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Matematica Finanziaria: Esercizi e Quiz sui Prezzi a Termine e Tassi di Interesse - Prof. , Dispense di Matematica Finanziaria

La dispensa parte dalla seconda parte del programma della Materia (dall'arbitraggio in poi); insieme di slides, appunti, libro e dispensa originale di Zelda Marino, con dimostrazioni rappresentate.

Tipologia: Dispense

2021/2022

In vendita dal 02/04/2023

Mari_Cuccu
Mari_Cuccu 🇮🇹

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L'arbitraggio
Il rischio di cambio Risultato di un'operazione finanziaria deve essere
misurato in una valuta diversa da quella di denominazione. Si parla di una
tipologia di mercato relativo alla possibilità che le variazioni dei tassi di
cambio portino ad una perdita del potere d'acquisto della moneta
detenuta e alla conseguente perdita di valore dei crediti.
Tuttavia, esistono dei modelli che consentono di effettuare delle aspettative sul
cambio futuro e il relativo premio al rischio.
(1) L'arbitraggio
Si tratta di un'operazione finanziaria che consente al soggetto che la pone in
essere di conseguire un profitto certo senza correre alcun rischio. Ad
esempio può verificarsi quando un'azione è quotata in due differenti paesi
ad un prezzo diverso.
Anche quando c'è una situazione di non equilibrio, nel momento in cui è
possibile fare un arbitraggio, è come se l'informazione si diffondesse
immediatamente nel mercato, per cui tutti si comportano allo stesso
modo e il mercato ritorna in una situazione di equilibrio.
Pertanto un'opportunità di arbitraggio è una strategia di investimento che
garantisce un guadagno senza nessuna perdita (garantisce un flusso
positivo, senza generare flussi negativi).
Quando si parla di arbitraggio, molto spesso ci si riferisce ad un arbitraggio
applicato in un mercato considerato "perfetto".
Sappiamo che un mercato può essere inteso come un luogo nel quale in ogni
istante t, viene fissato e reso pubblico il prezzo di acquisto e di vendita di una
quantità unitaria di ciascuno dei beni trattati.
Il riferimento a prezzi unitari implica che il prezzo di un'arbitraria quantità è
ottenuto moltiplicando il prezzo unitario per la quantità.
Tipicamente un mercato perfetto viene qualificato in base a un insieme di
ipotesi che individuano le caratteristiche di non frizionalità e di
competitività.
Per quanto riguarda la prima, s'intende:
Assenza di costi di transazione Prezzo di vendita e di acquisto coincidono
Divisibilità infinita dei titoli è possibile trattare qualsiasi quantità, anche
frazionaria di ciascun titolo
Sono consentite le vendite allo scoperto Vendita di titoli che non si
possiedono
In riferimento alla competitività, ci si riferisce invece:
Massimizzatori di profitto Nella scelta tra due quantità monetarie
preferiscono sempre il possesso della quantità maggiore (prefer more
to less)
Agenti Price taker non hanno cioè la possibilità di influenzare
individualmente con la loro attività di transazione il prezzo dei titoli.
In tale contesto si assumerà che un mercato perfetto sia anche esente da rischio
di credito.
Matematica finanziaria Pagina 1
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L'arbitraggio

Il rischio di cambio → Risultato di un'operazione finanziaria deve essere

misurato in una valuta diversa da quella di denominazione. Si parla di una

tipologia di mercato relativo alla possibilità che le variazioni dei tassi di

cambio portino ad una perdita del potere d'acquisto della moneta

detenuta e alla conseguente perdita di valore dei crediti.

Tuttavia, esistono dei modelli che consentono di effettuare delle aspettative sul

cambio futuro e il relativo premio al rischio.

(1) L'arbitraggio

Si tratta di un'operazione finanziaria che consente al soggetto che la pone in

essere di conseguire un profitto certo senza correre alcun rischio. Ad

esempio può verificarsi quando un'azione è quotata in due differenti paesi

ad un prezzo diverso.

Anche quando c'è una situazione di non equilibrio, nel momento in cui è

possibile fare un arbitraggio, è come se l'informazione si diffondesse

immediatamente nel mercato, per cui tutti si comportano allo stesso

modo e il mercato ritorna in una situazione di equilibrio.

Pertanto un'opportunità di arbitraggio è una strategia di investimento che

garantisce un guadagno senza nessuna perdita (garantisce un flusso

positivo, senza generare flussi negativi).

Quando si parla di arbitraggio, molto spesso ci si riferisce ad un arbitraggio

applicato in un mercato considerato " perfetto ".

