基于GJR-GARCH模型的沪深300指数期权定价研究.pdf
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1、Operations Research and Fuzziology 运筹与模糊学运筹与模糊学,2024,14(1),846-855 Published Online February 2024 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/orf https:/doi.org/10.12677/orf.2024.141078 文章引用文章引用:李鑫亚.基于 GJR-GARCH 模型的沪深 300 指数期权定价研究J.运筹与模糊学,2024,14(1):846-855.DOI:10.12677/orf.2024.141078 基于基于GJR-GARCH模型的沪深
2、模型的沪深300指数期权指数期权 定价研究定价研究 李鑫亚李鑫亚 贵州大学经济学院,贵州 贵阳 收稿日期:2023年11月21日;录用日期:2023年12月11日;发布日期:2024年2月29日 摘摘 要要 本研究旨在深入了解中国股票指数期权市场的运行状况,基于本研究旨在深入了解中国股票指数期权市场的运行状况,基于GJR-GARCH模型,以沪深模型,以沪深300指数期权为指数期权为研究对象,探讨其定价特征及对市场波动的敏感性。通过对研究对象,探讨其定价特征及对市场波动的敏感性。通过对2022年年3月至月至2023年年12月的期权价格数据的月的期权价格数据的实证分析,研究期权价格数据的统计特征发
3、现其尖峰厚尾的非正态特征恰好说明沪深实证分析,研究期权价格数据的统计特征发现其尖峰厚尾的非正态特征恰好说明沪深300期权市场波动期权市场波动的复杂性和异方差性;并利用的复杂性和异方差性;并利用GJR-GARCH模型探究沪深模型探究沪深300指数期权波动率,进一步验证了该模型对市指数期权波动率,进一步验证了该模型对市场波动特征的良好解释能力,为中国期权市场定价提供新的波动率测算指标。文章期望能够为未来的金场波动特征的良好解释能力,为中国期权市场定价提供新的波动率测算指标。文章期望能够为未来的金融市场发展提供有益的见解,并为相关决策者提供科学的政策建议,推动中国股指期权市场的健康发展。融市场发展提
4、供有益的见解,并为相关决策者提供科学的政策建议,推动中国股指期权市场的健康发展。关键词关键词 沪深沪深300指数期权,期权定价,指数期权,期权定价,GJR-GARCH模型,期权定价模型模型,期权定价模型 The Pricing of CSI 300 ETF Options with GJR-GARCH Model Xinya Li School of Economics,Guizhou University,Guiyang Guizhou Received:Nov.21st,2023;accepted:Dec.11th,2023;published:Feb.29th,2024 Abstract
5、 Utilizing the GJR-GARCH model,this research focuses on CSI 300 index options to investigate their pricing dynamics and responsiveness to market shifts.Analyzing option price data from March 2022 to December 2023,the study delves into the statistical features of these prices.The observed non-normal
6、traits,such as peakedness and thick tails,distinctly signal the intricate and heteros-李鑫亚 DOI:10.12677/orf.2024.141078 847 运筹与模糊学 cedastic nature of volatility in the CSI 300 option market.Employing a GJR-GARCH model,the re-search delves into the volatility of CSI 300 index options,affirming the mod
7、els effectiveness in ex-plaining market volatility characteristics.The study introduces a novel volatility metric,offering valuable insight for Chinas option market pricing.Anticipated outcomes include significant con-tributions to financial market development and informed policy recommendations for
8、 decision-makers,fostering the robust growth of Chinas stock index options market.Keywords CSI 300 Index Options,Option Pricing,GJR-GARCH Model,Option Pricing Model Copyright 2024 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(C
