy
(8.2) |
tj. wartość portfela w chwili jest równa wartości w chwili inwestycji w rachunek bankowy w chwili zwiększonej o rozliczenie pozycji futures (skutek procedury ,,równaj do rynku”). Przez oznaczać będziemy przestrzeń liniową strategii samofinansujących się na rynku futures. Proces zysku jest zadany wzorem:
Z następnego twierdzenia widać, że definicja portfela samofinansującego się na rynku futures jest naturalna.
Strategia jest strategią samofinansującą się na rynku futures wtedy i tylko wtedy, gdy
Z warunków (8.1) i (8.2) otrzymujemy
Korzystając z założeń, definicji wartości portfela (8.1) i definicji procesu zysku otrzymujemy
otrzymujemy zatem warunek (8.2), czyli jest strategią samofinansującą się.
∎Rynek nazywamy rynkiem bez możliwości arbitrażu gdy klasa strategii samofinansujących się nie zawiera strategii arbitrażowej tzn. nie istnieje , takie że
Wypłatą europejską w chwili nazywamy dowolną –mierzalną zmienną losową. Strategię nazywamy strategią replikującą wypłatę gdy Wypłatę nazywamy osiągalną, gdy istnieje strategia ją replikująca. Jak poprzednio, wypłatę nazwiemy jednoznacznie replikowalną, gdy dla dowolnych strategii replikujących mamy dla wszystkich . Wtedy proces nazywamy procesem bogactwa . Zachodzi twierdzenie o jednoznaczności procesu bogactwa portfela replikującego.
Gdy jest rynkiem bez możliwości arbitrażu, to każda wypłata osiągalna jest jednoznacznie replikowalna.
Dowód przebiega analogicznie do dowodu tw. 3.4 i pozostawiamy go jako ćwiczenie dla Czytelnika. Korzystając z tego twierdzenia definiujemy proces ceny arbitrażowej wypłaty osiągalnej na rynku bez możliwości arbitrażu jako wartość procesu bogactwa, tzn.
gdzie jest strategią replikującą .
Niech na rynku futures jednookresowym dwustanowym ceny pewnego aktywa wynoszą
Znajdziemy cenę arbitrażową europejskiej opcji kupna wystawionej na to aktywo na rynku futures, gdy miesiące, i stopa procentowa dla tego okresu wynosi . Wtedy wypłata z tej opcji wynosi
Wielkość — wartość portfela replikującego musi spełniać
zatem
Stąd , , zatem cena jest równa
Znajdujmy teraz cenę arbitrażową opcji sprzedaży na rynku futures przy tych samych parametrach. Portfel replikujący spełnia:
Stąd mamy , . Cena opcji sprzedaży wynosi , jest zatem taka sama jak cena opcji kupna, co na rynku futures — jak się dalej przekonamy — nie jest przypadkiem.
Znajdowanie ceny, gdy korzystamy z samej definicji jest, poza prostymi przykładami jak wyżej, kłopotliwe. Stąd, jak poprzednio, w celu badania rynku i znajdowania procesów cen wypłat wprowadzamy aparat miar martyngałowych.
Miarę probabilistyczną równoważną z nazywamy miarą martyngałową dla rynku futures, gdy proces cen futures jest -martyngałem.
Warto podkreślić, że w tej definicji wykorzystujemy proces cen futures, a nie proces cen futures zdyskontowanych, jak przyjęliśmy w def. 2.6.
Przez będziemy oznaczać zbiór miar martyngałowych dla procesu cen futures. Jak poprzednio, wygodnie jest posługiwać się zdyskontowanym procesem bogactwa portfela :
Strategia jest strategią samofinansującą się na rynku futures wtedy i tylko wtedy, gdy dla każdego
(8.3) |
Dowód lematu zostawimy jako zadanie (zad 8.4).
Jeżeli , to dla każdego proces jest –martyngałem.
Stąd wprowadzając — klasę miar martyngałowych dla rynku jako zbiór tych miar probabilistycznych , dla których jest -martyngałem dla każdego , otrzymujemy, że
(8.4) |
Następnie dla rynku futures dowodzi się podstawowe twierdzenia matematyki finansowej. Są one odpowiednikami podstawowych twierdzeń dla rynku akcji, a ich dowody przebiegają w podobny sposób.
Rynek jest wolny od arbitrażu wtedy i tylko wtedy, gdy . Wówczas cena arbitrażowa wypłaty osiągalnej wynosi
(8.5) |
dla .
Rynek bez możliwości arbitrażu jest zupełny wtedy i tylko wtedy, gdy istnieje dokładnie jedna miara martyngałowa.
Znajdziemy teraz postać parytetu na rynku futures. Ponieważ
więc ze wzoru (8.5) na cenę futures mamy
(8.6) |
Jest to wzór dający parytet kupna-sprzedaży dla opcji na rynku futures. Stąd jako wniosek otrzymujemy
więc na rynku futures cena opcji sprzedaży jest równa cenie opcji kupna o tej samej cenie wykonania, gdy cena wykonania jest równa obecnej cenie futures (tak było w przykł. 8.1).
Udowodnić, że rynek futures jednookresowy dwustanowy jest wolny od arbitrażu wtedy i tylko wtedy, gdy
(8.7) |
(oznaczenia jak w przykł. 8.1).
Nie wprost. Gdy , to portfel jest arbitrażem, gdyż
(ponieważ ) i
Gdy , to portfel jest arbitrażem.
Niech będzie portfelem takim, że . Wtedy . Gdy , to i . Gdy , to . Stąd korzystając z warunku (8.7) otrzymujemy, że istnieje taka, że , czyli nie istnieje arbitraż.
Udowodnić, że
a) Jeśli na rynku futures jednookresowym dwustanowym miara
martyngałowa istnieje, to jest określona przez równość:
(8.8) |
gdzie . Zatem
(8.9) |
b) Miara martyngałowa istnieje wtedy i tylko wtedy, gdy .
Udowodnić, że gdy jest rynkiem bez możliwości arbitrażu, to
(8.10) |
Kontrakt futures wypłaca w chwili wielkość
W chwili 0 ten kontrakt nic nie kosztuje, więc
co daje (8.10).
Udowodnić lemat 8.1.
Udowodnić, że jest przestrzenią liniową.
Udowodnić tw. 8.2.
Naśladować dowód dla rynku akcji.
Udowodnić tw. 8.3.
Udowodnić tw. 8.4.
Udowodnić, że wtedy i tylko wtedy, gdy dla każdego momentu
Niech będzie rynkiem, na którym handlujemy instrumentami bazowymi i kontraktami futures oraz możemy inwestować w lokaty bankowe. Udowodnić, że jest rynkiem bez możliwości arbitrażu wtedy i tylko wtedy, gdy ceny kontraktów futures i forward są równe.
Treść automatycznie generowana z plików źródłowych LaTeXa za pomocą oprogramowania wykorzystującego LaTeXML.
strona główna | webmaster | o portalu | pomoc
© Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW, 2009-2010. Niniejsze materiały są udostępnione bezpłatnie na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa-Użycie niekomercyjne-Bez utworów zależnych 3.0 Polska.
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
Projekt współfinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego i przez Uniwersytet Warszawski.