Sappiamo che un mercato può essere inteso come un luogo nel quale in ogni

istante t, viene fissato e reso pubblico il prezzo di acquisto e di vendita di una

quantità unitaria di ciascuno dei beni trattati.

Il riferimento a prezzi unitari implica che il prezzo di un'arbitraria quantità è

ottenuto moltiplicando il prezzo unitario per la quantità.

Tipicamente un mercato perfetto viene qualificato in base a un insieme di

ipotesi che individuano le caratteristiche di non frizionalità e di

competitività****.

Per quanto riguarda la prima, s'intende:

Assenza di costi di transazione → Prezzo di vendita e di acquisto coincidono

Divisibilità infinita dei titoli → è possibile trattare qualsiasi quantità, anche

frazionaria di ciascun titolo

● Sono consentite le vendite allo scoperto → Vendita di titoli che non si

possiedono

In riferimento alla competitività, ci si riferisce invece:

Massimizzatori di profitto → Nella scelta tra due quantità monetarie

preferiscono sempre il possesso della quantità maggiore ( prefer more

to less )

Agenti Price taker → non hanno cioè la possibilità di influenzare

individualmente con la loro attività di transazione il prezzo dei titoli.

In tale contesto si assumerà che un mercato perfetto sia anche esente da rischio

di credito.

Proprietà di assenza di arbitraggio

Per fare quindi un arbitraggio, bisogna poter costruire una strategia

finanziaria , ossia un insieme di azioni acquisto - vendita, che produca un

profitto certo qualsiasi cosa avvenga.

Se si considera un mercato finanziario idealizzato, in cui siano trattati solamente

titoli obbligazionari default - free (esenti dal rischio), la proprietà di assenza di

arbitraggio può essere rappresentata in una forma particolarmente semplice.

Data un'operazione finanziaria

Si tratta di un arbitraggio non - rischioso se il flusso x 0

non contiene

pagamenti di segno opposto. Si tratta quindi di una transazione che

garantisce una delle due parti contraenti un flusso di pagamenti certamente non

  • negativi, con almeno un pagamento strettamente positivo: si incassa almeno

una volta con certezza senza pagare mai.

L'importo c: = - x 0

può essere interpretato come il costo di acquisizione in t del

flusso residuto x/t. Da questo punto di vista si distinguono due forme di

arbitraggio.

Si tratta di una transazione che, anche nel caso di pagamenti

futuri nulli, produce un x alla data corrente

t; si può quindi definire questa operazione

finanziaria

come un arbitraggio immediato.

Anche nel caso in cui sia c = 0 e non si abbia un profitto immediato, questo tipo

di operazione produce comunque un payoff positivo futuro , almeno sulla

scadenza t j

; si può quindi parlare in questo caso di arbitraggio a scadenza.

Si assumerà quindi che sul mercato sia rispettato il principio di arbitraggio ,

cioè che sia esclusa la possibilità di fare arbitraggi. Con questa richiesta

viene imposta al mercato una fondamentale proprietà di coerenza, in base alla

quale intuitivamente, è preclusa la possibilità di realizzare profitti senza

che ciò comporti alcuna assunzione di rischio.

La legge del prezzo unico

Una delle conseguenze del principio di arbitraggio è rappresentata da

questa legge, secondo la quale due contratti che producono lo stesso

payoff in ogni situazione possibile, debbono avere lo stesso

prezzo.

In pratica:

x k

= x' k

→ c = c'

Risulta una conseguenza necessaria del principio di esclusione di arbitraggi e

delle proprietà di mercato adottate, in quanto qualora i due contratti

avessero prezzo diverso, si potrebbe ricavare un profitto certo in t,

senza impegni futuri vendendo allo scoperto il contratto

profitto

positivo -

  • v(s,s) = 1 se la data di valutazione t e la data di scadenza s coincidono, si

ha che il prezzo è uguale a 1. Questo vale perché se in s devo avere 1 euro, e la

data di valutazione t è uguale alla data di scadenza s, non abbiamo tempo per

far maturare interessi e il valore è 1.

Tuttavia è necessario introdurre come postulato la relazione v(t,s) < 1, t<s ,

questa proprietà risulta indispensabile per garantire significatività finanziaria e

non può essere ricavata come conseguenza necessaria delle ipotesi sul mercato;

ha quindi il ruolo di un postulato, che si potrà dire postulato di impazienza. Con

l'aggiunta del postulato di impazienza, il sistema delle ipotesi di mercato

permette di formulare il seguente

Teorema di decrescenza rispetto alla scadenza.