9、C BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 在金融衍生品市场中,股指期权正是其中关键的组成部分,期权市场在全球范围内蓬勃发展,为广大投资人与分析师提供不可或缺的投资风险管理帮助,并且在期货期权市场的促进和规范过程中充任总推手的作用1。以股票指数为标的的期权产品已在美德法韩国等国家逐步推出2,而中国股指期货市场在过去的 20 年中不断进步,对金融市场的影响逐渐显著2。特别是在中国金融期货交易所推出沪深 ETF300 指数期权仿真交易上线后,期权交易机制得到大幅完善,国内指数期权市场开始走向大众视野3。从期权定价研究的历史发
10、展视角来看,其早期阶段主要采用期权定价模型来检验期权市场价格的有效性4 5,尽管使用期权定价模型可以做到直观明了地知晓期权市场价格和理论价格间数额差,但是其并不具备高度的精准性6;从无风险套利的角度,一般学术假设认定为:在一个有效的期权市场中不会存在无风险套利,换言之,在有效市场中投资者无需得到具体的期权定价模型与具体的市场波动率,就可以得到期权定价结果7。鉴于此,文章以沪深 300 指数期权为研究对象,针对 2022 年 3 月至 2023 年 12 月的沪深 300 指数期权价格数据进行了深入的实证分析,旨在揭示其定价特征以及对市场波动的敏感性。并通过运用GJR-GARCH、布莱克斯科尔斯
11、定价模型等先进工具以进行开创性的研究,这不仅有助于深入了解中国以股票指数为标的的金融衍生品市场的运行状况,同时为股指期权市场提供了相应的技术支持。2.文献综述文献综述 2.1.国内外期权定价方式的演进历程国内外期权定价方式的演进历程 股指期权作为金融衍生品市场的关键工具,在定价研究中经历了从最初的假设条件到后来的不断推导和完善的过程2。布莱克斯科尔斯模型最初为欧式期权提供了完美的定价公式8,但由于多项假设的限制,学者们开始逐步放松这些条件,提出了多种有价值的期权定价方法9。波动率一直是期权定价中的关键问题,一般的做法是针对从历史期权价格中得到的隐含波动率,并进一步预测未来的隐含波动率,为期权定
12、价提供关键变量10;其次使用两因素模型,使将波动率服从为某种随机过程,从而得到不同的期权定价公式11;目前的前沿研究中将波动率假设为确定的前后相依的函数关系,即采用 GARCH类模型为期权定价提供新的测算方式12。Open AccessOpen Access李鑫亚 DOI:10.12677/orf.2024.141078 848 运筹与模糊学 2.2.GARCH 类模型的研究进展类模型的研究进展 大量研究深入探讨了期权定价模型的准确性,尤其是针对布莱克斯科尔斯期权定价模型在 S&P 指数期权定价方面所存在的严重偏差的,并进一步研究如何得到更精准的模型13。GARCH 类模型在减少期权定价偏差方
13、面表现出相对的有效性14 15 16。尽管现有的期权定价模型已经能够更好地捕捉资产的波动时变性、杠杆效应和负的偏态效益,但它们仍然存在定价偏差17。因此在期权定价研究中,加入滞后因素得到 GJR-GARCH 模型,更灵活、能够更准确刻画资产偏态特征和随机波动特征的期权定价模型,以弥补定价模型给出的价格与实际期权价格之间的偏差18。2.3.股指期权定价的研究股指期权定价的研究 以往的大量文献深入研究并采用了多种方法和模型,以期待能对于股指期权定价这一命题提高精度。BrunettiM 和 TorricelliC(2007)19通过对意大利股指期权采用盒式价差条件等经典期权价差条件,证实了期权市场的
14、整体有效性与股指定价的可能性;Draper 和 Fung(2001)20在研究伦敦金融时报 100 指数期权时,通过股指期权期货平价关系式,同样建立了股指期货交易策略的可能模型;Fung JK 和 Mok HM(2003)21的研究涵盖了香港恒生指数期权,他们利用期权期货平价关系式以及模拟策略模型,加深构建模拟股指期权交易模型的研究。现有文献表明,期权定价一直是金融活动和衍生品研究中的前沿问题,股指期权定价又是现代金融研究的核心议题22。上述文献构成了本文研究的基础,对于理解研究期权定价有指导性见解。这一问题深远地影响中国衍生品金融市场的健康长远发展22,但是以往文献并未考虑将 GJR-GAR
15、CH 模型涉入沪深 300 指数期权仿真交易市场的定价问题中。此外,与本文最相关的文献是郑惠民(2016)23的研究,其系统地考察了,蒙特卡罗方法与上证 50ETF 定价间的联系,但其关注重点并非衍生品市场中的沪深 300指数期权,也并未使用波动率模型对股价定量预测,因此也未能深入探讨如何对股指期权做深层次定价。本文的潜在贡献主要有两个方面:首先,本文以沪深 300 指数期权为研究对象,探讨其定价特征及对市场波动的敏感性;其次,相较于以往的固定效应模型,本文采用的双变量 GJR-GARCH 模型在金融研究中明显优于 Heston-Nandi 模型24,以丰富指数期权定价问题的研究。3.模型假设
