#038. 金融二:期权入门

先用一个小例走通

买入执行价100的看涨期权,支付3元权利金:到期股价110可得10元,净赚7;到期90则权利放弃,净亏3。欧式只在到期行权,美式在到期前也可行权。隐含波动率是把市场价格代回定价模型反解出的参数;不是已经观察到的未来波动。Delta是价格对股价变化的局部敏感度,vega则对波动率变化敏感。

金融直觉板块知识地图:期权主题与夏普、微观结构、组合构建的衔接关系

#学习目标:六个输入与一个不可观测的量

期权题在面试里的出题密度很高,因为它们是「金融直觉 + 概率计算」的复合考点。好消息是入门级的期权面试题几乎全部挂在同一个骨架上:定价只依赖六个输入(源题 F6),其中五个能从市场读到,只有波动率不可直接观测——于是衍生出两条主线:一条比价线(欧式 vs 美式、短期限 vs 长期限,F13–F15),一条波动率线(隐含波动率与 realized 的差是做市商的口粮,F31–F33)。

本章不推任何偏微分方程的细节,重点是把每条结论背后的「权利与现金流」逻辑讲透:期权是权利不是义务,多一份权利就该多一份价格;价格差异永远可以还原成「谁多拥有什么选择权、谁多承担什么约束」。

六个输入

标的价 \(S\)、行权价 \(K\)、到期时间 \(T\)、波动率 \(\sigma\)、无风险利率 \(r\)、分红/持有成本 \(q\)。只有 \(\sigma\) 不可观测。

权利定价

美式 = 欧式 + 提前行使的权利,所以美式不便宜于欧式;无分红、非负利率等条件下call的提前行使权价值为0,两者等价。

波动率交易

对冲后的期权损益按「已实现方差减隐含方差」累积:\(\tfrac{1}{2}\Gamma S^2(\sigma_r^2-\sigma_i^2)\) 是波动率买卖的核心公式。

#定价的输入变量与 BS 公式结构

期权价格是合约条款与市场状态的函数。面试第一问(源题 F6)要求你把输入列全并说出方向,一个都不能漏:

标的现价 \(S\):call 价值随 \(S\) 严格递增,put 严格递减;\(S\) 是所有希腊字母的锚。

行权价 \(K\):call 随 \(K\) 递减、put 随 \(K\) 递增;\(K\) 决定期权的「虚实值」(moneyness)。

到期时间 \(T\):时间越长不确定性越多;美式下更长到期必然不差,欧式存在例外(见例题 1)。

波动率 \(\sigma\):唯一不可直接观测的输入,call 与 put 都随 \(\sigma\) 递增——波动率是期权买方购买的「货物」。

无风险利率 \(r\):通过行权价的贴现 \(Ke^{-rT}\) 与远期价格起作用:\(r\) 升高推高 call、压低 put(其余不变)。

分红与持有成本 \(q\):持有期内的分红降低股票的漂移预期:分红升则 call 降、put 升。

把这六个输入组装起来的最简模型是 Black-Scholes(编程源题 C15.d 的面试口径)。不要求背推导,要求能写出结构并解释两项的含义:

\[ C=S\,N(d_1)-Ke^{-rT}N(d_2),\qquad d_1=\frac{\ln(S/K)+(r+\tfrac{1}{2}\sigma^2)T}{\sigma\sqrt{T}},\qquad d_2=d_1-\sigma\sqrt{T}. \]

怎么读:期权被拆成「股票腿 \(SN(d_1)\)」减「债券腿 \(Ke^{-rT}N(d_2)\)」。\(N(d_2)\) 是风险中性测度下到期实值(\(S_T\gt K\))的概率;\(N(d_1)\) 是复制组合里持有的股票份数,即 delta(无分红情形;带分红时为 \(e^{-qT}N(d_1)\))。BS 的本质不是分布假设多漂亮,而是复制:期权 payoff 可以用动态调仓的股票与债券组合复制,价格就是复制成本。带分红 \(q\) 时把 \(S\) 换成 \(Se^{-qT}\) 即可。