Tale teorema ci dice che se consideriamo due ZCB unitari, uno che scade in s' e

uno in s'', dove s'<s''.

Si ha che il prezzo dello ZCB con scadenza unire è maggiore, rispetto al prezzo

dello ZCB con scadenza maggiore v(t,s'') in quanto più è lunga la durata

dell'operazione e meno si deve pagare perché il tempo le maturare

interessi è maggiore, meno è lunga la durata dell'operazione e più si

deve pagare : il prezzo è decrescente rispetto alla scadenza.

Tuttavia se invece considerassimo la data di valutazione t, piuttosto che la

scadenza t, quindi si supponga che t' < t'' se spostiamo s verso destra

aumentando la durata dell'operazione; s spostiamo t verso destra riduciamo la

durata dell'operazione

(3)Titoli a cedola nulla non unitario

Uno ZCB unitario è un titolo che alla scadenza paga un importo pari ad x s

di

ammontare generico, noto nell'istante di valutazione t s.

Pertanto il prezzo è crescente rispetto alla data di valutazione

t

perché se aumenta la

di valutazione, la durata dell'operazione si riduce e quindi il prezzo data

aumenta.

Per cui si avrà un prezzo indicato con V(t,x s

) → prezzo al tempo t di uno ZCB non

unitario con scadenza in s, che paga valore facciale pari ad un importo x s

alla

scadenza s.

Se si suppone che sul mercato siano trattati in t gli ZCB unitari con scadenza in s,

per l'ipotesi di infinita divisibilità dei titoli è possibile costruire un portafoglio

contenente una quantità x s

di tali titoli.

Dato che il prezzo di ogni ZCB unitario è v(t,s) per l'ipotesi che gli agenti sono

price taker , il costo di acquisizione dell'intero portafoglio sarà dato da x s

_ v_*

(t,s)

Vale pertanto il seguente:

Teorema di Indipendenza dall'importo

Al fine di evitare earbitraggi non rischiosi deve sussistere l'uguaglianza

V(t;x s

) = x s

v(t,s)

Praticamente il prezzo dello ZCB non untiario deve essere uguale al prezzo in t

del portafoglio contenente xs unità di ZCB con uguale scadenza e valore facciale

unitario.

Dimostrazione → dato che si tratta di dimostrare il sussistere di uuna uguaglianza

tra prezzi di titoli, si assume come valida una disuguaglianza in senso stretto e si

mostra che è di conseguenza possibile costruire un arbitraggio mettendo in atto

una strategia basata sulla vendita allo scoperto del titolo che si è ammesso

essere sovrapprezzato.

Il teorema di indipendenza dall'importo può essere ricavato come conseguenza

diretta della legge del prezzo unico, dato che il titolo con valore facciale x s

e un

portafoglio x s

ZCB unitari con scadenza s sono succedanei perfetti. Se si

preferisce, il payoff x s

alla data s viene replicato dal portafoglio di x s

ZCB unitari.

(4) Portafogli di ZCB con diversa scadenza

Passando a considerare portafogli di titoli composti da ZCB unitari con date di

scadenza diverse, è possibile ricavare relazioni di arbitraggio per titoli

obbligazionari "complessi", caratterizzati da pagamenti multipli. Pertanto si

tratterà di approfondire i titoli che pagano cedola, ossia un coupon bon, che non

è altro un titolo che paga cedole, ossia che paga sullo scadenzario { t 1

, t 2

, … t m

gli importi { x 1

, x 2

, … x m

Se si suppone, quindi, che sul mercato vengano trattati in t gli m ZCB unitari che

scadono sulle date di t, per l'infinita divisibilità dei titoli è sempre possibile

costruire il portafoglio contenente x k

unità dello ZCB unitario con scadenza in t k

(k

= 1, 2, …, m).

● Lo ZCB unitario che scade al tempo t 1

, ha prezzo pari a v (t,t 1

) e ne abbiamo

comprato una quantità pari a x 1 , quindi avrà un prezzo complessivo pari a x 1 v(t,t 1 );

In generale si ha che il prezzo a termine, fatto in t per consegna in T di uno ZCB

unitario con scadenza in s, e il prezzo a pronti fatto in T sono due quantità

differenti v(t,T,s) ≠ v(T,s)

Questo succede perché le date sono differenti, per cui sono differenti anche le

condizioni di mercato. Sia che sia un contratto a termine o un contratto a pronti,

la prima data è quella in cui viene "fatto" il prezzo. Se la data è differente,

saranno differenti le condizioni di mercato. Vale invece l'uguaglianza v(t,t,s) =

v(t,s) dove v(t,s) rappresenta in prezzo a pronti (ossia fatto in t e pagato in t)

dello ZCB unitario con scadenza in s.

Un prezzo a pronti e un prezzo a termine, possono essere in teoria rappresentati

con la stessa simbologia, se la data di stipula e la data di consegna coincidono.

Quindi se data di stipula e data di consegna coincidono abbiamo un contratto

a pronti.

Esempio

Se in t=0 lo ZCB unitario con scadenza in s = 9 mesi viene acquistato a termine,

per consegna in T = 3 mesi, al La parte che vende il titolo assume una posizione

debitoria. (Effettua l'operazione di finanziamento)

Il tasso di interesse generato dall'operazione a termine sul periodo [3,9] è

2

L'operazione di scambio a termine è un contratto scritto su un altro contratto o è

un titolo che implica l'acquisto/vendita di un titolo elementare. Ricordiamo

sempre che questa operazione sta a significare che 0,95 è il valore attuale di 1

euro, o che 1 è il montante di 0,95.

Quindi v(t,T,s) = 0,

Se sul mercato sono trattati in t gli ZCB unitari con scadenza in T e s, la natura di

contratto derivato propria di un'operazione a termine è evidenziata dal TEOREMA

DEI PREZZI IMPLICITI, che consente di ricavare i prezzi a termine, se sono noti i

prezzi a pronti. Questo teorema ci dice che in un mercato perfetto, in cui vale il

principio di arbitraggio; il prezzo a termine fatto in t, per consegna in T di uno

ZCB unitario con scadenza in s v(t, T, s) è uguale al rapporto tra il prezzo a pronti

di uno ZCB unitario con scadenza in s e il prezzo a pronti di uno ZCB unitario con

scadenza in T di uno ZCB unitario con scadenza in s v(t,T,s) è uguale al rapporto

tra il prezzo a pronti di uno ZCB unitario con scadenza in s e il prezzo a pronti di

uno ZCB unitario con scadenza in T

Tutti i prezzi presenti in questa equazione, hanno come prima data t. Non

potrebbe essere diversamente perché non potremmo porre l'uguaglianza tra

dati che sono rifieriti a due situazioni di mercato differenti. Più precisamente

v(t,T,s) prezzo a termine fatto in t per consegna in T, di uno ZCB unitario con

scadenza in s

v(t,s) prezzo a pronti di uno ZCB unitario con scadenza in s v(t,T) Prezzo a

pronti di uno ZCB unitario con scadenza in T Dimostrazione per assurdo.

Supponiamo che quindi

Per cui: v(t,s) < v(t,T)v(t,T,s)

Questo vuol dire che il prezzo a pronti dello ZCB unitario con scadenza in s, è

minore del prodotto tra il prezzo a pronti di uno ZCB unitario con scadenza in T e

il prezzo a termine fatto in t, per consegna in T di uno ZCB unitario con scadenza

in s.

Per cui, dato che costa meno, acquistiamo lo ZCB unitario con scadenza in s, il

cui prezzo a pronti è pari a v(t,s)

Si definisce la strategia di compravendita in t:

  • Azione (A) : Acquisto a pronti dello ZCB unitario con scadenza in s

con prezzo pari a v(t,s) : dato che è un'operazione a pronti ci saranno solo

due date coinvolte (t e s). Al tempo t compriamo lo ZCB unitario con scadenza in

s, avremo un'uscita pari al suo prezzo - v(t,s). Alla scadenza in s, riceveremo 1

euro. Normalmente quando costruiamo la tabella dei payoff acquistiamo il titolo

che costa meno e vendiamo quello che costa di più. Tuttavia, questa quantità è

data dal prodotto di due prezzi v(t,T)v(t,T,s)

  • Azione (B ): Vendita a pronti di ZCB unitari con scadenza in T che

hanno prezzo pari a v(t,T) , per una quantità pari al prezzo termine

v(t,T,s) : Quindi acquistiamo in t una quantità pari al prezzo a termine (t,T,s) di

ZCB unitari con scadenza in T, che hanno prezzo pari a v(t,T); quindi al tempo t

avremo un'entrata pari a v(t,T)v(t,T,s). Alla scadenza T avremo un'uscita pari a

1v(t,T,s)

  • Azione (C ): Vendita a termine dello ZCB unitario con scadenza in s

e prezzo pari a v(t,T,s) : Dato che la vendita è a termine, vuol dire che la

vendita avviene al tempo t e il pagamento del prezzo al tempo T; quindi al

tempo T, avremo un'entrata pari al suo prezzo v(t,T,s). Alla scadenza del

contratto, ossia in s, dovremo pagare un euro (ossia il valore facciale)

Dal teorema dei prezzi impliciti si ricavano le proprietà dei prezzi a termine;

  • Positività del prezzo a termine : il prezzo a termine è un valore

maggiore di 0 perché è dato dal rapporto tra due quantità positive v(t,T,s) > 0

  • Condizione a scadenza : se la data di scadenza s e la data di consegna

T coincidono (T=s), il prezzo a termine è uguale a 1 v(t,s,s) = 1

Questo vale perché se in s devo avere 1 euro e la data di consegna T è uguale

alla data di scadenza s, non abbiamo tempo per far maturare interessi e il valore

è 1.

