A lot of researches have been conducted to estimate the volatility smile effect shown in the option market. This paper proposes a method to approximate an implied volatility function, given noisy real market option data. To construct an implied volatility function, we use Gaussian Processes (GPs). Their output values are implied volatilities while moneyness values (the ratios of strike price to underlying asset price) and time to maturities are as their input values. To show the performances of our proposed method, we conduct experimental simulations with Korean Equity-Linked Warrant (ELW) market data as well as toy data.
블랙숄즈모형에서 옵션가격을 결정하는 변수 중 기초자산의 변동성은 현재 시점에서는 알 수 없고, 미래시점에 실현된 변동성을 사후에야 알 수 있다. 하지만 옵션이 거래되는 시장에서 관찰되는 가격이 있기 때문에 가격에 내재된 변동성을 역으로 산출한 내재변동성은 현재 시점에 구할 수 있다. 내재변동성을 구하기 위해서는 옵션가격과, 블랙숄즈 모형의 변동성을 제외한 옵션가격결정변수인 기초자산가격, 무위험이자율, 배당률, 행사가격, 잔존기간이 필요하다. 블랙숄즈모형의 변동성은 고정된 상수이나, 내재변동성 산출시 행사가격에 따라 변동성이 다르게 산출되는 변동성스마일현상을 보이기도 한다. 따라서 내재변동성 산출시 옵션 단일 종목이 아닌 시장전반의 변동성을 감안하는 것이 필요하다고 판단하여 본 연구에서는 V-KOSPI지수도 설명변수로 추가하였다. 머신러닝기법 중 지도학습방법을 사용하였으며, Linear Regression 계열, Tree 계열, SVR과 KNN 알고리즘 및 딥뉴럴네트워크로 학습 및 예측하였다. Training성능은 Decision Tree모형이 99.9%로 가장 높았고 Test성능은 Random Forest 알고리즘이 96.9%로 가장 높았다.
Kim, Nam-Hyoung;Jung, Kyu-Hwan;Lee, Jae-Wook;Han, Gyu-Sik
Industrial Engineering and Management Systems
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제10권1호
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pp.84-94
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2011
In this paper, we propose a method to provide the distribution of option price under local volatility model when market-provided implied volatility data are given. The local volatility model is one of the most widely used smile-consistent models. In local volatility model, the volatility is a deterministic function of the random stock price. Before estimating local volatility surface (LVS), we need to estimate implied volatility surfaces (IVS) from market data. To do this we use local polynomial smoothing method. Then we apply the Dupire formula to estimate the resulting LVS. However, the result is dependent on the bandwidth of kernel function employed in local polynomial smoothing method and to solve this problem, the proposed method in this paper makes use of model averaging approach by means of bandwidth priors, and then produces a robust local volatility surface estimation with a confidence interval. After constructing LVS, we price barrier option with the LVS estimation through Monte Carlo simulation. To show the merits of our proposed method, we have conducted experiments on simulated and market data which are relevant to KOSPI200 call equity linked warrants (ELWs.) We could show by these experiments that the results of the proposed method are quite reasonable and acceptable when compared to the previous works.
The Journal of Asian Finance, Economics and Business
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제8권2호
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pp.685-695
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2021
This study explores the impact of stochastic volatility in option pricing. To be more specific, we compare the option pricing performance between stochastic volatility option pricing model, namely, Heston option pricing model and standard Black-Scholes option pricing. Our finding, based on the market price of SET50 index option between May 2011 and September 2020, demonstrates stochastic volatility of underlying asset return for all level of moneyness. We find that both deep in the money and deep out of the money option exhibit higher volatility comparing with out of the money, at the money, and in the money option. Hence, our finding confirms the existence of volatility smile in Thai option markets. Further, based on calibration technique, the Heston option pricing model generates smaller pricing error for all level of moneyness and time to expiration than standard Black-Scholes option pricing model, though both Heston and Black-Scholes generate large pricing error for deep-in-the-money option and option that is far from expiration. Moreover, Heston option pricing model demonstrates a better pricing accuracy for call option than put option for all level and time to expiration. In sum, our finding supports the outperformance of the Heston option pricing model over standard Black-Scholes option pricing model.
In this paper, we introduce the implied volatility from Black-Scholes model and suggest a model for constructing implied volatility surfaces by using the two-dimensional cubic (bi-cubic) spline. In order to utilize a spline method, we acquire grid (knot) points. To this end, we first extract implied volatility curves weighted by trading contracts from market option data and calculate grid points from the extracted curves. At this time, we consider several conditions to avoid arbitrage opportunity. Then, we establish an implied volatility surface, making use of the two-dimensional cubic spline method with previously estimated grid points. The method is shown to satisfy several properties of the implied volatility surface (smile, skew, and flattening) as well as avoid the arbitrage opportunity caused by simple match with market data. To show the merits of our proposed method, we conduct simulations on market data of S&P500 index European options with reasonable and acceptable results.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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제14권4호
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pp.249-273
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2010
Often in practice, the implied volatility of an option is calculated to find the option price tomorrow or the prices of, nearby' options. To show that one does not need to adhere to the Black- Scholes formula in this scheme, Figlewski has provided a new pricing formula and has shown that his, alternating passive model' performs as well as the Black-Scholes formula [8]. The Figlewski model was modified by Henderson et al. so that the formula would have no static arbitrage [10]. In this paper, we show how to construct a huge class of such static no arbitrage pricing functions, making use of distortions, coherent risk measures and the pricing theory in incomplete markets by Carr et al. [4]. Through this construction, we provide a more elaborate static no arbitrage pricing formula than Black-Sholes in the above scheme. Moreover, using our pricing formula, we find a volatility curve which fits with striking accuracy the synthetic data used by Henderson et al. [10].