与 BS 并列必背的是 put-call 平价(put-call parity),它不依赖任何分布假设,只靠无套利现金流拼贴:

\[ C-P=Se^{-qT}-Ke^{-rT}. \]

怎么读:买 call 卖 put 等于「融资买股票」——两者到期 payoff 完全相同(合成远期)。parity 把四个价格绑在一起:给出任意三个,第四个就是确定的;这也意味着 call 与 put 的隐含波动率必须相同,否则存在套利。

#欧式与美式:提前行使的权利

欧式期权只能在到期日行使,美式期权在到期前任意一天都可以行使。所以美式 = 欧式 + 一份「提前行使的选择权」,立即得到两条不等式(F14 的答案骨架):

\[ V_{\text{美式}}\ge V_{\text{欧式}},\qquad V_{\text{美式}}\ge\text{即时行权价值}. \]

这里不能再写“欧式价格不低于即时行权价值”:欧式不能立刻拿到执行价。例如无风险利率为正时,深度实值欧式 put 可能低于即时行权所得;无分红欧式的无套利下界是 call 不低于 \(\max(S-Ke^{-rT},0)\),put 不低于 \(\max(Ke^{-rT}-S,0)\)。这些下界使用可按同一利率借贷、无交易成本的设定。什么时候美式与欧式取等号?无分红且非负利率的股票call是最经典的条件结论(Merton):提前行使意味着放弃剩余时间价值、并且提前支付 \(K\) 损失利息,而收益只是立刻锁定内在价值——不划算,因此提前行使权价值为零,美式 call = 欧式 call。put 则不同:深度实值 put 提前行使能拿到 \(K\) 并立刻吃利息,即便没有分红,美式 put 也可能严格贵于欧式 put。

定价美式期权的标准工具是二叉树(binomial tree):在每个节点比较「立即行使的内在价值」与「继续持有的贴现期望值」,取较大者,自叶向根回溯。行使价值超过持有价值的标的价格构成提前行使边界(early exercise boundary),它是美式定价里的自由边界——没有闭式解,这是与欧式的本质区别。

「权利更多是否更贵」的正确打开方式

比较两份期权时,先问「谁多一份权利、谁多一份约束」。美式对欧式多一份行使权,所以不便宜(F14)。期限长的对期限短的多覆盖一段时间的不确定性,通常更贵(F15)——但「通常」两个字必须会解释反例:欧式深度实值 put 在高利率下期限越长越便宜(payoff 要贴现更久且不能提前拿钱);欧式 call 若长期限内横着一次大分红,远期被拉低,也可能比短期限的便宜。反例的存在恰恰证明「更长 = 更贵」依赖的是不确定性而非日历长度。

#隐含波动率:从价格反推的市场观点

BS 公式里五个输入可观测、一个不可观测,于是市场把方向反过来用:把期权的市场成交价代入 BS,反解出的 \(\sigma\) 就是隐含波动率(implied volatility)。隐含波动率不是预测,它是「让模型价格等于市场价格的那只参数」——市场对未知的共识定价。同一到期日不同行权价的隐含波动率连成微笑或偏斜(vol smile/skew),说明真实分布不是对数正态:尾部被定了更高的价。

波动率交易的数学核心(编程源题 C15.e 对冲组合的口径)是对冲组合的损益分解。买入期权并做 delta 对冲后,每个小区间 \(\mathrm{d}t\) 的损益为

\[ \mathrm{dPnL}=\tfrac{1}{2}\,\Gamma\,S^2\bigl(\sigma_{\text{realized}}^2-\sigma_{\text{implied}}^2\bigr)\,\mathrm{d}t, \]

怎么读:对冲掉一阶方向暴露后,剩下的损益正比于「实际发生的方差减买入时定价的方差」。这就是 straddle 买卖双方的赌桌:买方付隐含方差的钱、收已实现方差;卖方相反。gamma 越大(临近到期、接近平值),同样的方差差兑现得越快。