  • Proprietà di decrescenza rispetto alla scadenza s ; all'aumentare della

scadenza, il prezzo a termine si riduce; al ridursi della scadenza, il prezzo a

termine aumenta.

Se consideriamo

Tassi impliciti

Dalla struttura per scadenza dei prezzi a termine si ricava la struttura per

scadenza dei tassi di interesse a termine. Il tasso di interesse a termine

i(t,T,s) è dato da 1 fratto il prezzo a termine dello ZCB unitario v(t,T,s) tutto

elevato 1 fratto la durata che intercorre tra la data di consegna T e la data di

scadenza s

1/(s-T)

-1 i(t,T,s )

9.2: Le strutture per scadenza implicite

Fissati i prezzi a pronti di due ZCB di diversa scadenza, è possibile ricavare

attraverso il teorema dei prezzi impliciti, il prezzo a termine relativo all'orizzonte

di scambio che ha per estremi le due scadenze assegnate.

Se si effettua il calcolo del prezzo a termine relativamente ad ogni coppia di

date contigue dello scadenzario s, si ottiene la struttura per scadenza dei

prezzi impliciti al tempo t. Espressa v(t, t+ k -1, t+k) = v(t,t+k)/v(t,t+k - 1 )

La struttura dei tassi impliciti in vigore sul mercato al tempo t si ottiene

calcolando per k = 1,2 … m i tassi di interesse a temine uniperiodali: i(t, t +

k - 1, t+k) =

Tra la struttura dei tassi a pronti e quella dei tassi a termine, intercorre una

relazione di dominanza.

● Se la struttura dei tassi a pronti è crescente, allora la struttura dei tassi a

termine è maggiore, cioè domina la struttura dei tassi a pronti.

● Se la struttura dei tassi a pronti è decrescente, allora la struttura dei tassi

a termine è minore, cioè è dominata dalla struttura dei tassi a pronti

● Se la struttura dei tassi a pronti ha un comportamento non monotono cioè

passa da un andamento crescente ad uno decrescente (o viceversa), allora la

struttura dei tassi a termine dovrà incrociare quella dei tassi a pronti.

La Duration

Si consideri al tempo t un generico flusso di

importi: x = {x 1

, x 2

… x m

}/ t = {t 1

,t 2

… t m

L'acquisto o la vendita che determinano questo flusso, costituisce un'operazione finanziaria. In

molti casi, è significativo utilizzare una rappresentazione semplificata della struttura

temporale di tale flusso estraendo dall'insieme delle date dello scadenzario t un indice

sintetico (una "media" dello scadenzario) che ne riassuma le caratteristiche in modo

sufficiente per certe specifiche applicazioni.

La duration è un indice di variabilità del titolo, che ci dà informazioni su quanto il titolo è

sensibile a variazione dei tassi di interesse.

Prendiamo sempre in considerazione operazioni calate sul mercato ed essenzialmente ci

occupiamo di titoli obbligazionari, in quanto sono operazioni certe. Più in generale, le operazioni

finanziarie, sono caratterizzate da un certo grado di rischio (si intende qualcosa che non è

prevedibile), in quanto il valore dell'operazione cambia nel tempo, perché è soggetto a

fluttuazioni , a causa delle variazioni delle condizioni del mercato , quali i tassi di interesse

e la percezione della possibile insolvenza dell'emittente rispetto a qualche pagamento

Rischio di credito

Il valore di mercato di un'obbligazione è influenzato dai rendimenti correnti, ossia i tassi di

interesse, quotati sul mercato obbligazionarioRischio di Tasso di Interesse

(Il rischio di tasso di interesse determina l'aleatorietà dei prezzi; le variazioni dei tassi di interesse

incidono sui prezzi)

Se cambia il tasso di interesse, cambia il valore dell'operazione.

Noi vogliamo definire una quantità che dia informazioni su quanto l'operazione è esposta

al rischio di tasso di interesse.

Una prima quantità da considerare, come operatore di misura del rischio, è la Maturity

(scadenza) del titolo t m

che indica la data in cui il contratto si può considerare concluso.

Più è lunga la durata dell'operazione finanziaria, e maggiore è la probabilità di una

variazione dei tassi di

interess

e.

Un'altra quantità fondamentale è la vita a scadenza ( Time to Maturity ) o vita residua, data dalla

differenza tra la data finale e la data di valutazione t m

- t ; questa quantità rappresenta la durata

complessiva dell'operazione di scambio.

Si supponga quindi che il flusso x non contenga poste

negative, quindi x 0, k = 1,2, …, m

Restando comunque inteso che almeno una delle x k

sia strettamente positiva, la scadenza media

aritmetica è definita come:

E rappresenta quindi la media ponderata delle vite a scadenza t k

  • t di tutte le poste, con i pesi

pk =

Espressi dai valori relativi dei singoli importi. Con un'immagine di tipo fisico, si può dire che la

scadenza media aritmetica rappresenta la distanza da t del baricentro della

Le quantità ( t 1

- t ) fino a (t m - t) essendo dei prodotti, possono essere portati al di fuori della

frazione e avere pertanto:

(t 1 - t) + .…+ (tm - t)

Ognuno di questi termini è il valore attuale di ogni importo (cedola) rispetto a tutto quanto il

flusso. Quindi esprime quanto vale in percentuale, una cedola rispetto a tutto quanto il flusso.

Queste quantità possono essere chiamate p k

, ossia dei pesi. Posto quindi che

Per questo motivo, la duration si può scrivere anche come

D(t;x) = ( t 1

- t ) p 1

  • … + ( t m

- t ) p m

In conclusione la duration è la media ponderata delle vite a scadenza delle poste del

flusso, dove i pesi p k

sono i valori attuali percentuali degli importi rispetto a tutto il

flusso.

Il peso, p k

, è il contributo relativo del pagamento effettuato al tempo t k

, al valore attuale

complessivo dei pagamenti del titolo.

Il denominatore della frazione è lo stesso per tutti i pesi perché è sempre il valore del titolo; per

cui ciò che determinerà l' entità del peso è il numeratore.

Più elevato

sarà x k

(ossia il pagamento effettuato al

tempo t k

), tanto più elevato sarà il

suo peso.

Questo comporterà un maggior peso assegnato all'epoca t k

rispetto alle altre epoche.

Pk, è una quantità adimensionale perché è dato dal rapporto tra due quantità monetarie.

Mentre t k

- t si misura in tempo. Quindi l'unità di misura della duration è il tempo (si misura in

anni).

Se ad esempio otteniamo un risultati pari a 3,2 si dice che la duration è uguale a 3,2 anni.

Quindi D(t;x) è la media aritmetica ponderata delle vite a scadenza delle poste del flusso, essendo

in questo caso i pesi pk, calcolati come i valori attuali percentuali delle singole poste, ricavati in

base alla struttura per scadenza in vigore sul mercato.

Anche in questo caso si può pensare a D(t;x) come distanza da t del baricentro della

distribuzione temporale delle masse pk. Ne risulta la proprietà:

t 1

- t D(t;x) t m - t

Dato che il baricentro non può essere esterno al segmento sul quale sono distribuite le masse,

l'uguaglianza della duration con la vita a scadenza di una delle poste di x/t può aversi

solo nel caso degenere di massa concentrata, cioè di un flusso di tipo ZCB. Si ha:

D(t;x) = t m

- t → La duration di uno ZCB coincide con la sua vita a scadenza.

è valida se e soltanto se l'unica posta non nulla del flusso x/t è l'importo x m

disponibile alla

scadenza t m

La duration con struttura piatta

Se la struttura dei tassi di interesse è costante, a un livello i, si ottiene quella che viene chiamata

Flat Duration, (flat = piatta), definita come:

D(t;x) =

Si esprime quindi il fattore di sconto in termini di tasso di interesse.

Se tale è costante il valore dei prezzi è decrescente. Questa equazione non è che un caso

particolare della definizione di Duration. Spesso, viene anche utilizzata come una sua versione

semplificata. Nei casi in cui è

Momenti di secondo ordine

Se si misurano i tempi a partire dall'istante t, la duration rappresenta l'ascissa del baricentro,

fornisce cioè il momento del primo ordine della distribuzione {pk}. Risulta quindi spontaneo

ricavare altri indici temporali del flusso x/t estendendo la definizione al caso di momento di ordine

superiori al primo.

