σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
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σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
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SciPy 学习路线›模块 2 · 曲线与积分›主题 2.4·~50分钟中级

用 quad 和 solve_ivp 求积分与常微分方程

路线进度模块 2/3 · 主题 4/5
2.4 用 quad 和 solve_ivp 求积分与常微分方程
—实验得分— / 100总 XP—连续天数—

期望是积分,动态是常微分方程

量化金融的很大一部分是两件事之一。第一件是期望,也就是积分:期权价格是其收益的贴现平均,e^(-rT)∫(S_T-K)⁺ φ(z) dz,预期损失(expected shortfall)是超过某个分位数的平均损失。scipy.integrate.quad(f, a, b) 返回数值和误差估计,可以用 -np.inf 和 np.inf 作为积分限,被积函数光滑时精确到很多位。被积函数有拐点(比如看涨期权收益在行权价处)时,要从拐点开始积分,而不是让 quad 跨过它。即使存在闭式解,同时计算积分也是检验你是否理解公式的最好办法,而且积分对没有公式的收益也同样有效。

第二件事是动态:某个量按照其变化率的规则演化,即常微分方程 y'=f(t,y)。scipy.integrate.solve_ivp(f, [t0, t1], y0, rtol=..., atol=...) 向前追踪它并返回路径;sol.y 的最后一列就是 t₁ 处的值。Vasicek 短期利率模型给出债券价格 P=e^(A(τ)-B(τ)r₀),其中两个函数从零出发满足 B'=1-κB 和 A'=-κθB+1/2σ²B²,收紧容差后求解器能把教科书公式复现到 10⁻¹³。自由度为 2.6 的 t 分布在 1% 水平的预期损失是 8.54 个标准单位,正态分布是 2.67:积分显示了厚尾的代价。从联邦基金利率 3.88% 出发,模型收益率曲线从一年的 3.96% 缓慢上升到三十年的 4.36%。

  • 期望就是积分:quad 支持无限积分限;从收益的拐点开始积分。
  • 动态就是常微分方程:solve_ivp 从初值开始追踪;收紧 rtol 和 atol 以匹配公式。
  • 用闭式检验数值解:两者都有时就都算,看二者的差距。

实验:评分内容

  • 写成积分的看涨期权价格20 分
  • 用积分求预期损失15 分
  • 闭式10 分
  • 由两个常微分方程得到债券价格25 分
  • Vasicek 公式10 分
  • 模型收益率曲线10 分
  • 研究10 分
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