Bachelorarbeit, 2010
43 Seiten, Note: 1,3
1. Einleitung
2. Binomialmodell
2.1 Grundlagen
2.2 Einperiodische Binomialbäume
2.3 Mehrperiodische Binomialbäume
2.4 Amerikanische Optionen
2.4.1 Grundlagen
2.4.2 Call-Optionen
2.4.3 Put-Optionen
2.5 Dividenden
3. Black-Scholes Modell
3.1 Übersicht
3.2 Statistische Grundlagen
3.2.1 Markov-Prozess
3.2.2 Brownsche Bewegung und Wiener-Prozesse
3.2.3 Aktienkurse und geometrische Brownsche Bewegung
3.2.4 Itô-Prozesse und Itôs Lemma
3.3 Die Black-Scholes Formel
3.3.1 Herleitung der Black-Scholes Differentialgleichung
3.3.2 Lösung der Black-Scholes Differentialgleichung
3.4 Grenzen und Erweiterungen des Modells
3.4.1 Vorzeitige Ausübung
3.4.2 Dividendenzahlungen
3.4.2.1 Europäische Optionen
3.4.2.2 Amerikanische Optionen
3.4.3 Besteuerung von Dividenden
3.4.4 Jump-Diffusion
3.4.5 Weitere ausgewählte Modifikationen
4. Zusammenfassung
Diese Arbeit widmet sich der systematischen Untersuchung numerischer und analytischer Verfahren zur Bewertung von Finanzoptionen. Das primäre Ziel ist die fundierte Analyse des Binomialmodells sowie des Black-Scholes-Modells, wobei insbesondere deren Herleitung, mathematischer Aufbau, theoretische Grenzen und notwendige Modifikationen zur Anpassung an die Marktrealität (wie Dividenden oder vorzeitige Ausübung) im Mittelpunkt stehen.
3.3.1 Herleitung der Black-Scholes Differentialgleichung
Die Black-Scholes-Differentialgleichung zur Bewertung von Optionen lässt sich mit Hilfe eines Hedge-Portfolios unter folgenden Annahmen herleiten: Aktienkurse folgen einem Random Walk in stetiger Zeit mit einer zum quadrierten Aktienpreis proportionalen Varianz, mögliche Aktienkurse am Ende jedes begrenzten Zeitintervalls sind lognormalverteilt, die Varianz der Aktienrenditen ist konstant, es gibt keine Transaktionskosten, Optionen können nur zum Stichtag ausgeübt werden, der risikolose Zinssatz ist bekannt und über die Zeit konstant, jederzeit mögliche Kreditaufnahme oder –vergabe zum risikolosen Zinssatz, Leerverkäufe sind möglich, es gibt keine Dividenden oder sonstige Ausschüttungen während der Optionslaufzeit, Assets sind beliebig teilbar.
Unter diesen Annahmen hängt der Wert einer Option ausschließlich von der Zeit, dem Aktienkurs des Underlyings und von weiteren Variablen, die konstant und bekannt sind, ab. Das Hedge-Portfolio besteht aus der Short Position einer Call-Option und einer der Option zugrundeliegenden Aktie. Gegeben sei C = C(S,t) als Funktion des Werts einer Call-Option. Die Anzahl der Call-Optionen, die man benötigt um ein Portfolio bestehend aus einer Aktie zu hedgen, ergibt sich als Kehrwert der nach dem Aktienkurs abgeleiteten Optionswertfunktion ∂C/∂S.
Nun lässt sich an einem einfachen Beispiel zeigen, dass auch der Wert des Hedge-Portfolios unabhängig vom zugrundeliegenden Aktienkurs ist. Für marginale Aktienkursänderungen entspricht ∂C/∂S dem Wert der Änderung des Optionspreises. Ändert sich der Aktienkurs um ΔS, wird sich der Wert der Call Position um ∂C/∂S · ΔS ändern. Multipliziert mit dem Anteil der Optionen im Porfolio aus Ausdruck (47) und der Berücksichtigung, dass es sich um eine Short Position handelt, wird die Änderung der Long-Position kompensiert. Somit ist das Portfolio unabhängig von der Aktienkursänderung ΔS. Da sich jedoch nun der Wert der Aktienposition verändert hat muss auch das Hedge-Portfolio umgeschichtet werden, damit das Portfolio risikolos bleibt.
1. Einleitung: Einführung in die Thematik der Optionsbewertung und kurzer Abriss der historischen Entwicklung von Modellen, von Bachlier bis Black-Scholes.
2. Binomialmodell: Darstellung des zeitdiskreten Bewertungsansatzes mittels Binomialbäumen für europäische und amerikanische Optionen unter variierenden Bedingungen.
3. Black-Scholes Modell: Detaillierte Herleitung des analytischen Bewertungsmodells, beginnend bei den stochastischen Grundlagen bis hin zur Lösung der Differentialgleichung und verschiedenen Modifikationen wie Dividenden und Jump-Diffusion.
4. Zusammenfassung: Abschließende Synthese der untersuchten Bewertungsmodelle und ihrer Anwendbarkeit zur realistischen Preisbildung von Optionen.
Binomialmodell, Black-Scholes-Modell, Optionsbewertung, Stochastik, Wiener-Prozess, Itô-Lemma, Hedge-Portfolio, Dividenden, amerikanische Optionen, europäische Optionen, Jump-Diffusion, Aktienkurs, Risikoneutralität, Arbitrage, Volatilität
Die Arbeit behandelt die mathematische Bewertung von Finanzoptionen und vergleicht das numerische Binomialmodell mit dem analytischen Black-Scholes-Modell.
Die Schwerpunkte liegen auf der stochastischen Modellierung von Aktienkursen, der Konstruktion risikoloser Hedge-Portfolios und der Anpassung dieser Modelle an realwirtschaftliche Gegebenheiten.
Das Ziel ist die fundierte Untersuchung und Herleitung der Bewertungsmechanismen für Optionen sowie die Erläuterung ihrer Grenzen und Erweiterungsmöglichkeiten.
Es wird eine theoretisch-mathematische Analyse durchgeführt, die auf Finanzderivaten, stochastischen Prozessen (wie der Brownschen Bewegung) und differentialgeometrischen Ansätzen basiert.
Der Hauptteil gliedert sich in die detaillierte mathematische Ableitung des Binomial- und Black-Scholes-Modells sowie deren Anpassung an Dividenden, vorzeitige Ausübungsrechte und unvorhersehbare Kurssprünge.
Zentrale Begriffe sind Optionsbewertung, Black-Scholes, Binomialmodell, stochastische Prozesse, Hedging und Marktmodellierung.
Aufgrund des vorzeitigen Ausübungsrechts entsteht ein "Free Boundary Problem", da ein kritischer Kurs bestimmt werden muss, der von Zeit und Zufall abhängt und nicht direkt durch das Black-Scholes-Modell gelöst werden kann.
Dividendenzahlungen führen zu einem Kursrückgang des Underlyings am Ex-Dividenden-Tag, was den Wert einer Call-Option im Vergleich zu einem dividendenlosen Basiswert in der Regel mindert.
Das Itô-Lemma fungiert als zentrale Kettenregel für stochastische Prozesse und ermöglicht es, die Preisdynamik einer Option mit der Aktienkursentwicklung mathematisch präzise in Verbindung zu bringen.
Es handelt sich um eine approximative Lösung, bei der für Termine vor einer Dividendenausschüttung separate Black-Scholes-Preise ermittelt werden, um die Wahrscheinlichkeit und den Wert einer vorzeitigen Ausübung zu schätzen.
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