Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Tentamen (uitwerkingen)

Math 3589 S Introduction to Financial Mathematics Homework Assignment #8 Solutions Ohio State University

Beoordeling
-
Verkocht
-
Pagina's
5
Cijfer
A+
Geüpload op
03-04-2023
Geschreven in
2022/2023

Introduction to Financial Mathematics Homework Assignment #8 Solutions Exercise 16. Consider the two period binomial model, with the stock price at time t = 0, S0 = 4, the “up factor” u = 2, “down factor” d = 1/2, and risk free interest rate r = 1/4 so that ˜p = 1/2. Assume in each period the probability P[H] = 3/4. Solve the two-period investors problem for ∆i , i = 0, 1, if U(x) = −2e −x and X0 = 10. Solution. Let f(x1, x2, x3, x4) = 9 16 −2e −x4  + 3 16 −2e −xx  + 3 16 −2e −x2  + 1 16 −2e −x1  and g(x1, x2, x3, x4) = 16 25  1 4 x4 + 1 4 x3 + 1 4 x2 + 1 4 x1  − 10 = 0. For ¯x = (x1, x2, x3, x4), define the Lagrangian function L(¯x, λ) = f(¯x) − λg(¯x) = −18 16 e −x4 − 6 16 e −x3 − 6 16 e −x2 − 2 16 e −x1 − λ  16 100 (x4 + x3 + x2 + x1) − 10 . And we find the 5 equations    ∂ ∂x1 L(¯x, λ) = 2 16 e −x1 − 16 100λ = 0 ∂ ∂x2 L(¯x, λ) = 6 16 e −x2 − 16 100λ = 0 ∂ ∂x3 L(¯x, λ) = 6 16 e −x3 − 16 100λ = 0 ∂ ∂x4 L(¯x, λ) = 18 16 e −x4 − 16 100λ = 0 ∂ ∂λL(¯x, λ) = 16 100 (x4 + x3 + x2 + x1) − 10 = 0. (0.1) From here we see that x2 = x3, and setting the first and second equal, we see 2 16 e −x1 = 6 16 e −x2 =⇒ e −x1 = 3e −x2 =⇒ −x1 = ln(3) − x2 =⇒ x1 = x2 − ln(3). Similarly, 18 16 e −x4 = 6 16 e −x2 =⇒ 3e −x4 = e −x2 =⇒ x4 = x2 + ln(3). Plugging these into the last equation, we get 16 100 (4x2) = 10 =⇒ x2 = 12 Solving for x4, we find x4 ≈ 16.7236 and x1 ≈ 14.526. Now we find ∆1[H] = ln(3) 12 ≈ 0.091, ∆1[T] = ln(3) 3 ≈ 0.366 and ∆0 = X1[H] − X1[T] S1[H] − S1[T] = 4 5 1 2 125 8 + ln(3) + 1 2 · 125 8 − 4 5 1 2 · 125 8 + 1 2 125 8 − ln(3) 8 − 2 ≈ 0.1464 Exercise 17. In the previous problem, what was the optimal percentage of wealth invested in the stock each period? Solution. The optimal percentage of the wealth invested in the stock in each period is (t = 0) : ∆0S0 X0 (t = 1, ω1 = H) :

Meer zien Lees minder
Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

Math 3589 Spring 2016
Introduction to Financial Mathematics

Homework Assignment #8 Solutions



Exercise 16. Consider the two period binomial model, with the stock price
at time t = 0, S0 = 4, the “up factor” u = 2, “down factor” d = 1/2, and
risk free interest rate r = 1/4 so that p̃ = 1/2. Assume in each period the
probability P[H] = 3/4. Solve the two-period investors problem for ∆i , i = 0, 1,
if U (x) = −2e−x and X0 = 10.
Solution. Let
9 3 3 1
−2e−x4 + −2e−xx + −2e−x2 + −2e−x1
   
f (x1 , x2 , x3 , x4 ) =
16 16 16 16
and  
16 1 1 1 1
g(x1 , x2 , x3 , x4 ) = x4 + x3 + x2 + x1 − 10 = 0.
25 4 4 4 4
For x̄ = (x1 , x2 , x3 , x4 ), define the Lagrangian function

L(x̄, λ) = f (x̄) − λg(x̄)
 
−18 −x4 6 −x3 6 −x2 2 −x1 16
= e − e − e − e −λ (x4 + x3 + x2 + x1 ) − 10 .
16 16 16 16 100
And we find the 5 equations

∂ 2 −x1 16

 ∂x1
L(x̄, λ) = 16 e − 100 λ=0

∂ 6 −x2 16
 ∂x2 L(x̄, λ) = 16 e − 100 λ = 0



∂ 6 −x3 16
∂x3
L(x̄, λ) = 16 e − 100 λ=0 (0.1)
 ∂
L(x̄, λ) = 18 e−x4 − 100
16
λ=0



 ∂x4 16
 ∂ L(x̄, λ) = 16 (x + x + x + x ) − 10 = 0.

