什么是“无套利原理”?

“套利”定义

在一个自融资投资策略\Phi被称为在[0,T]内存储在套利机会(arbitrage opportunity),如果存在t* \in [0,T),使得当
V_{t*}(\Phi) = 0
V_T(\Phi)\geqslant 0
Prob\{V_T(\Phi)>0\}>0其中,Prob\{\omega\}表示时间\omega发生的概率。
解释:
投资策略是指由多个无风险资产(比如国债、存银行)和风险资产(比如股票、期权)组成的投资组合。
自融资是指在整个交易时段中间没有资金加入或抽走。
第一个式子V_{t*}(\Phi) = 0可由在投资组合中加入无风险资产(由其可确定性质)构造。意义的话不太明白,可能是为了后面好表达?
第二个式子配合第一个,表示这是一个没有风险的情况,第三个式子表示有获利的可能。
整体来说,就是在风险市场中无风险地获得收益,类似“白嫖”。
在“金融模型及计算-(1)”中也提到,这种白嫖行为显然是会破坏市场平衡的,类似于游戏出bug。现实中确实可能会有,但在理论中,我们假设它不存在,即“市场中不存在套利机会”。

无套利原理

定理2.1 若市场在时段[0,T]内是无套利的,则对于任何两个投资组合\Phi_1\Phi_2,如果
V_T(\Phi_1) \geqslant V_T(\Phi_2)
Prob\{ V_T(\Phi_1) > V_T(\Phi_2) \}>0成立,那么对于任意t \in [0,T),必有
V_t(\Phi_1) > V_t(\Phi_2)解释:无套利情况下,若T时刻两个投资组合能确定收益大小关系,且有收益差距的可能,就能确定中间时刻的严格大小关系。证明思路就是用套利的定义反证。
作用:为什么要用T时刻的关系推中间时刻t呢,因为风险资产的回报是不确定的,但可能在某个固定时刻可以确定,比如期权在到期日才能确定收益。使用无套利原理就可以计算中间时刻的大小关系。

推论2.1 若在[0,T]内市场无套利,投资组合\Phi_1\Phi_2V_T(\Phi_1) = V_T(\Phi_2),那么对任意时刻t\in [0,T],必有V_t(\Phi_1) = V_t(\Phi_2)

证明:两次使用定理2.1,就可证明等号时的情况。
应用:定理2.1和推论2.1都可用于后续的证明,当用到不等式的时候就用定理2.1,用到等式的时候就用推论2.1。

关于无套利原理的使用

当前我们对原生资产(股票)价格的运行没有建立任何模型,只假设市场无套利。
在此假设下,我们可以得到一些关于欧式期权和美式期权的不等式和等式:

https://www.jianshu.com/writer#/notebooks/29616614/notes/34961324/preview
为什么期权的价值不固定?什么是“期权定价估计”?

这些不等式或等式都是仅仅由无套利原理限制的,和原生资产的价格规律没有任何关系。在证明的时候,本质上是倒向的,即有了t=T的期权价格,反推t\in [0,T)的价格的相关性质。期权定价是一个倒向问题,这是在整本书中都通用的规律。
然而,如果不建立原生资产价格运行的模型,对于期权定价只能定性(只有不等式约束),无法具体到某个值。因此,我们必须给出原生资产的价格模型。在下一章中,我们假设原生资产符合二叉树模型(离散的单时段双状态模型),这是一个最简单也最基础的模型,并在二叉树模型下进行期权定价的相关讨论。

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