第 01 章 衍生品导论
学习目标
读完本章,你应当能够:
- 说清楚什么是衍生品(derivative),区分远期、期货、期权三类基本合约,以及交易所市场与场外市场的差别。
- 写出远期多头、空头的到期收益 \(S_T-K\) 与 \(K-S_T\),画出四种基本期权头寸(买入/卖出 看涨/看跌)的盈亏图,并能按原书例题算出具体盈亏。
- 区分套期保值者、投机者、套利者三类交易者,理解"远期锁定价格、期权提供保险"和"期货、期权都提供杠杆"这两组对比。
- 理解无套利(no-arbitrage)假设为什么是全书定价的出发点,并能用一个简单的期现套利例子说明它。
- 从雷曼、法兴、霸菱等案例中提炼出对量化交易系统的风控要求。
读前导读
这一章在解决什么问题。 本章是第 08 册的入口,内容和 CFA 一级、二级衍生品部分高度重合:远期、期货、期权的定义,四种期权头寸的到期收益,对冲、投机、套利三类用途,以及"远期价 = 现价 × (1+r)"的无套利论证。这些你已经会了,可以快读。
本章值得你放慢的只有两件事。第一,它把"到期收益"写成函数:\(S_T-K\)、\(\max(S_T-K,0)\)。后面整本书的做法是把一份合约看成"到期股价的函数",再问"这个函数今天值多少钱"。CFA 用的是图和表格;本册会用函数运算(相加、取期望、求导)来做同样的事。看涨多头加看跌空头等于远期多头,就是两个函数相加后化简的结果。第二,章末代码第一次用了对数正态模拟股价:\(S_T=S_0\exp\big((r-\tfrac12\sigma^2)T+\sigma\sqrt T Z\big)\)。CFA 只在 BSM 的假设列表里提过"对数正态",本册从第 14–15 章起会把它当作主要工具,这里先混个眼熟。
本册整体比 CFA 深在哪里。 CFA 的远期定价用离散复利 \(S_0(1+r)^T\),单步二叉树,互换估值用"一串远期"或"债券多空";本册统一用连续复利 \(e^{rT}\)(第 04 章),对所有定价公式给出无套利证明("若不等式成立,构造这样的组合即可无风险获利"),并把期货与远期的差别、凸性调整、OIS 贴现等 CFA 一笔带过的细节讲透。读的时候把注意力放在"为什么这个等式必须成立",而不是记公式。
需要先想起来的数学。
- 分段函数与 \(\max\)。 \(\max(a,b)\) 取两数中较大的一个。\(\max(S_T-K,0)\) 在 \(S_T\le K\) 时等于 0,在 \(S_T>K\) 时等于 \(S_T-K\),图形是在 \(K\) 处折一下的"曲棍球杆"。例:\(K=100\),\(S_T=90\) 时为 0,\(S_T=115\) 时为 15。一个常用恒等式:\(\max(x,0)-\max(-x,0)=x\),本章的看跌—看涨平价雏形就是它。见 第 00 册第 01 章 函数极限与连续。
- 指数函数 \(e^x\) 与自然对数 \(\ln x\)。 \(e\approx2.71828\),\(e^{rT}\) 是"利率 \(r\) 连续复利 \(T\) 年"的增长倍数;\(\ln\) 是它的反函数。例:\(e^{0.05}\approx1.05127\),略大于 1.05。第 04 章会系统讲。见 第 00 册第 04 章 级数与收敛。
- 期望与分布形状。 \(\mathbb E[X]\)(读作"X 的期望")是加权平均;两个策略期望相同,标准差、偏度、亏损概率可以差很多。代码里"均值、5% 分位、99% 分位"就是在描述整条分布。见 第 00 册第 07 章 概率中的分析工具。
怎么读这一章。 1.1–1.4、1.6 你基本都熟,快速浏览、留意术语的中文译法即可。必读的是 1.5.2 节的收益表(后面所有期权章节的起点)和 1.6.3 节最后一段"无套利"的表述。量化实战部分的蒙特卡洛结论(期望相同、分布形状完全不同)值得认真看,公式细节可以等第 14–15 章再回头理解。
1.1 什么是衍生品
衍生品是这样一种金融工具:它的价值依赖于("衍生自")另一个更基础的标的变量(underlying variable)。标的通常是某种可交易资产的价格——股票期权的价值依赖股价,原油期货的价值依赖油价;但标的也可以几乎是任何可观测的量,比如生猪价格、某个滑雪场的降雪量。
先记住一个规模上的事实:以标的资产价值计,衍生品市场远大于股票市场,未平仓衍生品的标的资产价值是全球 GDP 的数倍。衍生品被用于三种目的——套期保值、投机、套利,它在经济中的核心功能是在经济主体之间转移风险。
自 1988 年原书第 1 版以来,衍生品的种类不断扩张:信用衍生品、电力衍生品、天气衍生品、保险衍生品相继出现;"实物期权"(real options)的思想被用于企业资本投资评估。2007 年信用危机则从反面说明了衍生品的力量:美国的高风险按揭贷款组合经过证券化(securitization)被做成各种衍生产品,房价下跌后大量产品价值归零,引发了 75 年来最严重的衰退(原书第 8 章)。危机之后,监管全面收紧:银行须持有更多资本、更重视流动性;场外衍生品被要求集中清算和报告。估值实务也随之变化——抵押品(collateral)和信用问题更受重视,不少银行把定价用的"无风险利率"换成反映自身融资成本的利率(原书作者认为这在理论上站不住脚,见原书第 9 章)。