∂λ 100 4 3 2 1

From here we see that x2 = x3 , and setting the first and second equal, we see
2 −x1 6
e = e−x2 =⇒ e−x1 = 3e−x2 =⇒ −x1 = ln(3) − x2 =⇒ x1 = x2 − ln(3).
16 16
Similarly,
18 −x4 6
e = e−x2 =⇒ 3e−x4 = e−x2 =⇒ x4 = x2 + ln(3).
16 16
Plugging these into the last equation, we get
16
(4x2 ) = 10 =⇒ x2 = 125/8.
100

, Solving for x4 , we find x4 ≈ 16.7236 and x1 ≈ 14.526.
Now we find
ln(3) ln(3)
∆1 [H] = ≈ 0.091, ∆1 [T ] = ≈ 0.366
12 3
and
X1 [H] − X1 [T ]
∆0 =
S1 [H] − S1 [T ]
4 1 125
+ ln(3) + 21 · 125
− 45
   1 125 1 125

5 2 8 8 2
· 8
+ 2 8
− ln(3)
=
8−2
≈ 0.1464
Exercise 17. In the previous problem, what was the optimal percentage of
wealth invested in the stock each period?
Solution. The optimal percentage of the wealth invested in the stock in each
period is
∆0 S0 ∆1 (H)S1 (H) ∆1 (T )S1 (T )
(t = 0) : (t = 1, ω1 = H) : (t = 1, ω1 = T ) : .
X0 X1 (H) X1 (T )
We have
X1 [H] ≈ 12.939, X1 [T ] ≈ 12.0605, S1 [H] = 8, S1 [T ] = 2.
Therefore, the optimal percentages are
∆0 S0 0.1464 · 4
(t = 0) : ≈ ≈ 0.05856
X0 10
∆1 (H)S1 (H)
(t = 1, ω1 = H) : ≈ 0.05626
X1 (H)
∆1 (T )S1 (T )
(t = 1, ω1 = T ) : ≈ 0.06069.
X1 (T )
We see that, unlike the CRRA utility functions, the optimal investment
choices are dependent upon our wealth.
Exercise 19. Consider the N -period optimal investment problem with U (x) =
ln(x). Let ζ(ω) be the state price density and ζn , n = 0, 1, . . . , N be the state
price density process.
a. Show that for each sequence of coin tosses ω = ωm the optimal wealth will be
X0
XN (ωm ) = ζ(ωm)
.
b. Show that the optimal portfolio process is Xn = Xζn0 , n = 0, 1, . . . , N .
Solution a. We will use the formula
2N  
X Z(ωm ) λZ(ωm )
N
I N
P(ωm ) − X0 = 0
m=1
(1 + r) (1 + r)

to solve for λ. First notice, if U = ln(x), U 0 (x) = x1 and therefore, I(x) = 1
x
,
thus, we have
2N
X Z(ωm ) 1
N
  P(ωm ) = X0
m=1
(1 + r) λZ(ωm )
(1+r)N


2

Geschreven voor

Vak

Documentinformatie

Geüpload op
3 april 2023
Aantal pagina's
5
Geschreven in
2022/2023
Type
Tentamen (uitwerkingen)
Bevat
Vragen en antwoorden

Onderwerpen

$8.49
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
De reputatie van een verkoper is gebaseerd op het aantal documenten dat iemand tegen betaling verkocht heeft en de beoordelingen die voor die items ontvangen zijn. Er zijn drie niveau’s te onderscheiden: brons, zilver en goud. Hoe beter de reputatie, hoe meer de kwaliteit van zijn of haar werk te vertrouwen is.
beckyfawcet Rasmussen College
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
117
Lid sinds
4 jaar
Aantal volgers
19
Documenten
599
Laatst verkocht
18 uur geleden
GradesBooster

Verified eBooks available for a Quick and Easy Download at Affordable rates I OFFER: -Study Guides -eBooks -ATI Test Prep, Assignments -WGU Papers, \"Task\" Assignments (Complete RN BSN Curriculum), Rubric & Task Info for Each Course -HCI College Nursing Associates Program -NCLEX Prep *ALL WORK HAS PASSED WITHOUT NEEDING REVISIONS AND BY THE RUBRIC.

4.2

26 beoordelingen

5
18
4
2
3
2
2
1
1
3

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen