金融建模

 

课程名称：HON107金融计算Financial Modeling

课程性质：金融荣誉课

学分课时：3学分 48 课时

主讲教师：王天一副教授

所属院系：金融学院

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

教学对象：全校荣誉学生

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+课堂小组报告

期末交小组论文一篇，每位学生交研究计划一篇

其中平时成绩占40%，期末小组成绩20%，个人成绩40%。

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：

本课程主要介绍解决金融问题所需的建模技术和实证分析方法，是一门综合性和实践性较强的课程。教学定位于使学生掌握研究金融问题过程中常见的建模思想和手段。主要教学内容涉及金融建模过程分析、固定收益证券计算、股票数据处理、波动率建模问题及其应用、金融数值模拟技术实践、金融问题建模实践等。通过相关课程的学习，活化只是存量，培养模型快速上手和开发的能力，同时练习开题报告，研究论文以及报告论文的技巧，为研究生学习相关课程及深造提供基础。

 

二、教学目标

本课程的定位是：在本科学习的基础上，进一步训练学生的建模能力，并以建模为话题，训练学生的科研能力。

 

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. M,J. Seiler (2004) Preforming Financial Studies: A Methodological Cookbook, Chapter 13.
4. Kothari and Warner (2006) Econometrics of event studies, Chapter 1 in Handbooks of Corporate Finance: Empirical Corporate Finance
5. Chia-Shang Chu et.al. (2009), Pitfalls in market timing test, EL
6. Chuo and Chu, (2009) Testing independence of two autocorrelated binary time series, SPL
7. 《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.
8. Handbook of Volatility Models and Their Applications, Luc Bauwens, Christian M. Hafner, Sebastien Laurent, Wiley handbooks in financial engineering and econometrics, 2012 April
9. Hansen,“Forecasting Volatility using High Frequency Data”. Forthcoming in Oxford Handbook on Economic Forecasting.
10. Heston, S. and S. Nandi (2000). A closed-form GARCH option valuation model. Review Financial Studies 13(3), 585–625.
11. Duan, J., G. Gauthier, and J. Simonato (1999):An Analytical Approximation for the GARCH Option Pricing Model, Journal of Computational Finance, 2, 75-116.
12. Numerical Methods in Finance and Economics--A MATLAB-Based, Introduction, Paolo Brandimarte,A JOHN WILEY & SONS, INC.,2006.
13. Introduces Quantitative Finance, Paul Wilmott, 2ed., 2007
14. 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. 可以对现有模型的弱点进行针对性修改
4. 具备初步的模型开发和测试能力
5. 能够独立完成研究报告、对科研全过程有进一步的把我
6. 力争通过课程内容的学习写出可以发表的论文

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；认真阅读文献，与老师积极讨论。

 

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	金融建模简介
2	金融计算软件平台入门	Matlab关于VBA交互的教程	写程序
3	CAPM与定价异象	教师讲义
4	事件研究技术	教师讲义
5	市场择时	教师讲义	写程序
6	利率期限结构模型	金融计算与建模――理论、算法与SAS程序	写程序
7	波动率建模(1)：离散时间模型	Handbook of Volatility Models and Their Applications Part I
8	离散时间波动率建模的应用：Heston-Nandi GARCH期权定价	Heston-Nandi 2000	写程序
9	波动率建模及其应用(2)：连续时间模型	Handbook of Volatility Models and Their Applications Part II
10	连续时间波动率建模的应用：Heston模型下的VIX衍生品	教师讲义	写程序
11	波动率建模及其应用(3)：高频数据模型	Forecasting Volatility using High Frequency Data
12	高频数据波动率建模的应用：波动率交易量相互关系	教师讲义	写程序
13	蒙特卡洛模拟技术	Introduces Quantitative Finance	写程序
14	学期论文成果报告与讨论(I)
15	学期论文成果报告与讨论(II)
16	学期论文成果报告与讨论(III)

 

六、 教学内容

第一章  建模基础知识

【教学目的和要求】

1.  了解什么是模型，什么是一个好的模型

2.  使学生了基本的编程流程，为下一步的实验教学做准备；

【主要内容】

1.金融建模概述

(1)建模的基本思想和流程

(2)建模示例与模型评价

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

 

教学总时数： 3

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：3

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：

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 收益率相关(I):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
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/Cash Flow 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  3

