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金融计算

发布日期：2018-05-18

金融计算教学大纲

 

课程名称：CUR318金融计算Financial Computation

课程性质：专业必修课

学分课时：2学分 32课时

主讲教师：王天一副教授、冯建芬副教授

所属院系：金融学院

电话：64492533, E-mail：tianyiwang@uibe.edu.cn, danxin97@163.com

教学对象：金融学院金融工程系高年级本科生

学术诚信：本课程对于学生的学术诚信的要求遵从《对外经济贸易大学学生违纪处分条例》、《对外经济贸易大学学生学习违纪处分实施细则》、《对外经济贸易大学考场纪律》的规定。

考核方式： 平时作业+课堂程序展示点评

期末考试，开卷上机。

其中平时成绩占40%，期末考试占60%。

出勤要求: 遵从《对外经济贸易大学本科生课堂学习规范》，要求学生关闭一切电子设备；不能无故缺席上课；上课专心听讲，积极参与课堂讨论；课后认真复习课堂上讲授内容，独立完成教师布置的任务；并预习新课。学生缺勤不得多于总课时的四分之一。教师可以根据考勤情况决定学生是否可以参加考试、是否扣分。

 

一．课程简介：

本课程是面向金融工程方向本科生高年级学生开设的专业选修课程。课程内容涉及Matlab编程介绍、CAPM模型(及其他因子模型)与市场有效性检验、收益率及波动率的计算及其应用、利率期限结构、随机模拟技术应用，以及有限差分等数值方法简介等。每章内容都展现了一个研究项目的相关计算，既有金融理论又有实际应用背景。课程目的在于：学生在掌握基本金融工具（包括衍生工具）和金融策略原理的基础上，能够灵活地利用各种计算方法解决实务中的典型问题，并且在未来的研究和实践中能够举一反三，创造性地工作。

二、教学目标

本课程的定位是：引导学生实现本科课程中各种金融模型，提高学生的动手能力。

三、课程资料

1、教材：无指定教材。

2、参考资料：

  1. 《Matlab—金融计算与金融数据处理》，张树德著，北京航空航天大学出版社，2008.
  2. 《金融计算与建模――理论、算法与SAS程序》，朱世武 ，清华大学出版社，2008.
  3. 《利率期限结构模型：理论与实证》， 周荣喜，杨丰梅著，科学出版社，2011.
  4. Handbook of Volatility Models and Their Applications, Luc Bauwens, Christian M. Hafner, Sebastien Laurent, Wiley handbooks in financial engineering and econometrics, 2012 April
  5. Numerical Methods in Finance and Economics--A MATLAB-Based, Introduction, Paolo Brandimarte,A JOHN WILEY & SONS, INC.,2006.
  6. Introduces Quantitative Finance, Paul Wilmott, 2ed., 2007
  7. 其他参考资料随课程内容安排

四、学习效果及达成途径

1.学习效果

通过本课程的学习，希望达成的学习效果如下：

  1. 能通过阅读文献进行代码编写
  2. 会对不同模型的表现进行客观评价
  3. 能够通过计算机实现复杂模型
  4. 具备初步的模型开发和测试能力

2.达成学习效果的途径

上课跟着老师思路走；课后完成相应的上机训练；按时完成期中作业；认真准备期末考试。

五、教学进度计划表

本课程教学周为16周，具体安排如下：

周次

内容提要

阅读材料

作业与考试

1

课程介绍

 

 

2

Matlab语言基础

Matlab—金融计算与金融数据处理

编写程序

3

Matlab VBA混合编程与择时模型

Matlab关于VBA交互的教程

编写程序

4

择时模型

相关研报

 

5

择时模型程序编写

上机+指导

 

6

CAPM与定价异像文献汇报

学生报告

 

7

事件研究

 

 

8

利率期限结构模型(I)

Maltab固收工具包帮助文件

编写程序

9

利率期限结构模型(II)

利率期限结构模型：理论与实证

编写程序

10

利率期限结构模型程序编写

上机+指导

 

11

MLE理论与波动率模型(I)

Handbook of Volatility Models and Their Applications Part I

 

12

MLE理论与波动率模型(II)

Handbook of Volatility Models and Their Applications Part II

编写程序

13

波动率模型应用

Handbook of Volatility Models and Their Applications

编写程序

14

波动率模型程序编写

上机+指导

 

15

蒙特卡洛随机模拟技术

Introduces Quantitative Finance

编写程序

16

蒙特卡洛随机模拟程序编写

上机+指导

 

17-18

随堂考试
 

 

六、 教学内容

第一章  金融计算及数值方法简介

【教学目的和要求】

1.  使学生了解金融计算的研究领域及其在金融中的应用；

2.  使学生了基本的编程流程，为下一步的实验教学做准备；

3.  使学生了本课程会涉及的数值计算内容，模型精度问题和可行性判别。

【主要内容】

1.金融计算概述

(1)金融计算的研究内容与发展

(2)金融计算的典型应用案例

2.程序设计基础

(1)程序设计的概念

(2)算法的概念

(3)算法的表示

3.数值计算简介

(1)数值计算的基本概念

(2)数值算法优劣的判断

(3)数值计算的研究内容

 