本册的目标与原书一致:建立一个能为所有衍生品估值的统一框架。第 1–5 章(本段)先把市场机制、对冲、利率和远期/期货定价讲清楚,后续章节再进入期权、二叉树、Black–Scholes–Merton 模型和希腊字母。
1.2 两个市场:交易所与场外
1.2.1 交易所市场
衍生品交易所(exchange)定义标准化合约,交易者在其上买卖。几个历史节点值得知道:
- 芝加哥期货交易所(CBOT)1848 年成立,最初是为了把谷物的数量和质量标准化。不久就出现了第一个期货型合约"到货合约"(to-arrive contract),投机者很快发现交易合约比交易粮食本身更方便。
- 芝加哥商业交易所(CME)1919 年成立。今天 CME 与 CBOT 合并为 CME Group,旗下还有 NYMEX、COMEX 和堪萨斯城期货交易所。
- 芝加哥期权交易所(CBOE)1973 年开始交易 16 只股票的看涨期权,1977 年加入看跌期权。期权在此之前就存在,CBOE 的贡献是建立了合约明确、交易有序的市场。现在它交易 2,500 多只股票及多种指数的期权。
交易所的核心机构是清算所(clearing house)。成交之后,清算所"插入"买卖双方之间:例如 A 同意以 $1,450/盎司向 B 买 100 盎司黄金,成交后 A 持有的是"向清算所买入"的合约,B 持有的是"向清算所卖出"的合约。好处是交易者不必再担心对手的信用;清算所则要求双方缴存保证金(margin)保证履约(第 02 章详述)。
交易方式上,传统的公开喊价(open outcry)——交易员在场内喊叫、打手势——已基本被电子撮合取代。电子化又催生了高频交易与算法交易(high-frequency and algorithmic trading):由计算机程序发起交易,常常没有人工干预。这正是本套教材第 07 册与第 11 册的主题。
1.2.2 场外市场
场外市场(over-the-counter, OTC)的参与者是银行、大型金融机构、基金经理和企业。传统上通过电话、邮件或交易商间经纪商(interdealer broker)撮合;银行常充当做市商(market maker),随时报出买价(bid)与卖价(offer)。
成交后有两种清算方式:
- 提交给中央对手方(central counterparty, CCP)。CCP 的作用类似交易所清算所,介于双方之间承担违约风险。
- 双边清算(bilateral clearing)。双方通常签有覆盖全部交易的主协议,规定终止条件、终止时如何计算结算金额、各方应交多少抵押品。
2008 年雷曼倒闭之前,场外市场几乎不受监管。危机后的新规旨在提高透明度、提高效率、降低系统性风险,有三项重要变化:
- 美国的标准化场外衍生品须尽可能在互换执行设施(swap execution facility, SEF)上交易,参与者可以挂出报价或接受他人报价;
- 世界多数地区要求大多数标准化衍生品经 CCP 清算;
- 所有交易须向中央登记处(central registry)报告。
规模与"名义本金"的陷阱。 场外交易笔数少于场内,但单笔规模大得多。据国际清算银行(BIS)统计,2012 年 12 月场外衍生品未平仓名义本金(notional principal)为 $632.6 万亿,场内衍生品标的资产价值为 $52.6 万亿(原书图 1.1,1998–2012 年场外始终远大于场内)。但名义本金不是价值:一份"1 年后以约定汇率用英镑买 1 亿美元"的合约,名义本金 1 亿美元,价值可能只有 100 万美元。BIS 估计同期场外交易的总市值(gross market value)约为 $24.7 万亿——这个口径下,一笔对一方值 +100 万、对另一方值 −100 万的合约只计为 100 万。
金融直觉:名义本金像贷款合同上的"本金",总市值像这笔合同今天按公允价值记账的"净资产/净负债"。远期、互换在成交日公允价值为零,之后只随市场变量偏离而产生价值,所以总市值通常只有名义本金的百分之几(这里约 \(24.7/632.6\approx3.9\%\))。从 CPA 角度看,资产负债表上确认的是公允价值,名义本金只出现在附注里。量化风控做敞口统计时,要用 delta 或 DV01 这类"对市场变量的敏感度",既不能用名义本金,也不能只看当前市值。
商业快照:雷曼破产与系统性风险。 雷曼兄弟 2008 年 9 月 15 日申请破产,是美国史上最大的破产案。原因是高杠杆、高风险投资和流动性问题:作为投资银行它不受商业银行资本监管,2007 年杠杆率达 31:1,资产只要下跌 3–4% 就能耗尽资本;它大量持有次贷相关衍生工具,又依赖短期债务融资,信心一失,贷款人拒绝展期。雷曼有超过 100 万笔场外交易、约 8,000 家对手方,厘清"谁欠谁"成了噩梦。系统性风险(systemic risk)指一家机构违约通过连锁反应导致其他机构违约(A 倒,B 因对 A 敞口大亏,C 又因对 A、B 敞口受困……)。2007–2008 年许多大机构正是因为这种担忧被救助而非任其倒闭。
