Visto che non scrive più nessuno mi prendo la libertà di riempire un po' di spazio

Continuando da dove lasciai. Comunque ho messo sul blog le parti precedenti se qualcuno fosse interessato
Con in mente le proprietà del teorema del limite centrale e della Gibrat Law, cerco di semplificare il passaggio da moto browniano a moto geometrico browniano.
Fino ad ora avevamo considerato ST= m*T + (epsilon*sigma*radice di T) + S0 → ST prezzo finale, S0(esse con zero) prezzo iniziale, m*T che rappresenta l'incremento deterministico linearmente proporzionale al tempo ed infine (epsilon*sigma*radice di T) che è l'incertezza del processo, con epsilon che rappresenta l'incertezza che si distribuisce secondo una normale standardizzata proporzionale alla volatilità del prezzo stesso ed alla radice del tempo, come visto in precedenza; il tutto sintetizza il moto browniano semplice (o aritmetico) che è la prima versione del modello introdotta da Bachelier, caratterizzato da:
- Componente deterministica costituita appunto da rendimento indipendente dal prezzo. Cioè il prezzo non aumenta di una percentuale del valore dell'asset, ad esempio 4%, ma da un valore fisso, ad esempio 4, che rimane tale sia che l'asset valga 10 sia che valga 100.
- Prezzi che possono scendere sotto lo zero.
Ripropongo l'immagine esemplificativa, dove A è la componente deterministica con in questo caso S0=0, B la componente stocastica e C la risultante. [l'immagine sopra è una generalizzazione non riferita prettamente ai prezzi azionari, non essendo possibile un prezzo iniziale = 0.] (cfr. PRIMA APPROSSIMAZIONE: MOTO BROWNIANO "SEMPLICE")
Il primo passo da considerare per ricavare il “modello geometrico dei prezzi” che quindi meno si allontana dalla realtà è quello di adeguare la componente deterministica ai presupposti di positività dei prezzi e di capitalizzazione composta.
La retta A diventa quindi una curva esponenziale. Qui non abbiamo più “m” costante dell'equazione del moto semplice, ma un rendimento K=m/S dove S è il prezzo dell'azione. In questo caso affinchè sia K a mantenersi costante, all'aumentare di S deve aumentare anche m, cioè più diventa grande S e maggiore deve essere il suo incremento.
Diventa chiaro dall'immagine sotto. Di volta in volta aggiungo prima il valore X% del prezzo iniziale S0, poi al risultato della somma S0+X%=Y aggiungo l'X% di Y, poi l'X% di Z=Y+X% ecc.

FIG.1
Se pongo un range temporale definito T e al tempo iniziale un prezzo S0 → al tempo finale in assenza di incertezze, per la capitalizzazione composta, avrò ST=S0*e^(K) (Esse con zero per “e” elevato ad K; possiamo comunque pensare anche ad un conto deposito con interessi a capitalizzazione continua; “e” in questo caso è l'esponenziale).
Da qui posso ricavare “K”, dividendo entrambi i membri per S0 ed applicando i logaritmi. Avrò K=ln(ST/S0) che è il tasso nominale di crescita dell'azione nel periodo T che per comodità possiamo considerare uguale all'unità, con prezzo iniziale S0 e prezzo finale ST. Il tasso effettivo → C= (e^K)-1 e quindi K=ln(1+C).
C è l'interesse K che viene composto di continuo nel tempo T, con C>K come logico.
Adesso all'elemento deterministico devo aggiungere quello stocastico, ferme restando le ipotesi delle caratteristiche del prezzo viste in precedenza: Markov, Martingala e contrattazione continua, senza salti di prezzo.
Dobbiamo quindi considerare il random walk seguito dal rendimento K che in realtà è soggetto all'incertezza, in quanto determinato appunto dal movimento del prezzo, quest'ultimo figlio delle contrattazioni a loro volta guidate dagli aggiustamenti nelle aspettative e nelle strategie dei trader.
Quello che dobbiamo fare è modellizzare questa incertezza come già visualizzata nel moto browniano semplice.
Partiamo individuando degli intervalli piccolissimi t nei quali suddividiamo il range temporale T all'interno del quale si compone il rendimento→ T= n*t (T è dato cioè dalla somma degli “n” t piccoli tutti uguali).