最后两个常用近似(F32 的基础):平值期权的 vega(对波动率的敏感度)约为 \(\varphi(0)S\sqrt{T}\approx 0.4\,S\sqrt{T}\),一阶上与 \(\sigma\) 本身无关;straddle 的 vega 是单腿的两倍。因此平值 vega 随到期时间按 \(\sqrt{T}\) 衰减,且衰减速率随到期临近而加快——短端期权的时间最贵。

#例题详解一:欧式与美式之辨

例题 1(源题 F14、F15):欧美式价格与不同到期期限的比较

相同条款下,美式不低于欧式。标的、执行价、到期、结算与其他条款相同,美式可选择只在到期行权,包含欧式的行权策略,所以\(V_A\ge V_E\)。无股息、非负利率等常见条件下,美式看涨通常不提前行权,因此与同条款欧式看涨相等;有股息或看跌期权则可能有正的提前行权价值。

两个欧式不同到期,不能直接用“权利包含”。长到期欧式只能在其自身到期日行权,不能选择在短到期日提前行权。无股息、非负利率下的欧式看涨可用无套利界和条件期望证明期限非减;但这不是所有欧式期权的普遍结论。

反例。零波动、恒定非负利率r且不分红时,深度实值欧式看跌在保持实值的期限内有\(P(T)=Ke^{-rT}-S_0\),随T增加而下降。带分红的看涨,跨过除息日期的期限比较也须重新分析。不同期限美式在可行行权日期集合确实嵌套、其他条款一致时,才可直接用更多行权机会作比较。

最小回答。先问call还是put、股息和利率、两合约其他条款是否相同;同到期欧美式比较给美式≥欧式,不同到期的欧式给条件结论与反例。不能先用错误的提前行权论证,再靠文末补充纠正。

推导补全与自检。“美式可以等到欧式的到期”证明同到期的欧美式排序;“长欧式可以在短欧式到期行权”则不成立。行权日期集合不同是两个证明能否使用同一包含关系的关键。

例题 2(源题 F13):期权定价函数需要哪些参数?已知同一到期日的欧式期权价格,如何为美式期权定价?

建模。参数清单即 F6 的六输入(\(S,K,T,\sigma,r,q\),外加模型选择)。欧式价格可由 BS(或同一棵树的欧式回溯)给出;美式 = 欧式 + 提前行使溢价,用二叉树逐节点「取 max」把它算出来。

推导。两期二叉树数值例:\(S_0=100\),\(K=100\),\(u=1.2\),\(d=0.8\),每期利率 5%,风险中性概率 \(p=(1.05-0.8)/(1.2-0.8)=0.625\)。欧式 put:到期 payoff 为 \(uu{:}\,0\)、\(ud{:}\,4\)、\(dd{:}\,36\),期望 \(0.46875\times 4+0.140625\times 36=6.9375\),贴现得 \(6.9375/1.05^2\approx 6.29\)。美式 put:在下行节点 \(S=80\) 处,内在价值 20,持有价值 \((0.625\times 4+0.375\times 36)/1.05\approx 15.24\),行使更优,节点价值取 20;回溯到根:\((0.625\times 1.43+0.375\times 20)/1.05\approx 7.99\)。提前行使溢价 \(\approx 7.99-6.29=1.70\)。

检验。溢价为正符合「美式 \(\ge\) 欧式」;把利率改为 0 重算,下行节点行使价值与持有价值相等(20 vs 20),溢价缩小——与「提前行使的主要动力是 K 的利息」一致。在适当构造和模型条件下加密树可检验收敛;误差速率和振荡取决于离散方案,不能一律保证O(1/n)。

面试怎么讲。口径:「同一到期日时,美式 = 欧式 + 提前行使溢价;欧式部分我用 BS/树的欧式公式,溢价部分我在树上每个节点做 \(\max(\text{内在价值},\text{持有价值})\) 回溯。无分红且非负利率的标准call两者相等,不用另算提前行使溢价。」