1.3 远期合约
远期合约(forward contract)是在未来某个确定时间、以确定价格买入或卖出某资产的协议。对照之下,即期合约(spot contract)是几乎立即交割的买卖。远期在场外交易,通常发生在两家金融机构之间或金融机构与客户之间。同意买入的一方持多头(long position),同意卖出的一方持空头(short position)。
外汇远期最为常见。原书表 1.1 给出 2013 年 5 月 6 日的美元/英镑报价(每英镑美元数):
| Bid | Offer | |
|---|---|---|
| 即期 | 1.5541 | 1.5545 |
| 1 个月远期 | 1.5538 | 1.5543 |
| 3 个月远期 | 1.5533 | 1.5538 |
| 6 个月远期 | 1.5526 | 1.5532 |
银行按 bid 买入英镑、按 offer 卖出英镑。例: 一家美国公司 6 个月后要支付 £100 万,可以按 6 个月 offer 1.5532 买入远期英镑,锁定支付 $1,553,200。此时公司持英镑远期多头,银行持空头,双方都必须履约。为什么远期价比即期价低?这由两国利率决定,第 05 章会给出精确关系。
1.3.1 远期的收益
设交割价格(delivery price)为 \(K\),到期时标的即期价为 \(S_T\),则每单位资产
收益可正可负,图形分别是斜率 \(+1\) 和 \(-1\) 的直线(原书图 1.2)。因为进入远期合约本身不花钱,所以收益就是总盈亏。
接上例:若 6 个月后汇率 \(S_T=1.6000\),公司的远期多头价值 \(1{,}600{,}000-1{,}553{,}200=\$46{,}800\),每英镑 $0.0468;若 \(S_T=1.5000\),则亏 $53,200,每英镑 \(-\$0.0532\)。
1.3.2 远期价与即期价:第一次见到无套利
不付息股票现价 $60,1 年期借贷利率 5%。1 年远期价应该是多少?答案是 \(60\times1.05=\$63\)。理由如下:
- 若远期价为 $67(偏高):借 $60 买入股票,同时以 $67 远期卖出。1 年后交割得 $67,还贷 $63,净赚 $4,没有任何风险。
- 若远期价为 $58(偏低):持有股票的投资者卖出股票得 $60,以 $58 远期买回;$60 按 5% 投资得 $63。1 年后比继续持股多得 $5。
两种情况都会引来大量套利交易,把远期价推回 $63。这个"远期价 = 现价按无风险利率复利"的思想,第 05 章会推广成持有成本模型。
推导拆解:把上面两条论证写成一般形式,就是本册反复使用的"夹逼"套路。设现价 \(S_0\),利率 \(r\)(年复利),远期价 \(F_0\)。 第一步,假设 \(F_0>S_0(1+r)\):借 \(S_0\) 买股、远期卖出。到期收 \(F_0\)、还 \(S_0(1+r)\),净得 \(F_0-S_0(1+r)>0\),期初投入为 0。这是套利,所以这种情况不能持续,于是 \(F_0\le S_0(1+r)\)。 第二步,假设 \(F_0<S_0(1+r)\):卖股(或卖空)、把 \(S_0\) 存起来、远期买回。到期得 \(S_0(1+r)-F_0>0\),同样是套利,于是 \(F_0\ge S_0(1+r)\)。 第三步,两个不等号同时成立,只能取等号:\(F_0=S_0(1+r)\)。 这种"先证 \(\le\),再证 \(\ge\)"的写法在后面每章都会出现,读到时认出它就不会迷路。另外,从第 04 章起本册改用连续复利,结论写成 \(F_0=S_0e^{rT}\)。若把 5% 当作连续复利利率,\(60e^{0.05}\approx63.08\),与 $63 差 8 美分,原因只是利率的计息口径不同,不是定价出了问题。
1.4 期货合约
期货合约(futures contract)和远期一样,是在未来某时以确定价格买卖资产的协议。区别在于:期货在交易所交易,条款标准化,并且交易所提供履约保证机制,所以买卖双方不必相识。最大的期货交易所是 CME Group。商品类标的包括猪腩、活牛、糖、羊毛、木材、铜、铝、黄金、锡等;金融类标的包括股指、外汇和国债。
例: 9 月 1 日,12 月黄金期货报价 $1,380。这是(不含佣金)交易者同意在 12 月按此价交割买卖黄金的价格。它由供求决定:想做多的人多于想做空的人,价格上涨;反之下跌。保证金、逐日结算、交割、清算所等细节在第 02 章展开。
1.5 期权
期权在交易所和场外市场都有交易。
- 看涨期权(call option):在某日期之前以某价格买入标的资产的权利。
- 看跌期权(put option):在某日期之前以某价格卖出标的资产的权利。
合约中的价格称为执行价(exercise price / strike price),日期称为到期日(expiration date / maturity)。美式期权(American option)可以在到期日前任何时间行权;欧式期权(European option)只能在到期日行权。名称与地理无关,北美交易所也交易欧式期权。交易所期权大多为美式;美国场内股票期权一张合约通常对应 100 股。欧式期权更容易分析,美式期权的许多性质也是从欧式推出来的。
