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从零开始学 Kou 跳跃扩散模型

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Merton 的跳跃过于对称

Merton 使用对数正态跳跃。跳跃幅度分布是一条以某处为中心的单一钟形曲线。上跳和下跳来自同一族。这就是问题所在。

真实的暴跌比反弹更尖锐。稳定币脱锚看起来并不像轧空的镜像。-20% 的跳空发生在单个区块内。+20% 的反弹则需要一周。您需要一个能够分别控制左尾和右尾的模型。

Kou (2002) 通过用一个 双指数 分布替代对数正态跳跃分布来解决这一问题。上跳以一个速率衰减。下跳以另一个不同的速率衰减。两个独立的旋钮对应两个独立的尾部。

Kou 跳跃扩散 SDE
dS/S = (r λk)dt + σdW + JdN
与 Merton 具有相同的外壳。dW 是扩散项, dN 是泊松计数器。区别完全在于 J 是如何分布的。
In Merton: ln(J) ~ Normal(μJ, σJ²).
在 Kou 中:跳跃幅度 Y = ln(J) 服从一个 双指数 分布,正值和负值具有独立的衰减速率。

实际后果是:在 Merton 中,当您让微笑曲线的左翼变陡(通过使 μJ 更负)时,您也会牵动右翼。正态分布关于其均值对称。而 Kou 将两翼完全解耦。

双指数分布

跳跃幅度 Y 的密度由在零点拼接的两个指数半部分组成。每个半部分以各自的速率衰减。这是核心创新。

双指数密度
f(y) = p·η·eηy for y 0 (up-jumps)
f(y) = (1p)·η·eηy for y < 0 (down-jumps)
η 控制上跳衰减。较大的 η 意味着上跳通常较小(右尾较薄)。平均上跳 = 1/η.
η 控制下跳衰减。较小的 η 意味着下跳可能很大(左尾较肥)。平均下跳 = 1/η.
p 是给定跳跃向上的概率。

拖动下方的参数并观察密度的变化。关键实验是:将 η 设置得远大于 η。右尾(上跳)变得又薄又集中在零附近,而左尾(下跳)则向外延伸很远。这就是崩盘风险的形状。

双指数跳跃幅度密度
Up-jump density (p·η·e-ηy)
Down-jump density ((1-p)·η·eηy)
平均上跳幅度: 1/η = 0.20
平均下跳幅度: 1/η = 0.33
上跳概率: p = 0.40
η (上跳衰减)5.0
η (下跳衰减)3.0
p(上跳概率)0.40

三个可尝试的实验:

1. 设置 η = η = 5, p = 0.5。密度是对称的。两个尾部完全相同。这在本质上等价于均值跳跃为零的 Merton。

2. 设置 η = 10, η = 2, p = 0.3。左尾肥、右尾薄,大多数跳跃向下。这是典型的崩盘状态。

3. 将 p 调高至 0.9。大多数跳跃向上,但确实发生的下跳仍然独立地由 η 支配。

为何非对称跳跃很重要

的比率与ηη 的比率以及参数 p 共同控制着隐含波动率微笑的偏斜。关键在于,它们能够独立地控制每一侧的翼。

考虑一种加密代币。脱锚崩盘通常剧烈而深沉——这意味着一个较小的 η(左尾肥厚)。而正常的上涨行情则是渐进式的——这意味着一个较大的 η (右尾稀薄)。由此产生的微笑具有陡峭的 Put 翼和平缓的 Call 翼。这正是您在市场中看到的情形。

在下面的浏览器中,观察单独改变 η 如何在不移动右翼的情况下使左翼变陡。然后尝试改变 η ——它能独立地使右翼变陡。这正是 Kou 模型的实用优势:您可以分别将每一侧的翼拟合到市场。

Kou 隐含波动率微笑
Kou 微笑曲线
BS 平坦波动率 (20%)
p and η/η ratio controls skew
λ 控制两翼的整体水平
较小的 η = 左尾肥厚
λ (频率)2.0/年
η (上行衰减)5.0
η (下行衰减)3.0
p(上行概率)0.35

为什么 p 对偏斜很重要: 如果 p = 0.3(大多数跳跃是向下的),左翼会膨胀,因为虚值 (OTM) Put 面临着源源不断的向下跳跃风险。右翼则更为平静——落在那里的跳跃更少。