16、模型假设 3.1.期权定价和波动率估计模型期权定价和波动率估计模型 3.1.1.布莱克布莱克斯科尔斯期权定价模型斯科尔斯期权定价模型 布莱克斯科尔斯(B-S)欧式期权定价模型是由 Fisher Black、Myron Scholes 和 Robert Merton 于1973 年提出的一种金融模型8,用于估算欧式期权的公允市场价格。该模型以其简单性和实用性而闻名,并成为金融衍生品领域的重要基石。根据该期权定价模型的主要假设对数正态分布、恒定的无风险利率和资产收益率、市场无摩擦、无红利、无限制的借贷和股票价格随机游走等22,可以判断得到布莱克斯科尔斯模型的核心方程是一个偏微分方程,用以计算欧式期
17、权的理论价格。该模型的成功推广了期权定价理论,并为金融衍生品的发展和使用提供了理论基础9,鉴于此文章得到如下期权价格的具体表示:()()()12r T tttCa N dKeN d=(1)()()()2121lnln0.5,taKrTtdddTtTt+=(2)at是标的资产当前市场价格;K为期权的敲定价格;T 为期权执行期限;Ct是期权的敲定价格;标的资李鑫亚 DOI:10.12677/orf.2024.141078 849 运筹与模糊学 产的波动率为;()N d为标准正态分布变量的累积概率分布函数;年无风险复利利率为 r。由于波动率可以通过历史数据估计,本文可以计算出欧式看涨期权的理论价格。
18、3.1.2.波动率估计模型波动率估计模型 波动性是指在一定时间内金融资产价格平均波动的幅度,而 GARCH 类模型的条件方程不仅与滞后残差平方呈线性关系,还与滞后条件方差呈线性关系,鉴于此金融资产波动率的集群现象能得到更为准确地描述。考虑到数据的尖峰厚尾等非正态特性,本文对传统 GARCH 模型进行了扩展,运用 GARCH类模型测量 ETF 指数收益率的方差。在此基础上,引入虚拟变量,1u th以研究了指数波动的非对称性。同时,采用 GJR-GARCH 模型进一步探讨了指数 ETF 价格波动18:()21,1,1xtxxxxx txx thdh=+(3)价格波动用价格滞后一期的数据(,1x t
19、R)考察,模型(3)中1x衡量 t 期沪深 300 指数期权 ETF 价格对t 1 期沪深 300 指数期权 ETF 价格的敏感程度。,u th是以过去信息为基础的滞后一期的预测方差,称为条件方差。u为 ARCH 项系数,表示用均值方程中扰动项平方的滞后(2,1u t)度量从前期获得的波动性信息;u为 GARCH 项系数,反映上一期的预测方差(,1u th)对本期方差的影响,GARCH(1,1)表明大的过去的扰动(2,1u t)和波动(,1u th)都可能引起大的波动(,u th)。,1u th为虚拟变量,当,1u t 0 时,,1u td=0,则用u来表示沪深 300 指数期权 ETF 价格
20、波动系数。4.期权定价实证分析期权定价实证分析 4.1.数据来源数据来源 本研究选用沪深 300 指数期权中的“300ETF 购 12 月 3.900”合约,对前文所提出 GJR-GARCH 模型的定价能力进行了实证分析。期权数据的抽样阶段涵盖了 2022 年 3 月 8 日至 2023 年 12 月 1 日。数据来源为国泰安(CSMAR)数据库。在所有期权样本中,本文剔除了明显违反无套利条件的样本。另外,为了确保分析的可靠性,并排除了剩余期限少于 7 天的期权数据,因为这些期权可能受到流动性不足和投机等因素的影响,导致价格波动较大。最终,得到了包含 454 个样本的期权数据。为进一步可视化文
21、章中的数据,表 1 展示主要研究变量的描述性统计。初步观察显示,沪深 300 指数期权的日收盘价和日结算价均值以及标准差在相似的区间范围内。然而,日收盘价表现出相对较大的变化幅度,这使其更适合用于波动率变动幅度的研究25,并将日收盘价作为沪深 300 指数期权交易价格PRICE。对上述变量的偏度进行进一步分析显示,它们的偏度均为负值,表明其分布呈现负偏离的特点,曲线的左侧尾部相对较长。然而,需要注意的是,价格波动差 DPRICE 的性质尚未明确,因此,为了全面理解这一情况,后续部分将对其进行详细的论述和验证。Table 1.Descriptive statistics of variables
22、 表表 1.变量描述性统计 变量名 样本量 均值 标准差 最小值 最大值 偏度 峰度 日收盘价 454.00 227.28 147.24 0.80 596 0.19 2.01 日结算价 454.00 227.46 147.20 0.80 595 0.19 2.01 涨跌幅度 454.00 1.80 21.43 85.80 109 0.24 6.19 成交量 454.00 1.67 21.88 85.80 109 0.35 6.04 持仓量 454.00 574.43 1993.56 0.00 13526 4.62 24.44 成交金额 454 3780000 14000000 0 110400
23、000 5.58 35.99 李鑫亚 DOI:10.12677/orf.2024.141078 850 运筹与模糊学 4.2.波动率的估计波动率的估计 图 1 展示了沪深 300 指数期权交易价格(PRICE)以及其一阶差分(DPRICE)的时间序列变动。DPRICE 反映了价格波动的程度,可以观察到沪深 300 指数期权交易价格波动具有显著的集聚性。这种集聚性可能揭示了市场中某些特定时期的波动率异常波动,为后续的 GJR-GARCH 模型分析提供了数据基础。Figure 1.Trends in the price(PRICE)and price changes(DPRICE)of Shang
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