期权与远期/期货的根本区别:期权赋予的是权利而不是义务。 进入远期或期货不花钱;获得期权则必须先付权利金(期权价格)。
原书表 1.2、1.3 给出 2013 年 5 月 8 日 CBOE 上 Google 期权的买卖报价:股价 bid 871.23 / offer 871.37,执行价 820–920,到期月 6 月、9 月、12 月。例如 12 月 880 看涨 bid/offer 为 55.00/56.30,9 月 840 看跌为 31.00/31.80。表中能看出两条规律(第 11 章原书会证明):看涨期权价格随执行价升高而下降,看跌期权价格随执行价升高而上升;两者通常期限越长越值钱。另外,期权买卖价差占价格的比例通常大于股票,具体取决于交易量。
1.5.1 两个例题
例 1(买入看涨)。 买入 1 张 12 月 880 看涨,按 offer $56.30/股,一张 100 股共付 $5,630。若到 12 月 21 日股价不超过 $880,不行权,损失 $5,630(忽略佣金);若股价涨到 $1,000 时行权,以 $880 买入 100 股再按 $1,000 卖出,得 $12,000,扣除成本净赚 $6,370。(严格说,$12,000 应贴现到购买日再和 $5,630 比较。)
例 2(卖出看跌)。 按 bid $31.00 卖出 1 张 9 月 840 看跌,立即收入 \(100\times31.00=\$3{,}100\)。若股价一直在 $840 以上,对方不会行权,你赚 $3,100;若股价跌到 $800 时被行权,你必须以 $840 买入价值 $800 的 100 股,亏 $4,000,扣除权利金后净亏 $900。
把期权看作欧式,盈亏随到期股价的变化就是原书图 1.3:(a) 买入 880 看涨,股价 ≤880 时亏 $5,630,之后以斜率 100 上升;(b) 卖出 840 看跌,股价 ≥840 时赚 $3,100,之下线性亏损。
1.5.2 四类参与者
期权市场有四类头寸:看涨买方、看涨卖方、看跌买方、看跌卖方。买方持多头,卖方持空头;卖出期权也称签发(writing)期权。用 \(K\) 表示执行价、\(S_T\) 表示到期股价,不计权利金时四种头寸的到期收益是:
| 头寸 | 到期收益 |
|---|---|
| 看涨多头 | \(\max(S_T-K,0)\) |
| 看涨空头 | \(-\max(S_T-K,0)=\min(K-S_T,0)\) |
| 看跌多头 | \(\max(K-S_T,0)\) |
| 看跌空头 | \(-\max(K-S_T,0)=\min(S_T-K,0)\) |
这张表是本册后面所有期权内容的起点。注意看涨多头与看跌空头的组合 \(\max(S_T-K,0)-\max(K-S_T,0)=S_T-K\),恰好是远期多头——这就是看跌—看涨平价的雏形(原书习题 1.41)。
推导拆解:这个等式可以分情况逐一验证,这是处理 \(\max\) 的标准方法。 情况一,\(S_T\ge K\):\(\max(S_T-K,0)=S_T-K\),\(\max(K-S_T,0)=0\),相减得 \(S_T-K\)。 情况二,\(S_T<K\):\(\max(S_T-K,0)=0\),\(\max(K-S_T,0)=K-S_T\),相减得 \(0-(K-S_T)=S_T-K\)。 两种情况结果相同,所以对任何 \(S_T\) 都成立。到期收益处处相等的两个组合,按无套利原则今天价格也必须相等:\(c-p=\) 交割价为 \(K\) 的远期多头今天的价值 \(=S_0-Ke^{-rT}\)(不付息股票)。这就是你在 CFA 中背过的平价公式 \(c+Ke^{-rT}=p+S_0\),本册第 11 章会正式证明。表中第二、四行的等式 \(-\max(x,0)=\min(-x,0)\) 也用同样方法验证:取负号会把"较大者"变成"较小者"。
1.6 三类交易者
衍生品市场之所以成功,一个主要原因是它吸引了多种类型的交易者,流动性好,几乎总能找到对手方。
- 套期保值者(hedger)用衍生品降低市场变量未来变动带来的风险;
- 投机者(speculator)用衍生品押注市场变量的方向;
- 套利者(arbitrageur)在两个或多个工具上建立相互抵消的头寸,锁定利润。
对冲基金三种用途兼而有之。
商业快照:对冲基金。 对冲基金像共同基金一样替客户投资,但只接受成熟投资者的资金、不公开发售,因此基本不受"随时可赎回、披露投资政策、限制杠杆"等约束,可以采用复杂、非常规的专有策略。典型收费是 1–2% 管理费加 20% 业绩提成,全球规模约 $2 万亿。常见策略标签有:股票多空(Long/Short Equities,买低估、卖高估,使市场方向敞口很小)、可转债套利(做多被低估的可转债,同时主动管理标的股票空头)、困境证券、新兴市场、全球宏观(Global Macro)、并购套利(Merger Arbitrage,并购公告后交易,交易完成则获利)。基金经理确定策略后需要:评估风险;决定哪些风险可以接受、哪些要对冲;设计(通常用衍生品)对冲方案。这些标签与今天量化基金的策略分类基本一一对应。