We provide a partial differential equation for European options on a stock whose price process follows a general geometric Riemannian Brownian motion. The existence and the uniqueness of solutions to the partial differential equation are investigated, and then an expression of the value for European options is obtained using the fundamental solution technique. Proper Riemannian metrics on the real number field can make the distribution of return rates of the stock induced by our model have the character of leptokurtosis and fat-tail; in addition, they can also explain option pricing bias and implied volatility smile (skew).
Purpose - The purpose of this paper is to shed light on the importance of the slope and curvature of the volatility curve implied in option prices in the KOSPI 200 options index. A number of studies examine the implied volatility curve, however, these usually focus on cross-sectional characteristics such as the volatility smile. Contrary to previous studies, we focus on time-series characteristics; we investigate correlation dynamics among slope, curvature, and level of the implied volatility curve to capture market information embodied therein. Our study may provide useful implications for investors to utilize current market expectations in managing portfolios dynamically and efficiently. Research design, data, and methodology - For our empirical purpose, we gathered daily KOSPI200 index option prices executed at 2:50 pm in the Korean Exchange distribution market during the period of January 2, 2004 and January 31, 2012. In order to measure slope and curvature of the volatility curve, we use approximated delta distance; the slope is defined as the difference of implied volatilities between 15 delta call options and 15 delta put options; the curvature is defined as the difference between out-of-the-money (OTM) options and at-the-money (ATM) options. We use generalized method of moments (GMM) and the seemingly unrelated regression (SUR) method to verify correlations among level, slope, and curvature of the implied volatility curve with statistical support. Results - We find that slope as well as curvature is positively correlated with volatility level, implying that put option prices increase in a downward market. Further, we find that curvature and slope are positively correlated; however, the relation is weakened at deep moneyness. The results lead us to examine whether slope decreases monotonically as the delta increases, and it is verified with statistical significance that the deeper the moneyness, the lower the slope. It enables us to infer that when volatility surges above a certain level due to any tail risk, investors would rather take long positions in OTM call options, expecting market recovery in the near future. Conclusions - Our results are the evidence of the investor's increasing hedging demand for put options when downside market risks are expected. Adding to this, the slope and curvature of the volatility curve may provide important information regarding the timing of market recovery from a nosedive. For financial product distributors, using the dynamic relation among the three key indicators of the implied volatility curve might be helpful in enhancing profit and gaining trust and loyalty. However, it should be noted that our implications are limited since we do not provide rigorous evidence for the predictability power of volatility curves. Meaning, we need to verify whether the slope and curvature of the volatility curve have statistical significance in predicting the market trough. As one of the verifications, for instance, the performance of trading strategy based on information of slope and curvature could be tested. We reserve this for the future research.
블랙-숄즈 모형이 실제 기초자산의 움직임을 반영하지 못한다는 사실이 실증연구에 의하여 밝혀진 이후 기초자산의 움직임을 레비확률과정을 이용하여 모형화한 옵션가격결정 모형들이 그 대안 중 하나로 연구되어 왔다. 본 논문에서는 블랙-숄즈 모형의 대안으로 제시된 레비모형 중 Variance Gamma 모형이 국내 주식시장에서의 기초자산의 움직임을 블랙-숄즈 모형보다 충실히 재현해내는지 알아보고자 한다. 이를 위하여 Madan 등 (1998)의 연구에서와 같이 로그수익률의 확률밀도함수와 옵션 가격 결정식을 바탕으로 KOSPI 200자료를 이용하여 모수를 추정하고 우도비 검정을 실시하였다. 또한, 옵션 가격을 추정한 후 모형 간의 비교를 위하여 다양한 통계량을 계산하고, 회귀분석을 통하여 변동성 스마일 현상이 교정되는지를 살펴보았다. 연구결과로부터 Variance Gamma 모형 하에서 추정된 옵션 가격이 블랙-숄즈 모형 하에서 추정된 그것보다 더 시장가격과 가까우나, 이 모형도 변동성 스마일 현상을 해결해주지는 못함을 확인할 수 있었다.
본 연구는 기초자산의 수익률이 정규분포가 아닌 급첨분포(leptokurtic distribution)를 따른다고 가정할 경우 옵션의 가격식을 도출한다. 두 정규분포의 확률밀도함수의 선형 결합으로 첨도가 3이 아닌 급첨분포의 확률밀도함수를 모델링하고 이를 이용하여 Black- Scholes 공식의 확장된 형태인 옵션 가격 공식을 유도한다. 본 논문에서 제시한 급첨분포에 의한 옵션가격모형은 변동성 스마일 성질을 설명할 뿐만 아니라 기존의 실증연구에서 제기된 Black-Scholes 옵션가격의 과대 및 과소평가 현상을 설명한다. 마지막으로 본 가격식의 모델적합성을 검증하기 위하여 KOSOI 200 지수옵션의 시장가격으로부터 내재변동성과 내재첨도를 추정한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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