C15.e的call/put与对冲组合。看涨到期支付\(\max(S_T-K,0)\),看跌支付\(\max(K-S_T,0)\)。单期模型S₀=100、上行120/下行80、K=100、无利息无股息,看涨终值20或0。持有Δ股和现金B复制:120Δ+B=20、80Δ+B=0,相减得Δ=0.5,B=−40,因此期初价值50−40=10。买入一份call、卖空0.5股的净组合,两终态价值均为−40;加入40现金则两态都为0。多期连续BS中Δ随状态变化,需动态再平衡,离散对冲和成本留下风险。这是复制/对冲机制,不是仅背“波动率差乘Gamma”的名字。

推导补全与自检。风险中性二叉树每个节点先算\(continuation=\)贴现后下一步期望,再将美式值设max(内在价值,continuation);欧式只留continuation。由终端相同值向前归纳,美式\(\ge \)欧式逐节点成立。仅给同一期限欧式价格不能唯一推出整个美式提前行权价值,还依赖路径动态、股息与利率等;一份欧式价格不是完整价格过程模型。

#例题详解二:波动率交易与曲线构建

例题 3(源题 F31):股票 A、B 价格相同。你预期 A 将实现 25% 的波动率、B 将实现 35%,而两者的隐含波动率分别为 20% 与 30%。买入并持有哪一个 straddle 的损益更高?

先区分持有与对冲。买入并持有到期的 straddle 支付为 \(|S_T-K|\),净损益为该支付减权利金。仅给“预期实现波动率”和隐含波动率,未给到期、执行价、价格终值分布、漂移和成本,无法唯一排序 A、B。更不能仅以 B 的方差差更大就断言 B 必胜。

同一简单模型下怎样比较。额外假设两者同价 S、同到期 T、K=S、零利率无股息、真实终值为同均值对数正态,并把给出的实现波动率当作真实模型的固定波动率。平值跨式期望支付函数为:

\[F(\sigma)=2S\left[2\Phi\!\left(\frac{\sigma\sqrt T}{2}\right)-1\right].\]

A、B 的预期期权净损益分别为 \(F(0.25)-F(0.20)\) 与 \(F(0.35)-F(0.30)\)。因为正波动率区间中 \(F'(\sigma)=2S\sqrt T\,\phi(\sigma\sqrt T/2)\) 随 σ 下降,同为增加 0.05 时,A 的绝对期望利润在该模型下略高。一阶小波动近似将两者看成相同;这不支持“B 一定更高”。

若进行 delta 对冲。理想连续对冲的漂移损益常写为 \(\tfrac12\Gamma_tS_t^2(\sigma_{r,t}^2-\sigma_{i,t}^2)\,dt\)。比较需要整个路径上的 Gamma、价格、隐波与成本。A 的方差差为 0.0225,B 为 0.0325,但 Gamma 并不相同,不能只比较两个方差差。跨式 vega 是两腿之和,近平值约 \(0.8S\sqrt T\),不是单腿的 \(0.4S\sqrt T\)。

保留原PDF答案。F31附注“Ans: B”,但未写清对冲方式、Gamma、到期、执行价和价格动态,因此该答案只能作为原资料给出的结论保留,不能由缺失的条件直接证明。只比较实现方差减隐含方差会选B,是一种额外近似;上面的同均值裸持有模型给出了不同排序,说明附注不是分布无关答案。

推导补全与自检。买入持有到期的平值straddle净收益为\(|S_{T}-K|-\)权利金,不能仅靠两个波动率数字直接比较。若假设零利率、无股息、同\(K=S\)、同T、终值为同均值对数正态,期望绝对收益差可由BS平值跨式价格\(2S[2\Phi (\sigma \sqrt{T}/2)-1]\)分别按真实\(\sigma \)与隐含\(\sigma \)相减计算。做delta对冲时积分还含动态Gamma;比较裸方差差0.0325与0.0225不足以证明B更优。

例题 4(源题 F32):一个一个月期平值 straddle,若 5 天后过去、标的价格不变,其 vega 如何变化?