1.6.1 套期保值者:锁定价格与购买保险
用远期对冲。 2013 年 5 月 6 日,美国公司 ImportCo 将于 8 月 6 日向英国供应商支付 £1,000 万,可以按 3 个月 offer 1.5538 买入远期英镑,锁定成本 $15,538,000。另一家公司 ExportCo 3 个月后将收到 £3,000 万,可以按 3 个月 bid 1.5533 卖出远期,锁定收入 $46,599,000。
对冲不保证结果更好。若 8 月汇率是 1.4000,ImportCo 不对冲只需付 $14,000,000,比对冲后的 $15,538,000 少;若汇率是 1.6000,不对冲要付 $16,000,000,这时它会庆幸做了对冲。ExportCo 的情况正好相反。对冲的目的是降低风险,而不是改善结果。
用期权对冲。 5 月份某投资者持有 1,000 股,股价 $28,担心未来 2 个月下跌。他买入 10 张 7 月到期、执行价 $27.50 的看跌期权,期权价 $1,每张 $100,共 $1,000。这样在期权有效期内他至少能以每股 $27.50 卖出:股价跌破 $27.50 时行权,持仓得 $27,500,扣除期权成本后 $26,500;股价高于 $27.50 时期权作废,但持仓价值高于 $27,500。对冲后组合价值在 $27.50 以下是一条 $26,500 的水平线,在其上随股价上升(原书图 1.4)。
两者的区别是本章最重要的直觉之一:远期通过锁定价格来中和风险,有利和不利的变动都被抹掉;期权像保险,挡住不利变动、保留有利变动,代价是预付权利金。
1.6.2 投机者:杠杆
用期货投机。 2 月,一位美国投机者认为未来 2 个月英镑会走强,愿意押 £250,000。即期汇率 1.5470,4 月期货价 1.5410。方案 A 是即期买入 £250,000 存入计息账户;方案 B 是买入 4 张 CME 4 月英镑期货(每张 £62,500)。原书表 1.4:
| 买 £250,000 即期 | 买 4 张期货 | |
|---|---|---|
| 投入 | $386,750 | $20,000(初始保证金每张 $5,000) |
| 4 月即期 = 1.6000 时盈利 | $13,250 | $14,750 |
| 4 月即期 = 1.5000 时盈利 | −$11,750 | −$10,250 |
期货盈利 \((1.6000-1.5410)\times250{,}000=14{,}750\),即期盈利 \((1.6000-1.5470)\times250{,}000=13{,}250\)。即期方案在两种情形下都略差,是因为表中没有计入英镑存款与美元资金的利息收付。本质区别在投入:即期要 $386,750,期货只需缴保证金 $20,000——期货提供杠杆(leverage)。
用期权投机。 10 月,股价 $20,2 个月期、执行价 $22.50 的看涨期权价 $1,投机资金 $2,000。方案 A 买 100 股;方案 B 买 2,000 份看涨(20 张)。原书表 1.5:
- 12 月股价 $27:A 赚 \(100\times(27-20)=\$700\);B 每份收益 $4.50,共 $9,000,净赚 $7,000,是 A 的 10 倍。
- 12 月股价 $15:A 亏 $500;B 期权作废,亏掉全部 $2,000。
比较:期货和期权都提供杠杆,但期货的潜在损失与潜在收益都很大;期权买方无论情况多糟,损失以权利金为限。
1.6.3 套利者
套利(arbitrage)指同时在两个或多个市场交易,锁定无风险利润。例:某股票在纽约交易所报 $150,在伦敦交易所报 £100,汇率 $1.5300/£。同时在纽约买 100 股、在伦敦卖 100 股,无风险利润
小投资者的交易成本可能吃掉这点利润,但大投行的股票与外汇交易成本都很低,会积极利用。这样的机会不会持续:纽约的买入推高美元价,伦敦的卖出压低英镑价,两地价格很快按汇率重新相等。正因为有大量逐利的套利者,多数金融市场里只能看到很小的套利机会。
全书对期货价、远期价和期权价值的论证,绝大多数都建立在"不存在套利机会"这一假设之上。 这是你在本册中会反复用到的工具:构造两个未来现金流相同的组合,它们今天的价格就必须相同。
1.7 衍生品的危险
衍生品用途多样,这也是问题所在:被授权做对冲或套利的交易员可能(有意或无意地)变成投机者,后果可能是灾难性的。因此必须设定风险限额(risk limits),并每天监控交易员是否遵守。
即使遵守了限额也可能出大错。2007 年 7 月信用危机前,许多交易的风险远高于所属机构的认识:美国房价长期上涨,多数人以为最坏也只是持平,几乎没人料到急跌,更没人料到各地区按揭违约率会高度相关。一些风险经理表达过担忧,但市场好的时候人们倾向于忽视他们。教训是:要冷静地问"可能出什么问题?"以及"如果出了问题会亏多少?"