教学总时数：2

参考资料： 无

作业与练习：无

第二章 金融计算软件平台入门

【教学目的和要求】

通过本章的学习使同学们能够掌握用于金融模型实现的软件平台的使用，为后面金融模型的实现提供技术支持和软件支持。初步掌握Matlab的基本界面与操作，了解程序流程，帮助获得和debug方式。

【主要内容】

1.MATLAB软件简介

(1)MATLAB软件简介与语法特点

(2)MATLAB程序设计概要

(3)MATLAB程序实例讲解

 

教学总时数：2

参考资料：《Matlab—金融计算与金融数据处理》，张树德著，北京航空航天大学出版社，2008.

作业与练习：

1. 解读相关的matlab程序，对模型原理、模型用途、参数含义、参数估计方式、模型计算流程等写成文档。

第三章 CAPM与Pricing Anomalies

【教学目的和要求】

  1. 了解CAPM模型相关理论
  2. 了解CAPM模型的相关定价异象,熟悉定价异象的识别方法。
  3. 了解三因子模型相关内容，熟悉beta计算的各种方法

【主要内容】

1.CAPM介绍

(1)理论发展简介

(2)Beta计算的相关讨论

(3)Anomalies讨论

(Size, Leverage ratio, Book/Market ratio, Price/Earnings ratio, Price/CashFlow ratio, Momentum)

2.Fama-French三因子模型

(1)三因子模型简介

(2)三因子模型的解释

(3)基本实证流程简介

 

教学总时数  4

参考资料：

Theory and development:

  1. Sharpe, William F. 1964. “Capital Asset Prices: A Theory of Market Equilibrium under Conditions of Risk.” Journal of Finance. 19:3, pp. 425–42.
  2. Lintner, John. 1965. “The Valuation of Risk Assets and the Selection of Risky Investments in Stock Portfolios and Capital Budgets.” Review of Economics and Statistics. 47:1, pp. 13–37.

Anomalies

  1. Banz, Rolf W. 1981. “The Relationship Between Return and Market Value of Common Stocks.” Journal of Financial Economics. 9:1, pp. 3–18.
  2. Bhandari, Laxmi Chand. 1988. “Debt/Equity Ratio and Expected Common Stock Returns: Empirical Evidence.” Journal of Finance. 43:2, pp. 507–28.
  3. Stattman, Dennis. 1980. “Book Values and Stock Returns.” The Chicago MBA: A Journal of Selected Papers. 4, pp. 25–45.
  4. Basu, Sanjoy. 1983 "The Relationship between Earnings Yield, Market Value and Return for NYSE Common Stocks: Further Evidence," Journal of Financial Economics: 129-156. 
  5. Lakonishok, Josef, Andrei Shleifer and Robert W. Vishny. 1994. “Contrarian Investment, Extrapolation, and Risk.” Journal of Finance. 49:5, pp. 1541–578.
  6. Jegadeesh, Narasimhan and Sheridan Titman. 1993. “Returns to Buying Winners and Selling Losers: Implications for Stock Market Efficiency.” Journal of Finance. 48:1, pp. 65–91.

Three factor models

9.    Fama, Eugene F. and Kenneth R. French. 1992. “The Cross-Section of Expected Stock Returns.” Journal of Finance. 47:2, pp. 427–65.

10.   Fama, Eugene F. and Kenneth R. French. 1993. “Common Risk Factors in the Returns on Stocks and Bonds.” Journal of Financial Economics. 33:1, pp. 3–56.

11. Daniel, Kent, and Sheridan Titman. 1997, "Evidence on the Characteristics of Cross-Sectional Variation in Stock Returns," Journal of Finance 52: 1-33.

 

作业与练习：

1. 用不同方式计算Beta值，并比较。

2. 使用A股数据和标准的实证步骤讨论中国市场上是否出现上述的定价异象(Optional).

第四章 固定收益证券相关计算

【教学目的和要求】

1.了解各种收益率的计算方法

2.了解久期和凸度的计算及应用

3.了解利率期限结构的拟合方法

4.掌握利率期限结构及其初步的估计方法。

【主要内容】

1.固定收益证券的收益率计算

(1)各种收益率的定义

(2)内生收益率计算

(3)到期收益率计算

(4)有效年利率计算

(5)即期利率计算

(6)远期利率计算

2.利率期限结构建模

(1)利率期限结构定义

(2)曲线拟合方法

(3)Nelson Sigel模型

(4)随机模型简介

 

教学总时数  4+2(上机实习)