为什么 η 比率对偏斜很重要: 即使 p = 0.5(跳跃概率相等),如果 η 远小于 η,那么向下跳跃平均而言要大得多。这会抬升 Put 翼,因为相同数量的向下跳跃每次跳跃覆盖了更大的范围。

封闭解的优势

指数分布有一个特殊性质:它是 无记忆的。如果您知道某个跳跃超过了某个障碍 x,那么其超出部分(跳跃 x)与一个全新的跳跃具有完全相同的分布。这正是 Kou 模型能够给出闭式障碍期权价格的原因。

想想障碍期权需要什么:您需要知道价格在跨越障碍之后 落点的分布。对于高斯跳跃(Merton),超出部分的分布是一团乱麻——它取决于您越过障碍多远。而对于指数跳跃,超出部分是无记忆的:给定您已跨越障碍的条件分布与无条件分布相同。这使得数学运算变得可处理。

结果:Kou(2004)为敲入/敲出障碍、回望期权和永续美式期权推导出了封闭解。Merton 没有此类公式。如果您为奇异期权定价并需要解析希腊字母,Kou 胜出。

指数跳跃的无记忆性
完整密度 f(y) 与阈值 x
Conditional: f(Yx | Y > x)
η (速率)3.0
x(阈值)0.50

左侧面板显示了标有阈值 x 的完整指数密度。阴影区域是超过 x 的概率。右侧面板显示了超出部分 (Y x), given Y > x. 的条件密度。滑动阈值:条件密度的形状始终与原始密度相同。这就是无记忆性质。

移动 η,注意两个面板会以相同的方式重新缩放。超出部分的形状从不取决于您将阈值设在何处。对于障碍期权定价而言,这意味着障碍处的超出部分分布可以通过解析方式得知——无需模拟。

无记忆性
P(Y > x + z | Y > x) = P(Y > z) for all x, z 0
指数分布“忘记”了它已经越过了 x。剩余寿命始终是全新的。在连续分布中,这一性质是指数族独有的——这正是 Kou 选择它的原因。

Kou vs Merton vs Heston

每个模型都有其作用。理解 Kou 相对于 Merton 和 Heston 的定位是最后一块拼图。

Kou: 非对称跳跃、独立的翼控制、闭式奇异期权。最适合具有明显崩盘非对称性的市场(加密货币、单一名称股票),以及当您需要解析的障碍或回望期权价格时。

Merton: 更简单、对称的跳跃。参数更少。当微笑大致对称或您只对普通期权定价时已经足够好。它是跳跃模型的行业起点。

Heston: 随机波动率、无跳跃。通过波动率-现货相关性(ρ)生成偏斜。在波动率的波动率驱动期限结构的长期限中占主导地位。无法产生跳跃所创造的短期限翼的陡峭度。

Kou vs Merton — 相同的总跳跃方差
Kou(非对称尾部)
Merton(对称尾部)
Kou: η=6, η=3, p=0.35Merton: μJ=-0.158, σJ=0.373两者: λ=2

上面的图表叠加了具有相同总跳跃方差的 Kou 和 Merton 微笑。两个模型在总量上都添加了相同数量的跳跃风险,但 Kou 将其中更多的部分分配给了左尾。请注意 Kou 的左翼如何更肥厚(更陡峭的 Put 翼),而其右翼则更薄。Merton 则更均匀地分配风险。

Black-Scholes: 平坦的微笑。没有偏斜,没有翼。

Merton: 微笑带有翼部。对称跳跃分布意味着两侧翼部同步移动。适合短期香草期权。

Kou: 微笑带有独立的 翼部。非对称跳跃分布。障碍期权和回望期权具有闭式解。更适合加密资产。

Heston: 由随机波动率产生的微笑。在长期限下依然存在。没有跳跃,因此短期翼部过于平坦。

Bates: Heston + Merton 跳跃。主力模型。对于要求最苛刻的应用,可用 Kou 式双指数跳跃替换 Merton 跳跃部分。

接下来去哪里:

Merton 跳跃扩散模型 —— 对称跳跃的前身

Variance Gamma —— 一种完全没有扩散的纯跳跃模型

Heston 模型 —— 随机波动率,无跳跃

Bates 模型 —— Heston + 跳跃:业界的主力模型