商业快照:法兴银行 2008 年巨亏。 Jérôme Kerviel 2000 年加入法兴合规部门,2005 年成为 Delta One 团队初级交易员,交易 DAX、CAC 40、Euro Stoxx 50 等股指,职责是寻找套利机会——比如同一指数期货在两个交易所价格不同,或指数期货与成分股价格不一致(第 05 章的指数套利)。他利用对内部流程的了解,以套利为表象进行方向性投机,伪造交易让头寸看似已对冲,未对冲头寸膨胀到数百亿欧元。2008 年 1 月被发现,三天平仓亏损 49 亿欧元。此前还有霸菱银行的 Nick Leeson(本应在新加坡与大阪之间做日经 225 期货套利,却用期货期权押方向,亏 $10 亿,毁掉一家有 200 年历史的银行)和爱尔兰联合银行的 John Rusnak(2002 年未授权外汇交易亏 $7 亿)。共同教训:为交易员设定明确的风险限额,并严密监控执行。
量化实战
本章内容在量化交易中的用法
- 回测必须按合约结构建模。 远期/期货是线性收益,期权是折线收益(图 1.3、表 1.5)。回测期权策略不能把期权当成"高 beta 的股票"按标的收益线性映射,要显式记录权利金支付、到期收益 \(\max(S_T-K,0)\) 和行权决策;期货策略则要单独建模保证金占用(第 02 章)。
- 杠杆改变的是收益分布形状,不只是倍数。 同样 $2,000,买股票与买看涨期权的期望可以相同,但期权的收益分布高度右偏、多数情形亏光本金。风险预算、仓位管理(如 Kelly 类方法)必须基于整个分布而不是期望值。
- 无套利是相对价值策略的出发点。 期现套利、跨市场套利(如 A/H 股、ADR)、ETF 套利都是 1.6.3 节例子的变体;真实的利润空间往往小于交易成本,策略能否成立取决于成本、延迟与可执行性(第 07 册)。
- 风控是系统功能,不是事后报告。 法兴、霸菱的问题都在于"标称对冲、实际裸露"。在自动化交易系统中,应对每个策略设置硬性的敞口与亏损限额,按成交回报而不是策略自报的状态核对净头寸,并独立校验所谓"对冲腿"是否真实存在。
Python 示例:期权与股票投机的收益分布
下面的代码先复现原书图 1.3 两条盈亏线上的几个点,再用蒙特卡洛模拟比较表 1.5 中"$2,000 买股票"与"$2,000 买看涨期权"两种方案的收益分布。为了让比较公平,我们把股价波动率取为约 58%——在零利率、对数正态假设下,这恰好使 $1 的权利金成为"公允价格"(定价公式见本册第 15b 章,原书第 15 章)。
白话解释:代码第 2 部分里模拟股价的那一行是 \(S_T=S_0\exp\big((r-\tfrac12\sigma^2)T+\sigma\sqrt T\,Z\big)\),\(Z\) 是标准正态随机数。拆开看: 第一,指数里的 \(\sigma\sqrt T Z\) 是正态的,所以 \(\ln S_T\) 服从正态分布,\(S_T\) 本身服从对数正态分布(取对数后是正态)。好处是股价永远为正,而且上涨空间无限、下跌最多到 0,分布天然右偏。 第二,为什么要减 \(\tfrac12\sigma^2T\)?因为对正态变量 \(X\sim N(m,v)\) 有 \(\mathbb E[e^X]=e^{m+v/2}\)(这里 \(N(m,v)\) 表示均值 \(m\)、方差 \(v\) 的正态分布)。取 \(m=(r-\tfrac12\sigma^2)T\)、\(v=\sigma^2T\),得 \(\mathbb E[S_T]=S_0e^{rT}\),正好"平均按无风险利率增长"。不减这一项,模拟出的股价平均值会偏高。 第三,\(\sigma\sqrt T\) 中的 \(\sqrt T\) 来自"方差随时间线性累加":2 个月的方差是 1 年的 \(2/12\),标准差就是 \(\sqrt{2/12}\) 倍。这和你在 CFA 中把日波动率乘 \(\sqrt{252}\) 年化是同一回事。 这些在第 14–15 章会严格推导,现在知道"这行代码在生成平均不偏、取值为正的随机股价"就够了。
import numpy as np
import pandas as pd
# ---- 1. 四种基本头寸的到期盈亏函数(每单位标的)----
def forward_long(ST, K): return ST - K
def call_long(ST, K, prem): return np.maximum(ST - K, 0) - prem
def put_short(ST, K, prem): return prem - np.maximum(K - ST, 0)