FIG.2
In ogni intervallo avremo un rapporto St(i)/St(i-1) [leggo: (Esse t con i) fratto (Esse t con i-1); con i che va da 1 a N] come di seguito esemplificato:

FIG.3
Il valore di ST/S0 è sempre positivo. Sarà maggiore di uno per rendimenti positivi, cioè con prezzo ST maggiore di S0; compreso tra zero e 1 per rendimenti negativi, cioè ST<S0.
St(i)/St(i-1)=(1+ci) quindi l'espressione in fig.3 è uguale a:
(1+c1)*(1+c2)*.......*(1+cN)
dove ci (c piccolo con i) è il rendimento in un intervallo t piccolo che si compone fino all'intervallo ennesimo. Infatti:
St(i)/St(i-1)=[(St(i) – St(i)-1)/(St(i)-1)] +1 → dove [(St(i) – St(i)-1)/(St(i)-1)] è il rendimento c. Il tasso c si compone una sola volta nell'intervallo t piccolo, ed è il rendimento effettivo c nell'intervallo t piccolo.
Logicamente più è piccolo l'intervallo t e quindi più sono le “n” parti uguali in cui si divide il periodo T grande e conseguentemente più piccolo sarà il rendimento “ci” atteso in quell'intervallo t, che ricordiamo è incerto. In altre parole più grande è l'intervallo maggiore può essere il percorso del prezzo e viceversa.
Abbiamo quindi il prodotto di elementi indipendenti. Il risultato finale è indipendente dai valori intermedi, come può vedersi dalle semplificazioni in croce della moltiplicazione nella figura3; S0 ed ST sono anch'essi indipendenti per l'efficienza debole di mercato.
Elementi indipendenti che si moltiplicano tra loro: questo mi riconduce al teorema del limite centrale moltiplicativo (Gibrat Law) che mi dice che il risultato dei prodotti dei vari 1+ci nei singoli intervalli infinitesimi t si distribuirà secondo una lognormale.
Questa lognormale rappresenta la distribuzione del prezzo di una azione con valore iniziale S0=1. Si può confrontare con il grafico della versione moltiplicativa della macchina di Galton. Si parte da S0=1 e si ha il 50% di possibilità di ritrovarsi a S0*(1+c), con c>1 ed S0*(1+c), con “c” compreso tra -1 e 0. Ripetendo N volte il procedimento avremo una distribuzione lognormale dei prezzi al tempo T grande.
Se ora applichiamo il logaritmo ad entrambi i membri della uguaglianza in fig. 3 avremo la seguente espressione:

FIG.4
La somma deriva dalla nota proprietà dei logaritmi:
ln(a*b)=ln(a)+ln(b)
Adesso abbiamo dunque la somma di quantità indipendenti che, dato il ventaglio di possibilità che potrebbe seguire il prezzo, sappiamo distribuirsi secondo la gaussiana in base al teorema del limite centrale (delle somme); cioè se facciamo più volte la somma dei logaritmi in figura4, i risultati di queste somme, che sono sempre diverse in quanto i logaritmi dei St(i)/St(i-1) negli intervalli t piccolo assumono valori ogni volta diversi, si distribuiranno secondo una normale. Possiamo continuare a tenere a mente le due versioni delle macchine di Galton introdotte nel post precedente per visualizzare le distribuzioni normale e lognormale.
Perciò:
- il prodotto dei vari (1+ci), con i che va da 1 a N, si distribuisce secondo una lognormale; e questa sarebbe la distribuzione di probabilità dei prezzi di una azione con prezzo iniziale 1.
Quindi: 1*(1+c1)*(1+c2)*.......*(1+cN)=S0*(1+Ci) , con S0=1 (Ci è dato dalla somma dei vari fattori contenenti “ci”, l'unita rimane tale, verificabile direttamente facendo il conto).
- la somma dei vari ln(1+ci), con i che va da 1 a N, si distribuisce secondo una normale; e questa sarebbe la distribuzione di probabilità del rendimento nominale di quella stessa azione.
Quindi: ln(1+c1)+ln(1+c2).......+ln(1+cN)= ln(1+Ci)
Questo rendimento che si compone continuamente nell'unità di tempo applicato al prezzo S0=1 dà come risultato al tempo T il prezzo ST=S0*e^ln(1+Ci)=S0*(1+Ci)
Più avanti avremo la visualizzazione grafica di quanto appena scritto.
Possiamo inoltre notare che in assenza di incertezza, cioè con tutti i rendimenti “ci” uguali tra di loro (ci=k) nei vari intervalli t piccolo (quest'ultimi scelti di grandezza infinitesima), abbiamo che il prodotto: (1+k)*(1+k)*.......*(1+k) diventa il limite di (1+K/n)^n con “n” che tende ad infinito. Questo perchè, come detto, considerato l'intervallo T in cui abbiamo un rendimento K nominale, i rendimenti k negli intervalli t=T/n saranno uguali a K/n.
Come visto la volta scorsa il limite di (1+K/n)^n con “n” che tende ad infinito non è altro che la definizione di esponenziale e quindi abbiamo: “e^K”, con K interesse nominale nel periodo di tempo T grande.
In mancanza di incertezza al tempo T grande avremo quindi probabilità 100% di avere ST= S0*e^K.