建模。平值 vega \(\approx 0.8\,S\sqrt{T}\)(straddle,两倍单腿),只随剩余期限 \(T\) 变化。

推导。一个月按 21 个交易日计,过 5 天剩 16 天:

\[ \frac{\text{vega}_{\text{新}}}{\text{vega}_{\text{旧}}}=\sqrt{\frac{16}{21}}\approx 0.87, \]

即 vega 下降约 13%。且衰减在加速:vega 对剩余时间的导数绝对值为 \(0.8S/(2\sqrt{T})\),\(T\) 越小每过一天掉的 vega 越多——若从 10 天掉到 5 天,vega 要掉 \(1-\sqrt{1/2}\approx 29\%\)。

检验。极限自检:到期日 \(T\to 0\),平值 vega \(\to 0\),与「最后一秒波动率观点无法再变现」一致;对比 gamma:平值 gamma \(\propto 1/\sqrt{T}\) 随到期上升——vega 在缩水、gamma 在变大,两者不矛盾(gamma 是每单位价格变动的对冲收益,vega 是每单位隐含波动的敞口)。

面试怎么讲。「平值 vega 正比 \(\sqrt{T}\),5/21 天后乘 \(\sqrt{16/21}\approx 0.87\);短端 vega 衰减最快,这也是临近到期 theta 最痛、gamma 最肥的原因。」一句话把 vega、theta、gamma 的期限结构串起来。

推导补全与自检。平值单腿vega约\(S\phi (0)\sqrt{T}\approx 0.399S\sqrt{T}\),跨式两腿合计约\(0.798S\sqrt{T}\)。21交易日剩16日、标的与隐波不变时比值约\(\sqrt{16/21}=0.8729\)。若使用自然日或遇周末,要按同一模型的年化日计数处理;标的不变也不保证仍严格远期平值,利率股息会改变\(d_{1}\)。

例题 5(源题 F33):一周后到期的欧式期权,你的系统给出的隐含波动率高于 Bloomberg。可能的原因有哪些?

建模。差异来源按「数据、模型、市场」三层排查,这是执行/做市岗位的现实工作流。

推导(口径)。① 数据层:期权盘口宽且陈旧——短端期权流动性差,mid 价可能来自几小时前的报价,隐含波动率虚高/虚失真;标的价格时间戳不对齐。② 模型层:波动率曲面的插值与外推方式不同(短端、深虚值处尤其敏感);分红假设不同——下周若有除息日或分红公告不确定,短端 call/put 对它极其敏感;贴现曲线与利率假设不同;Bloomberg 面是平滑过的模型面,你的系统可能用原始成交。③ 市场层:事件溢价——财报、央行议息就在下周,做市商真实报出的隐含波动率高于任何历史面;宽尾/崩盘溢价的买卖不平衡。④ 最后先查自己:合约规格、行权价是否同一只、反解隐含波动率是否收敛失败用了 fallback。

检验。内部一致性检验:用 put-call parity 反推合成远期 \(Se^{-qT}=C-P+Ke^{-rT}\),若合成远期与现货币种偏离,说明数据/假设有错而非市场异象。

面试怎么讲。「差异 ≠ 套利。我先分数据、模型、市场三层排查:报价新鲜度、曲面插值、分红与利率假设、然后才是事件溢价。最后用 parity 做一致性检验。」展现的是排查框架而不是背清单。

推导补全与自检。先把期权价格、标的价格、时间戳、执行价、call/put和到期时刻完全对齐,再比较输入利率、股息及日计数。短期限或深度实值期权vega很小,微小价格差就导致很大隐波差;用\(\delta \sigma \approx \delta Price/vega\)能诊断量级。若价格超出无套利界,反解隐波可能根本无解,不能把数值迭代输出当有效市场波动率。

例题 6(编程源题 C15.f):什么是 swap 曲线的 bootstrapping?请用一个两期数值例子说明。

建模。利率市场的面试常客。本例采用单曲线、面值1、年度付息、无额外基差的简化平价swap:固定腿现值等于浮动腿现值。bootstrapping从短期限开始,逐段解出贴现因子,仍依赖现金流日程、计息与插值等建模约定。