ST = np.array([800, 840, 880, 940, 1000])
tbl = pd.DataFrame({
"S_T": ST,
"买880看涨(每张)": 100 * call_long(ST, 880, 56.30), # 原书图1.3(a)
"卖840看跌(每张)": 100 * put_short(ST, 840, 31.00), # 原书图1.3(b)
})
print(tbl.to_string(index=False))
# ---- 2. 表1.5:用 $2000 买股票 vs 买看涨期权,模拟两个月后股价 ----
rng = np.random.default_rng(42)
S0, K, prem, budget = 20.0, 22.5, 1.0, 2000.0
sigma, T = 0.582, 2/12 # 取波动率使$1权利金在零利率下恰好"公允"
ST = S0 * np.exp((0 - 0.5*sigma**2)*T + sigma*np.sqrt(T)*rng.standard_normal(200_000))
pnl_stock = (budget / S0) * (ST - S0) # 100股
pnl_call = (budget / prem) * np.maximum(ST - K, 0) - budget # 2000份看涨
for name, p in [("股票", pnl_stock), ("看涨期权", pnl_call)]:
print(f"{name:6s} 均值={p.mean():8.1f} 标准差={p.std():8.1f} "
f"亏损概率={np.mean(p<0):.3f} 最大亏损={p.min():9.1f} 5%分位={np.quantile(p,0.05):8.1f} 99%分位={np.quantile(p,0.99):9.1f}")
# 原书两情景核对
for s in (27, 15):
print(s, (budget/S0)*(s-S0), (budget/prem)*max(s-K,0)-budget)
关键输出:
S_T 买880看涨(每张) 卖840看跌(每张)
800 -5630.0 -900.0
840 -5630.0 3100.0
880 -5630.0 3100.0
940 370.0 3100.0
1000 6370.0 3100.0
股票 均值= 0.0 标准差= 484.2 亏损概率=0.548 最大亏损= -1397.1 5%分位= -686.6 99%分位= 1393.8
看涨期权 均值= 15.1 标准差= 4857.6 亏损概率=0.787 最大亏损= -2000.0 5%分位= -2000.0 99%分位= 20875.7
27 700.0 7000.0
15 -500.0 -2000.0
解读:两种方案的期望盈亏都接近零(权利金"公允"),但期权方案的标准差是股票的约 10 倍,约 79% 的情形亏损、最坏就是亏光 $2,000,而 1% 的情形能赚 $20,000 以上。这就是"杠杆 + 损失有限"的完整含义:收益分布被拉成了高度右偏的形状。在回测和仓位管理中,只看平均收益会严重误判这类策略的风险。
金融直觉:可以用 CFA 中的 Sharpe 比率来看这组数字。两种方案均值都约为 0,但看涨期权的标准差约 4,858,股票约 484。如果给期权方案一个很小的正期望(比如权利金略低于公允价),算出的 Sharpe 会很差;但如果样本期恰好赶上一次大涨,回测出的平均收益会非常好看。79% 的亏损概率意味着,短样本回测大多数时候看到的是"持续小亏",少数时候看到的是"一次暴赚",两种情况都很难代表真实分布。卖期权的策略正好相反:大多数时候小赚,偶尔巨亏。这就是第 2 条"必须基于整个分布"的含义。
本章小结
衍生品的价值来自标的变量,基本类型是远期、期货和期权,分别在场外与交易所两个市场交易;场外市场以名义本金计远大于场内,但名义本金不等于价值,危机后场外市场正在"场内化"(SEF 交易、CCP 清算、交易报告)。远期多头到期收益 \(S_T-K\)、空头 \(K-S_T\),进入时不花钱;期权是权利而非义务,必须预付权利金,买方最大损失是权利金。交易者分为对冲者、投机者、套利者:远期对冲锁定价格,期权对冲相当于买保险;期货与期权都提供杠杆;套利者的存在使价格满足无套利关系,这是全书定价的基础假设。衍生品的危险在于用途可被滥用,必须有明确的风险限额与监控。
| 概念 / 公式 | 含义 |
|---|---|