In particolare risulta espressivo il momento di secondo ordine, o duration di secondo ordine,

definito dalla:

D

(2)

(t;x):

O con notazione compatta D

(2)

(t;x):

La Duration di secondo ordine esprime pertanto la medi pesata dei quadrati degli "scarti

temporali" t k

  • t e fornisce quindi una misura di dispersione temporale del flusso x rispetto a

t. T k

  • T è uno scarto temporale elevato al quadrato.

Analisi di sensibilità del prezzo - semielasticità o volatilità del titolo

Sapendo che la duration è una misura della rischiosità, pertanto ci da informazioni su come il

tasso di interesse influenzi il valore del titolo, si cerca di capire come varia il prezzo del titolo al

variare del tasso di interesse.

Lo strumento matematico che ci da informazioni sulla variazione di una funzione, è la

derivata. Supponiamo che la struttura dei tassi di interesse sia piatta al valore i, per cui il

valore del titolo sarà V(t;x):

Questa può essere scritta anche in termini di intensità istantanea di interesse:

L'obiettivo è pertanto quello di studiare come varia il prezzo V(0;x) al variare di i o di delta, quindi

vogliamo andare a fare la derivata rispetto al tasso di interesse o rispetto all'intensità istantanea

dei interesse. Osservando la formula si avrà

● Il prezzo V è una quantità positiva

● Se il tasso di interesse i è uguale a 0 della formula, rimane solo la somma delle x k

● Se si fa il limite per i che ad infinito, il prezzo è uguale a 0. (1+i)

-t

diventa 1/(1+i)

t

diventa quindi

Lo stesso vale anche per l'intensità.

possibile ricavare il TIR del flusso x/t sulla base del prezzo di

mercato,

la duration calcolata con

struttura

_piatta al livello i fornisce una soddisfacente approssimazione dell'equazione_*

generale della duration

Pertanto, la semielasticità, rispetto all'intensità istantanea di interesse, è uguale alla duration

cambiata di segno.

La regola del pollice

In riferimento alla semielasticità in termini di tasso di interesse, supponiamo che il tasso di

interesse sia sufficientemente piccolo da poter approssimare 1/1+i ad 1, l'espressione della

semielasticità, può allora essere scritta come: D = - V'(i)/V(i)

Supponiamo che ci siano variazioni del tasso di interesse sufficientemente piccoli, ciò vuol

dire che posso approssimare la derivata prima della funzione con il rapporto

incrementale che è data daV/Vi Quindi si può scrivere:

Supponiamo di avere un incremento del tasso di interesse 1 punto percentuale tale per cui ∆i =

1% (0,01), poiché i si trova al denominatore, il risultato sarà:

D(0,x) - ∆V/V(1/100) = - 100 ∆V/V

Per cui possiamo dire che se il tasso di interesse aumenta di 1 punto percentuale,

allora il titolo subirà

una perdita di valore pari alla

duration.

Quindi, la duration di un titolo può esprimere approssimativamente la variazione percentuale

di prezzo derivante da un incremento o decremento del tasso di interesse di un punto

percentuale.

Se il tasso di interesse aumenta di 1 punto percentuale, il prezzo diminuirà di un importo pari

alla duration; se il tasso di interesse diminuisce di un punto percentuale, il prezzo aumenterà di

un importo pari alla duration. Duration di portafogli

Dove

pj è interpretabile come peso che esprime il valore percentuale del singolo titolo rispetto all'intero

portafoglio.

Duration di una rendita perpetua

Si consideri una rendita immediata posticipata di durata m anni, con rate annue costanti R.

La duration del portafoglio viene quindi espressa come la media pesata delle

duration dei titoli che

stanno nel

portafoglio

Sì ha che xk = R e tk = k, per k=1,2, ..., m.

La duration della rendita calcolata rispetto ad una curva dei rendimenti piatta a un

livello del tasso annuo,

è espressa

dalla

Dove il valore R è indipendente dalla sommatoria. Al denominatore vi è il valore attuale di una

rendita con rate unitarie, per il quale utilizzando le proprietà delle serie geometriche

unitarie, per il quale utilizzando le proprietà delle serie geometriche

Il numeratore che invece si indicherà con d figurato m al tasso i, questo viene indicato come

dollar Duration della rendita unitaria r. Con alcuni semplici passaggi anche questa quantità

può essere espressa in modo esplicito.

Moltiplicando e dividendi per (1-v) si ottiene

Utilizzando ancora l'espressione della somma di m termini in progressione geometrica con ragione

v si può scrivere anche come

Si può scrivere pertanto

La Duration del titolo a cedola fissa può essere quindi ricavata come media pesata

della Duration del

flusso cedolare I, calcolata secondo la Duration ma dello ZCB che corrisponde al

rimborso del valore

nominale

C

Come pesi andranno utilizzati i valori attuali percentuali di I e dello ZCB, calcolati col tasso di

valutazione i.

