Zagadnienia

5. Wyznaczanie struktury terminowej stóp zwrotu

Liczba godzin 2.
Zakres materiału:
Tworzenie struktury stóp procentowych.

5.1. Wyznaczanie struktury terminowej stóp zwrotu

Empiryczną strukturę terminową wyznaczamy na podstawie następujących danych:
stóp referencyjnych na rynku międzybankowym,
cen, kuponów i kwot wykupu obligacji zerokuponowych i kuponowych o stałym oprocentowaniu
oraz kontraktów FRA.

Przypomnijmy, że przez B oznaczona została funkcja opisująca strukturę terminową czynnika dyskontującego.

5.1.1. Stopy międzybankowe

Niech rt oznacza stopę procentową na okres t wyrażony w latach. Wówczas przyjmujemy

Bt=1+trt-1.

5.1.2. Obligacje zerokuponowe i bony

Mamy do czynienia z dwoma przepływami pieniężnymi: zakupem i wykupem obligacji. Niech P oznacza cenę zakupu, Ct – kwotę otrzymaną po wykupieniu obligacji, a t – czas życia obligacji. Wówczas kładziemy

Bt=PCt.

Ta metoda ma istotne ograniczenie. A mianowicie, obligacje zerokuponowe, będące w obrocie rynkowym, mają zwykle krótki termin do wykupienia. W szczególności czas życia bonów skarbowych nie przekracza jednego roku.

5.1.3. Obligacje kuponowe o stałym oprocentowaniu

Obligacja, z której n krotnie wypłacane są odsetki (n-kuponowa) daje n+1 przepływów pieniężnych. Niech P – cena zakupu obligacji, C1,,Cn-1 – kupony, Cn – ostatni kupon i kwota otrzymana po wykupieniu obligacji. Kolejne przepływy gotówki następują po czasie t1,,tn.

Stosuje się dwie metody:
A. Wyznacza się Yield to Maturity (YTM) – stopę zwrotu liczoną do momentu zapadalności.
B. Oblicza się Bt w momentach kolejnych przepływów finansowych w sposób łańcuchowy.

5.1.3.1. Yield to Maturity – stopa zwrotu liczona do momentu zapadalności

Założenie toretyczne:
Reinwestujemy otrzymane odsetki C1,,Cn-1 z tą samą efektywną stopą zwrotu.
Czyli szukamy takiej efektywnej stopy zwrotu YTM, że

P1+YTMtn=C11+YTMtn-t1++Cn-11+YTMtn-tn-1+Cn.

Lub po podzieleniu przez 1+YTMtn

P=C11+YTMt1++Cn-11+YTMtn-1+Cn1+YTMtn.

Następnie wyznaczamy Btn z wzoru

Btn=11+YTMtn.

Zauważmy, że jest to równoważne przyjęciu, że efektywna stopa zwrotu jest równa stopie zwrotu liczonej do momentu zapadalności

Rtn=YTM.

5.1.3.2. Metoda łańcuchowa

Jeśli znamy Bt dla t=t1,,tn-1, to Btn wyznaczamy ze wzoru

P=C1Bt1+C2Bt2++CnBtn.

Stosując jedną lub drugą metodę, otrzymujemy wartości Bt dla skończonej ilości punktów t1,t2,,tn. Następnie należy skonstruować funkcję malejącą, która przedłuży naszą empiryczną Bt określoną dla tt1,t2,,tn, albo dobrać funkcję ,,modelową”, która przybliży empiryczne Bti.

5.1.4. Wyznaczanie struktury terminowej w oparciu o kontrakty FRA

Korzystamy ze wzoru z lematu 3.5. Jeśli znamy stopę FRA na okres t+Ts,t+Te oraz BTs, to wówczas

BTe=BTs1+rFRATe-Ts.

5.2. Ćwiczenia

Ćwiczenie 5.1

W dniu 27 sierpnia 2004 roku na Giełdzie Papierów Wartościowych w Warszawie było notowanych pięć serii obligacji zerokuponowych OKmmrr, wszystkie o nominale 1000 zł. Wyznaczyć strukturę terminową.

Rozwiązanie
W poniższej tabeli podane są ich terminy zapadalności obligacji i ceny, po jakich można było je zakupić. Na tej podstawie wyznaczone zostały: czas życia t, Bt, R¯t i Rt. Dla uproszczenia przyjęliśmy, że 1 dzień, to 1365 część roku.

seria OK1204 OK0405 OK0805 OK0406 OK0806
termin 12.12. 12.04. 12.08. 12.04. 12.08.
zapadalności 2004 2005 2005 2006 2006
cena
w zł (P) 980,5 957 934,8 888,5 866,4
czas życia
w latach (t) 0,2932 0,6247 0,9589 1,6247 1,9589
Bt 0,9805 0,957 0,9348 0,8885 0,8664
R¯t 0,06718 0,07036 0,07031 0,07277 0,07321
Rt 0,06948 0,07290 0,07284 0,07548 0,07595
Ćwiczenie 5.2

Rozważmy obligację WS0922. Jest to obligacja o stałym oprocentowaniu 5,75% (w skali roku) i terminie zapadalności 2022-09-23. Nominał wynosi 1000 zł. Odsetki wypłacane są co roku we wrześniu. W dniu 11 sierpnia 2004 na GPW w Warszawie za tę obligację płacono 890,90 zł. Wyznaczyć stopę zwrotu liczoną do momentu zapadalności (YTM).

Rozwiązanie
Stosujemy metodę YTM. Mamy 19 okresów odsetkowych (n=19). Z pierwszego pozostało tylko 43 dni, pozostałe są jednoroczne.

P=890,9,C1=C2==C18=57,5,C19=1057,5.