参考资料：

  1. 《金融计算与建模――理论、算法与SAS程序》，朱世武 ，清华大学出版社，2008.
  2. 《利率期限结构模型：理论与实证》， 周荣喜，杨丰梅著，科学出版社，2011.
  3.     基于线性规划和多项式样条函数的利率期限结构模型,白小莹,杨丰梅 ，周荣喜,运筹与管理,VOl.18,No.2.
  4.     中国市场利率期限结构的静态估计,郑振龙,林海,武汉金融,2003.3
  5.     Nelson-Siegel模型与国债收益率曲线的预测,陈芳菲，沈长征,统计与决策,2006年2月
  6.     基于动态Nelson—Siegel模型的利率期限结构预期理论检验,沈根祥,上海经济研究,2010年第4期。

作业与练习：

  1. 选取不同的多项式分段点，考查多项式样条模型的改进情况；
  2. 类似样条函数拟合，对Nelson-Siegel模型采取异方差的处理，分别将权重设为久期相关的权重和以初次拟合的参差作为权重进行重新拟合，考查模型的改进情况；

第五章 波动率建模及其应用实例

【教学目的和要求】

  1. 了解各种波动率建模方法
  2. 了解波动率建模的应用
  3. 掌握低频和高频数据波动率建模的方法

【主要内容】

1.低频数据波动率建模

(1)背景知识

(2)GARCH模型和随机波动率模型简介

(3)模型设定检验

2.高频数据波动率建模

(1)背景知识

(2)实现波动率，价格跳跃相关知识

(3)基于高频数据的波动率模型

3.若干应用

(1)波动率预测与VaR

(2)波动率外溢效应(Spillover effect)

(3)GARCH期权定价

 

教学总时数  6+2(上机实习)

参考资料：

  1. Handbook of Volatility Models and Their Applications, Luc Bauwens, Christian M. Hafner, Sebastien Laurent, Wiley handbooks in financial engineering and econometrics, 2012 April
  2. Hansen,“Forecasting Volatility using High Frequency Data”. Forthcoming in Oxford Handbook on Economic Forecasting.
  3. Heston, S. and S. Nandi (2000). A closed-form GARCH option valuation model. Review Financial Studies 13(3), 585–625.

作业与练习：

  1. 选择一个GARCH模型，写出估计与预测的程序，与Matlab自建程序进行比较。
  2. 写出Heston and Nandi(2000)使用的期权定价方法的程序，对比显示解和随机模拟结果的差别。
  3. 从Oxford-man institute of quantitative finance的realized library下载实现测度数据，复制HAR模型或者MIDAS模型。和GARCH模型对比其VaR预测能力(Optional)。

第六章 蒙特卡洛模拟技术

【教学目的和要求】

  1. 了解蒙特卡罗模拟方法的原理
  2. 能够使用蒙特卡罗方法对典型的金融随机模型进行拟合，如衍生产品定价模型、信用风险模型，利率动态模型等。

【主要内容】

1.蒙特卡罗模拟简介

(1)背景和原理

(2)应用领域

(3)主要方法及其改进技术

2.随机过程的轨道模拟

(1)简单随机过程的轨道模拟

(2)资产价值过程的轨道模拟

3.金融应用：产品定价与风险管理

(1)期权价值的数值近似

(2)风险管理模型的数值模拟

(3)利率动态模型的数值模拟

(4)信用风险模型的数值模拟

 

教学总时数  2+2(上机实习)

参考资料：

  1. Numerical Methods in Finance and Economics--A MATLAB-Based, Introduction, Paolo Brandimarte,A JOHN WILEY & SONS, INC.,2006.
  2. Monte Carlo Methods in Finance, Don L. McLeish, Lecture,2000.
  3. 金融工程中的蒙特卡罗方法（影印版）,（美）格拉瑟曼 著/2008-06-01/高等教育出版社
  4. F. A. Longstaff & E. S. Schwartz., “Valuing American options by simulation: a simple least-squares approach”, Review of Financial Studies, Spring2001; 14,1; ABI/INFORM Global,pg.113—141
  5. Introduces Quantitative Finance，Paul Wilmott, 2ed. A JOHN WILEY & SONS, INC., 2007

作业与练习：

1. BS公式的模拟验证并考察不同参数设定对模拟精度的影响。

第七章 数值方法简介

【教学目的和要求】

  1. 了解有限差分方法；
  2. 了解数值积分方法；

3、了解简单应用

【主要内容】

1.有限差分方法

(1)简介与问题的分析框架

(2)近似希腊字母的技术

(3)边界条件与双线性差分

(4)BS方程基础的有限差分实例

2.数值积分方法

(1)简介与问题分析框架

(2)规则区间与低扩散度方法

(3)进阶方法

(4)一些常用积分的特定数值算法

 

教学总时数  2+4(上机实习)

参考资料：

  1. Introduces Quantitative Finance, Paul Wilmott, 2ed., 2007

作业与练习：

  1. BS formula下障碍期权的有限差分计算

 

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