推导。平价条件(面值 1、年度支付):\(c_n\sum_{i=1}^{n}DF_i=1-DF_n\)。设 1 年期 par 利率 5%、2 年期 par 利率 6%。第一期只有一项:\(0.05\,DF_1=1-DF_1\Rightarrow DF_1=1/1.05\approx 0.9524\)。第二期代入:\(0.06(DF_1+DF_2)=1-DF_2\),解得 \(DF_2=(1-0.06\times 0.9524)/1.06\approx 0.8895\),对应 2 年期零利率 \(z_2=DF_2^{-1/2}-1\approx 6.03\%\)。

检验。零利率 6.03% 高于两个 par 利率、且高于 1 年期——由贴现因子单调性自洽;贴现因子必须为正;负利率环境下可出现大于1或随期限增加的贴现因子,不能仅凭不递减就判套利。需结合工具、现金流和市场约定核对一致性。

面试怎么讲。「bootstrapping 是把一串平价利率逐段换成贴现因子的机械算法:第 \(n\) 期的方程里只有 \(DF_n\) 未知,前面的都已解出,代入即可。它与统计重采样bootstrap不是同一概念;曲线依赖市场工具、插值和贴现/预测约定,不能说完全没有模型风险。」

推导补全与自检。在单曲线、面值1、年度付息的简化模型,平价swap满足\(K\sum _{i=1}^nD_{i}=1-D_{n}\),整理\(D_{n}=(1-K\sum _{i<n}D_{i})/(1+K)\)。先用短端已知\(D_{1}\)再解\(D_{2}\),才能叫逐期限bootstrap。现代多曲线中贴现曲线与预测浮息曲线可不同,简单恒等式不再自动适用;需保留原例的单曲线假设。

#误区与边界

常见误区

① 「波动率微笑证明 BS 错」——更准确的说法是:BS 的对数正态假设与市场隐含分布不一致,但每个行权价各自的隐含波动率让 BS 价格始终等于市场价格,模型「错得有用」;② parity 套利在现实中有摩擦:借贷利率不同、卖空成本、中间保证金,价差小于这些成本就搬不动;③ 美式期权没有闭式解,二叉树的离散误差与收敛速度依方案和模型而定,实务用控制变量或 Barone-Adesi-Whaley 近似;④ 隐含波动率是市场出清价不是预测——它是「贵不贵」的标尺,是否值得买还要与自己的 realized 预期比较(F31 的逻辑);⑤ 短期限期权对分红日期极度敏感,「隐含波动率异常」先查除息日。

考官追问的变式

常见变式:把 F32 的「价格不变」改成「价格涨了 5%」,此时 vega 还叠加了 moneyness 的变化(移出平值 vega 先降);把F31改成相对隐波的相同比例优势,仍须给持有/对冲方式、权利金与期限,不能自动断言ROI或绝对损益排序;把 F14 追问到「深度实值美式 call、利率为负会怎样」——负利率改变延后支付执行价的成本,即使不分红也需重新比较提前行使与继续持有,不能沿用非负利率结论。准备好「利息、分红、时间价值」三个词应对一切行使类追问。

#检查清单

  • 我能不假思索地列出期权定价的六个输入并说出每个的方向效应。
  • 我能写出 BS 的 call 公式结构,并解释 \(N(d_1)\) 是 delta、\(N(d_2)\) 是风险中性实值概率。
  • 我能用无套利现金流推出 put-call parity,并说明它为何不依赖分布假设。
  • 我能论证美式不便宜于欧式、无分红且非负利率条件下call两者相等,并举出欧式「长期限更便宜」的两个反例。
  • 我能在二叉树上为美式 put 定价:每个节点取内在价值与持有价值的较大者。
  • 我能解释对冲组合损益公式 \(\tfrac{1}{2}\Gamma S^2(\sigma_r^2-\sigma_i^2)\),说明它为何还需Gamma路径等条件,不能仅凭两个波动率数字断言F31的附注B。
  • 我知道平值 vega \(\propto\sqrt{T}\)、短端衰减最快,能算 5/21 天后 vega 乘 \(\sqrt{16/21}\approx 0.87\)。
  • 我能按数据、模型、市场三层排查两个系统的隐含波动率差异,并用 parity 做一致性检验;能写出 bootstrapping 的两期数值例子。