Czas życia obligacji wynosił

t19=18+43366=18,117.

YTM wyznaczamy z równania

P1+YTMt19=i=118C19-i1+YTMi+C19.

Po wstawieniu wartości liczbowych równanie to wygląda następująco:

890,91+YTM18,117=i=11857,51+YTMi+1057,5.

Jego jedynym dodatnim pierwiastkiem jest

YTM=0,07375.

Zatem

Bt19=B18,117=1+0,07375-18,117=0,2755.
Ćwiczenie 5.3

Rozważmy obligację WS0437. Jest to obligacja o stałym oprocentowaniu 5% (w skali roku) i terminie zapadalności 2037-04-25. Nominał wynosi 1000 zł. Odsetki wypłacane są co roku w kwietniu. W dniu 21 listopada 2011 na GPW w Warszawie kurs tej obligacji wynosił 89. Wyznaczyć stopę zwrotu liczoną do momentu zapadalności (YTM).

Rozwiązanie
Stosujemy metodę YTM. Mamy 26 okresów odsetkowych (n=26). Z pierwszego pozostało tylko 156 dni, pozostałe są jednoroczne. Naliczone odsetki wynoszą (po zaokrągleniu do groszy)

50210366=28,69.

Otrzymujemy

P=918,69,C1=C2==C25=50,C26=1050.

Czas życia obligacji wynosił

t26=25+156366=25,42623.

YTM wyznaczamy z równania

P1+YTMt26=i=125C26-i1+YTMi+C26.

Po wstawieniu wartości liczbowych równanie to wygląda następująco:

918,691+YTM25,42623=i=125501+YTMi+1050.

Jego jedynym dodatnim pierwiastkiem jest

YTM=0,058382.
Ćwiczenie 5.4

Rozważmy grudniowe obligacje z serii SP: SP1206, SP1207 i SP1208. Są to obligacje o stałym oprocentowaniu, odpowiednio 9,0%, 5,5% i 6,6% (w skali roku), o terminach zapadalności 2006-12-03, 2007-12-02 i 2008-12-01. Nominał wynosi 100 zł. Odsetki wypłacane są co roku na początku grudnia. W dniu 27 sierpnia 2004 na GPW w Warszawie za te obligacje płacono odpowiednio 109,06 zł, 98,09 zł i 100,35 zł.
Wyznaczyć strukturę terminową.

Rozwiązanie
Stosujemy metodę łańcuchową. Dla uproszczenia przyjmiemy, że okresy odsetkowe kończą się 2 grudnia. Wówczas

t1=97/3660,27,t21,27,t32,27,t43,27,t54,27.

Wartości Bt1 i Bt2 nie możemy określić za pomocą notowań obligacji serii SP. Przybliżymy, je korzystając z notowań obligacji zerokuponowych z przykładu 1.8.1.

Bt1=0,9821,Bt2=0,9130.

Bt3, Bt4 i Bt5 wyznaczamy metodą łańcuchową.

109,06=90,9821+90,9130+109Bt3.

Zatem Bt30,8441.

98,09=5,50,9821+5,50,9130+5,50,8441+105,5Bt4.

Czyli Bt40,7870.

100,35=6,60,9821+6,60,9130+6,60,8441+6,60,7870+106,6Bt5.

Otrzymujemy Bt50,7231.

Uzyskane wyniki są zebrane w poniższej tabeli.

seria SP1206 SP1207 SP1208
termin zapadalności 2006-12-03 2007-12-02 2008-12-01
kupony 9,00 5,50 6,60
cena w zł 109,06 98,09 100,35
czas życia w latach (t) 2,27 3,27 4,26
Bt 0,8441 0,7870 0,7231
Rt 0,0776 0,0761 0,0790
R¯t 0,0747 0,0734 0,0760
Ćwiczenie 5.5

Przedłużamy funkcję Bt jako funkcję kawałkami wykładniczą (kawałkami płaska struktura terminowa). Przyjmujemy, że t0=0 i Bt0=1, a dla tti-1,ti, i=1,2,,n, wyznaczamy Bt jako ważoną średnią geometryczną Bti-1 i Bti. Kładziemy

Bt=Bti-1ti-tti-ti-1Btit-ti-1ti-ti-1=
=Bti-1titi-ti-1Bti-ti-1ti-ti-1explnBti-lnBti-1ti-ti-1t.

Zauważmy, że taka metoda przedłużania ,,zachowuje” płaską strukturę czasową. Jeśli Bti=e-δti dla i=1,,n Bti=e-δti to po przedłużeniu Bt=e-δt dla dowolnego t0,tn.

W oparciu wartości Bti wyznaczone w ćwiczeniach 5.1 i 5.3 wyznaczyć łączną strukturę terminową.

Rozwiązanie
Mamy

Bt1=0,9805,Bt2=0,957,Bt3=0,9348,Bt4=0,8885,
Bt5=0,8664,Bt6=0,8441,Bt7=0,7870,Bt8=0,7231,

gdzie:

t1=0,29,t2=0,62,t3=0,96,t4=1,62,
t5=1,96,t6=2,27,t7=3,27,t8=4,26.

Po przedłużeniu otrzymujemy:

Bt=exp-0,0674t dla t0,t11,002exp-0,0732t dla tt1,t21,000exp-0,0702t dla tt2,t31,006exp-0,0763t dla tt3,t41,004exp-0,0754t dla tt4,t51,022exp-0,0843t dla tt5,t60,990exp-0,0703t dla tt6,t71,038exp-0,0847t dla tt7,t8

Treść automatycznie generowana z plików źródłowych LaTeXa za pomocą oprogramowania wykorzystującego LaTeXML.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

Projekt współfinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego i przez Uniwersytet Warszawski.