  • Se I = 0 il titolo si riduce a uno ZCB con valore facciale C e si ha D(0;x) = m
  • Se I > 0 la Duration risulta funzione decrescente sia del tasso di valutazione , che del tasso

cedolare I/C (che coincide col tasso nominale)

  • Al variare della maturity la Duration ammette ancora il valore asintotico (1+i)/i come per le

rendite a rata costante; tuttavia al variare di m, l'andamento della Duration non ha sempre

andamento monotono.

Se si aumenta la vita a scadenza del titolo, la Duration risulta avere andamento

strettamente crescente quando il tasso di valutazione non supera il tasso cedolare, cioè

se i ; invece per valori più bassi della cedola, cioè se è I/C < i , la Duration del titolo arriva a

superare il livello asintotico, crescendo fino ad un valore massimo, raggiunto il quale comincia a

decrecere, avvicinandosi dall'alto al valore (1+i)/i.

Questo effetto di decrescenza della Duration raramente si riscontra nei casi pratici dato che, per

valori tipici deiparametri i, I e

C,

il punto di massimo corrisponde a valori di m ben superiori alle

maturity usuali dei titoli con cdfola presenti sul

mercato

I/C

Metodi di misurazione della struttura per scadenza dei tassi di interesse

Metodi basati sul tasso di rendimento

Si supponga che in t, siano osservabili i prezzi V j

, tale per cui j:1,2, … , n di n titoli a cedola fissa,

considerati caratteristici del mercato, per ciascuno dei quali è possibile ricavare il TIR rispetto al

prezzo.

Poiché l'orizzonte di scambio che caratterizza l'operazione di acquisto di un titolo con cedola è

rappresentato dalla vita a scadenza del titolo, si può ottenere una rappresentazione approssimata della

curva dei tassi facendo corrispondere al tasso interno del j - esimo titolo.

Si considerino in t = 0 tre Coupon Bond con valore facciale 100€, con:

Maturity : 1

: 2 anni 2

: 4 anni 3

: 7 anni

Cedola annuale : I 1

: 3€ I 2

: 4€ I 3

: 5€

I titoli, inoltre, sono quotati alla pari: V 1

= V 2

= V 3

= 100€

I tassi interni di rendimento sono espressi dal rapporto tra il valore della cedola e il

valore facciale i * 1

: (3/100)=0,03 (3%) i * 2

: (4/100) = 0,04 (4%) i * 3

: (5/100) = 0,

(5%)

Vengono poi tratta due ZCB con valore facciale di 100€

Maturity : 4

: 0,5 aanni 5

: 1 anno

Quotazione : V 4

: 99€ V 5

: 97,7€ i * 4

:

(100/99)

(1/0,5)

  • 1 = 0,

(2,0304%)

La misurazione della struttura per scadenza come problema di algebra lineare Vengono

trattati al tempo t, sul mercato n titoli obbligazionari. Fissato lo scadenzario t = {t1, t2, …, tm}

comune a tutti i titoli, ottenuto come insieme unione degli n scadenzari caratteristici dei singoli titoli.

Ovviamente il numero m di date in t sarà non minore del numero di date del più lungo degli

scadenzari specifici del singolo titolo.

Si indicherà poi con xj: {xj1, xj2, … , xjm} il flusso di pagamenti generati dal j - esimo titolo, ridefinito

sullo scadenzario comune aggiungendo poste nulle sulle date di t che rientrano tra le scadenze

specifiche del titolo.

Inoltre, se abbiamo n titoli, dobbiamo utilizzare una notazione con doppio indice, uno che ci dica qual è il

titolo e l'altro che ci dica qual è la data di pagamento.

In generale si avrà xji flusso pagato dal j - esimo titolo della scadenza i.

i * 5 : (100/97,7)- 1 = 0,

(2,35%)

Ponendo sul grafico i tassi sulle ordinate e il tempo sulle ascisse, graficamente si avrà una curva dei

tassi, con interpolazione

lineare

, dando origine alla curva

Questo metodo trascura il cosiddetto "effetto spezzata.

cedola";

semplifica cioè la struttura cedolare dei titoli

coupon bond ad uno ZCB con stesso rendimento e stessa vita a assimilando ogni

scadenza

.

Interpolare vuol

dire

fissare l'ascissa e vedere l'ordinata a quanto sarebbe

uguale

.