| 远期多头收益 \(S_T-K\) | 到期按 \(K\) 买入价值 \(S_T\) 的资产 |
| 远期空头收益 \(K-S_T\) | 到期按 \(K\) 卖出价值 \(S_T\) 的资产 |
| 看涨多头收益 \(\max(S_T-K,0)\) | 买入的权利,不利时放弃 |
| 看跌多头收益 \(\max(K-S_T,0)\) | 卖出的权利,不利时放弃 |
| 看涨多头 + 看跌空头 = 远期多头 | \(\max(S_T-K,0)-\max(K-S_T,0)=S_T-K\) |
| 无套利 | 未来现金流相同的组合今天价格必须相同 |
| 名义本金 vs 总市值 | 前者衡量规模,后者才是合约价值 |
| 美式 / 欧式期权 | 到期前任意时间 / 仅到期日可行权 |
| 对冲 / 投机 / 套利 | 降低风险 / 押注方向 / 锁定无风险利润 |
练习
基础
- 某交易者以 $1.5000/£ 卖出 £100,000 的 3 个月远期。若到期汇率为 1.4900 和 1.5200,他各盈亏多少?(提示:空头收益 \(K-S_T\);分别赚 $1,000、亏 $2,000。)
- 写出卖出看涨期权的到期盈亏(含权利金 \(c\))。最大收益和最大损失各是多少?(提示:\(c-\max(S_T-K,0)\);最大收益 \(c\),损失无上限。)
- "远期多头"与"买入执行价等于远期价的看涨期权"有什么区别?(提示:前者到期必须买、进入成本为零;后者是权利、需付权利金,只保留上行。)
- 解释为什么"对冲的目的是降低风险而不是改善结果"。用 ImportCo 在汇率 1.4000 时的结果说明。
- 某股票在纽约报 $150、伦敦报 £100,汇率 $1.5300/£。若汇率变为 $1.4800/£,还有套利机会吗?方向如何?(提示:\(1.48\times100=148<150\),改为伦敦买、纽约卖,每股 $2。)
进阶
- 证明:买入一份欧式看涨(执行价 \(K\))、卖出一份欧式看跌(同一 \(K\)、同一到期日)的组合等价于交割价为 \(K\) 的远期多头。若 \(K\) 等于当前远期价,两期权的价格有何关系?(提示:到期收益恒为 \(S_T-K\);远期价对应的远期合约价值为零,故看涨价 = 看跌价。)
- 在表 1.5 的投机例中,股价涨到多少时两种方案盈利相等?(提示:\(100(S-20)=2000(S-22.5)-2000\),解得 \(S=45000/1900\approx\$23.68\);股价高于此值时期权方案更好。)
- 一家公司发行债券,到期偿付 $1,000,另加 \(\max(0,\ 1{,}000\times(S_T/S_0-1))\) 但不超过 $200。把它分解为普通债券加期权组合。(提示:零息债 + 执行价 \(S_0\) 的看涨多头 + 执行价 \(1.2S_0\) 的看涨空头,数量为 \(1000/S_0\) 份。)
- 结合法兴银行案例,列出一个自动化交易系统中至少三项防止"假对冲"的检查。
原书推荐习题: 1.5、1.6、1.19(远期/期货盈亏);1.13、1.14、1.27(期权盈亏图);1.22、1.41(组合复制,看跌—看涨平价直觉);1.23、1.38(结构化票据分解);1.25、1.35(识别套利);1.36(股票 vs 期权盈亏平衡点)。
原书对照
| 本章小节 | 原书章节 | PDF 页码 |
|---|---|---|
| 1.1 什么是衍生品 | 第 1 章章首导言 | p.24–25 |
| 1.2 两个市场 | 1.1 交易所市场、1.2 场外市场(含商业快照 1.1、1.2) | p.25–29 |
| 1.3 远期合约 | 1.3 Forward Contracts | p.29–31 |
| 1.4 期货合约 | 1.4 Futures Contracts | p.31 |
| 1.5 期权 | 1.5 Options | p.31–34 |
| 1.6 三类交易者 | 1.6–1.9(含商业快照 1.3 对冲基金) | p.34–40 |
| 1.7 衍生品的危险 | 1.10 Dangers(含商业快照 1.4) | p.40–41 |
| 小结、习题 | Summary、Practice Questions 1.1–1.28、Further Questions 1.29–1.41 | p.41–46 |
原书版本:John C. Hull《Options, Futures, and Other Derivatives》第 9 版(Global Edition, Pearson 2018);PDF 页码 = 书内页码 + 1。