Título
Perpetual Caps and Floors on continuous flows: Applications in interest rates
Autor
Pedro, Rita Sofia Marques
Resumo
pt
Os Caps e os Floors são instrumentos financeiros extremamente úteis para proteger os seus
detentores contra a volatilidade das taxas de juro. Quando estendemos estes instrumentos
para maturidades perpétuas, obtemos instrumentos financeiros de proteção contínua
contra as flutuações das taxas de juro.
O modelo de Cox-Ingersoll-Ross (CIR) ´e um modelo matemático utilizado para descrever
a evolução das taxas de juros ao longo do tempo. A sua equação diferencial estocástica é composta por um termo de reversão para a média, o drift, que representa a
tendência da taxa de juro de retornar ao n´nível médio (θ) com uma velocidade de ajuste (k)
e um termo de volatilidade (σ). Podemos abordar este modelo de duas formas distintas:
pelas obrigações de cupão zero ou pelas taxas de juro.
Abordando o modelo CIR pelas taxas de juro, iremos determinar analiticamente a expressão que permite calcular o preço de Caps e Floors perpétuos. O problema de encontrar
o preço destes instrumentos financeiros pode ser formulado por uma equação diferencial
ordinária de segunda ordem, uma vez que no caso perpétuo o tempo ´e homogéneo.
Por fim, usaremos a integração numérica, através do método da quadratura adaptativa
global, para comprovar que a equação a que chegamos fornece resultados consistentes
e precisos para a avaliação de Caps e Floors perpétuos no modelo CIR sem drift. Esta
abordagem permitirá validar a aplicabilidade prática da fórmula desenvolvida.
en
Caps and Floors are extremely useful financial instruments for protecting their holders
against interest rate volatility. When we extend these instruments to perpetual maturities,
we obtain financial instruments that provide continuous protection against interest rate
fluctuations.
The Cox-Ingersoll-Ross (CIR) model is a mathematical model used to describe the
evolution of interest rates over time. Its stochastic differential equation consists of a meanreversion
term, the drift, which represents the tendency of the interest rate to return to the
mean level (θ) with an adjustment speed (k) and a volatility term (σ). We can approach
this model in two distinct ways: through zero-coupon bonds or through interest rates.
Approaching the CIR model through interest rates, we will analytically determine the
expression that allows us to calculate the price of perpetual Caps and Floors. The problem
of finding the price of these financial instruments can be formulated by a second-order
ordinary differential equation, since in the perpetual case, time is homogeneous.
Finally, we will use numerical integration, through the method of global adaptive
quadrature, to verify that the equation we arrive at provides consistent and accurate
results for the evaluation of perpetual Caps and Floors in the CIR model without drift.
This approach will allow us to validate the practical application of the formula developed.