Hello, dear friend, you can consult us at any time if you have any questions, add WeChat: daixieit

Semester 1 Examinations 2023

MA3071 FINANCIAL MATHEMATICS

FORMULA SHEET

(I)  European Options

(1)  Call Option Payoff: (ST - K)+;

(2)  Call Option Profit: P = (ST - K)+ - D ;

(3)  Put Option Payoff: (K - ST)+;

(4)  Put Option Profit: P = (K - ST)+ - D.

(II)  Binomial Tree Models

(1)  Hedging Portfolio for single period tree:

V0 = 0S0 +ψ       0 =         ψ =

(III)  Standard Brownian Motion

(1)  匝[f (t  Bt)|Fs] = 匝[f (t  Bs+(Bt - Bs))|Fs];

(2)  匝[f (s Bs)|Fs] = f (s Bs);

(3)  [(Bt - Bs)2m+1|Fs] = 0 ﹐  m = 0 ﹐ 1 ﹐...;

(4)  [(Bt - Bs)2m |Fs] = (t - s)m (2m - 1)!!  m = 0 1 ﹐...﹐ ;

(5)  If f (t  Bt) = g(t)h(Bt)  [g(t)h(Bt)|Fs] = g(t)匝[h(Bt)|Fs];

(6)  匝[g(t)|Fs] = g(t) and Var[g(t)] = 0; for all t > s ≥ 0.

(IV)  Stochastic Integrals

(1)   0(t) YudBu ~ N 0 0(t) Yu(2)du┌╱;

(2)  Var 0(t)Audu= 0 ;

(3)  If Xt  = X0 +  0(t)Audu +  0(t) YudBu, then Xt  ~ N X0 +  0(t) [Au]du 0(t) Yu(2)du┌╱ .

(V)  Itos Lemma

(1)  df (t  Bt) = ft\dt + ft dBt + fBtdt;

(2)  df (t  Xt) = ft\dt + ft dXt + fXt (dXt)2 ;

(3)  If dXt  = Atdt +YtdBt, then df (t  Xt) = (ft\ +At ft  + Yt2fXt )dt +Yt ft dBt .

(VI)  Geometric Brownian Motion

(1)  log S(S)0(t) ~ N !│µ - t  σ2t!;

(2)  [St] = S0eµt ;

(3)  Var[St] = S0(2)e2µt  eσ2t - 1;

(4)  [f (ST)|Ft] = f Stea(T -t)+σ(BT -Bt )Ft ;

(5)  匝[f (St)|Ft] = f (St);

(6)  [ST |Ft] = Steµ(T -t);

(7)   ┌ │ea(T -t)+σ(BT -Bt)k Ft = e ka+(T -t) , k is a constant;

(8)  St/ea(T -t)+σ(BT -Bt); for all T > t ≥ 0.

(VII)  Black-Scholes Model

(1)  Let g(t  St) be the option price at time t and St  be a GBM, under the no arbitrage condition, the Black-Scholes equation is: gt(~) + pStgS(~)t  + σ2St2gS(~~)tSt  = pg;

(2)  If no dividend payment:

•  European call option price at time t: g(t  St) = Sto(d1 ) - Ke-p(T -t)o(d2 );

•  European put option price at time t: g(t  St) = Ke-p(T -t)o(-d2 ) - Sto(-d1 ).

where o(x) is the cumulative distribution function of a standard normal random vari- able, and

d1 =  ,

 d2 = d1 - σ ^T - t ,

(3)  For European options with no dividend, the exact expressions of the Greeks are

 

 

European Call Option

European Put Option

A (Delta)

àg

àSt

o(d1 )

-o(-d1 )

r (Gamma)

à2g

0(d1 )   

Stσ^T -t

0(d1 )   

Stσ^T -t

 (Vega)

àg

àσ

St0(d1 )^T - t

St0(d1 )^T - t

p (Rho)

àg

àp

K(T - t)e-p(T -t)o(d2 )

-K(T - t)e-p(T -t)o(-d2 )

o (Theta)

àg

àt

-  - pKe-p(T -t)o(d2 )

-  + pKe-p(T -t)o(-d2 )

where 0(x) is the density function of a standard normal distribution such that

0(x) = o~ (x) = e-  .

(VIII)  Mean Variance Portfolio Optimization

(1)  Variance of portfolio return: 〉1 xi(2)σi(2) + 2〉1〉j(n)=i+1xixjσij .

(IX)  Capital Asset Pricing Models

(1)  Slope of capital allocation line (CAL): [σ(Rt)t(]) -p ;

(2)  Equation of capital market line (CML): [Rp] - p = [σM(RM]) -pσp;

(3)  Equation relating the return on any individual asset to the return on the market portfolio: [Ri] - p = )(匝[RM] - p).