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

3. Banz, Rolf W. 1981. “The Relationship Between Return and Market Value of Common Stocks.” Journal of Financial Economics. 9:1, pp. 3–18.
4. Bhandari, Laxmi Chand. 1988. “Debt/Equity Ratio and Expected Common Stock Returns: Empirical Evidence.” Journal of Finance. 43:2, pp. 507–28.
5. Stattman, Dennis. 1980. “Book Values and Stock Returns.” The Chicago MBA: A Journal of Selected Papers. 4, pp. 25–45.
6. Basu, Sanjoy. 1983 "The Relationship between Earnings Yield, Market Value and Return for NYSE Common Stocks: Further Evidence," Journal of Financial Economics: 129-156. 
7. Lakonishok, Josef, Andrei Shleifer and Robert W. Vishny. 1994. “Contrarian Investment, Extrapolation, and Risk.” Journal of Finance. 49:5, pp. 1541–578.
8. 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 收益率相关(II):事件研究

【教学目的和要求】

1. 了解事件研究的基本概念
2. 了解事件研究的基本流程

【主要内容】

1.事件研究

(1)事件研究可以应用的问题

(2)事件研究的基本流程

(3)事件效果的检验

2.实例

 

教学总时数  3

参考资料：

1. M,J. Seiler (2004) Preforming Financial Studies: A Methodological Cookbook, Chapter 13.
2. Kothari and Warner (2006) Econometrics of event studies, Chapter 1 in Handbooks of Corporate Finance: Empirical Corporate Finance

作业与练习：

1. 选择一篇事件研究的文章写一篇读书报告

第五章 收益率相关(III):市场择时

【教学目的和要求】

1.了解常用的市场择时模型

2.了解市场择时模型的回测

【主要内容】

1.市场择时模型

(1)市场择时的基本概念

(2)市场择时的常用模型简介

(3)市场择时模型的回测

2.实例

 

教学总时数  3+3(上机实习)

参考资料：

1. Chia-Shang Chu et.al. (2009), Pitfalls in market timing test, EL
2. Chuo and Chu, (2009) Testing independence of two autocorrelated binary time series, SPL

作业与练习：

    1. 选择一种择时策略，基于VBA构建一个择时模块。

第六章 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

【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)Matlab工具箱简介

2.利率期限结构建模：曲线拟合

(1)利率期限结构定义

(2)曲线拟合方法

(3)Nelson Sigel模型

3.随机波动率模型

(1)Vasicek模型的理论基础与估计

(2)Vasicek模型与随机久期

(3)无套利模型框架

 

教学总时数  6

参考资料：

1. 《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.
2.        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
3.        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。
4. Heath,D., R. Jarrow , and A. Morton.1992. Bond pricing and the term structure of the interest rates: A new methodology. Econometrica, 60,77-105.
5. Ho, T.S.Y. , and S.Lee. 1986. Term structure movements and pricing of interest rate contingent claims. Journal of Finance, 41, 1011-1029.
6. Hull, J. and A. White,1990. Pricing interest-rate-derivative securities. Review of Financial studies,3, No. 4,573-592.

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；
3. 编写任意现金流的随机久期计算程序。

第七章 波动率相关(I)：建模

【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. 掌握相关的实现技术

【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.多元波动率模型

(1)非同步交易的同步化

(2)多元模型的特点：复杂性和可估计行的平衡

 

教学总时数  6+3(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.

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. 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。

 

第八章 波动率相关(II)：Heston-Nandi模型与NGARCH模型

【教学目的和要求】

1. 了解Heston-Nandi模型和NGARCH模型的基本构架
2. 了解Heston-Nandi模型的推导
3. 了解GC展开渐进分布的技术细节
4. 了解模型估计的相关技术细节

【主要内容】

1.Heston-Nandi模型基本构架

2.NGARCH模型的基本框架

2.模型推导

(1)风险中性化

(2)MGF与显示解推导

(3)GC展开的技术细节

3.估计相关问题

 

教学总时数  6

参考资料：

1. Heston, S. and S. Nandi (2000). A closed-form GARCH option valuation model. Review Financial Studies 13(3), 585–625.
2. Duan, J., G. Gauthier, and J. Simonato (1999):An Analytical Approximation for the GARCH Option Pricing Model, Journal of Computational Finance, 2, 75-116.

作业与练习：

1. 写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。
2. 写出NGARCH模型的期权定价结果，并与Heston-Nandi模型进行比较(Optional)

 

第九章 波动率相关(III)：其他相关应用

【教学目的和要求】

了解其他波动率模型应用

【主要内容】

1.若干应用

(1)波动率预测与VaR

(2)波动率外溢效应(Spillover effect)

(3)高阶矩计算

 

教学总时数  6

参考资料：

1. Handbook of Volatility Models and Their Applications, Luc Bauwens et.al. Wiley handbooks in financial engineering and econometrics, 2012 April
2. Hansen P.R., Forecasting Volatility using High Frequency Data. Forthcoming in Oxford Handbook on Economic Forecasting.

作业与练习：无

第十章 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、了解蒙特卡罗模拟方法

4、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

3.蒙特卡罗模拟

(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

 

教学总时数  3

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
2. 期权定价中的数值积分程序
3. 蒙特卡洛模拟和有限差分的对比