Méthodes probabilistes pour les conditions au bord artificielles d'équations aux dérivées partielles non linéaires en finance : problème d'arrêt optimal pour une diffusion régulière

par Mamadou Cissé

Thèse de doctorat en Mathématiques appliquées

Sous la direction de Denis Talay.


  • Résumé

    Dans cette thèse, nous donnons un contrôle de l’erreur de localisation sur le système d’inéquations aux dérivées partielles paraboliques avec des conditions au bord de Dirichlet. Ce contrôle d’erreur se fait via l’interprétation probabiliste des inéquations variationnelles sous formes d’équations différentielles stochastiques rétrogrades (EDSRs). Ainsi les solutions de viscosité des inéquations variationnelles localisées avec des conditions de Dirichlet au bord s’interprètent comme des solutions des EDSRs réfléchies à temps final aléatoire borné. Nous établissons un théorème d’existence et d’unicité pour ce type d’outil et nous donnons une définition à la notion de solution de viscosité pour notre problème. Dans la dernière partie de ce chapitre, nous appliquons ce contrôle au problème de pricing d’options américaines. Ensuite, nous établissons la dérivabilité presque partout de la diffusion réfléchie par rapport à sa valeur initiale et nous donnons la dérivée dans le cas unidimensionnel. Nous donnons la représentation des dérivées presque partout des solutions des inéquations variationnelles avec condition au bord de Neumann. A partir de ces représentations, on donne l’erreur de localisation sur tout un portefeuille d’options américaines. Dans la deuxième partie, nous résolvons explicitement le problème d’arrêt optimal avec escompte aléatoire (ou actualisation aléatoire) et une fonctionnelle additive comme coût des observations pour une diffusion linéaire régulière. Ce résultat généralise les travaux de Beibel et de Lerche qui avaient résolu (1997 et 1998) ce type de problème sans fonctionnelle additive supplémentaire. Nous utilisons dans notre approche la méthode des h transformés, la technique des martingales, le changement de temps.

  • Titre traduit

    Probablistic methods for artificial boundary conditions of partial differential equations in finance and optimal stopping problems for regular linear diffusions


  • Résumé

    In this thesis, we give the localisation error in American option pricing. We use the links between the reflected backwards stochastic differential equations (RBSDE) with bounded random terminal time and the variational inequalities on [0, T] x O where O bounded domain in R with Dirichlet boundary conditions. Thus, we establish the existence and uniqueness of the solutions of RBSDE with bounded random terminal time. In the case of Neumann boundary conditions, we establish, the distributional derivability with respect to initial data of coupled to reflected diffusions and the evolution problems with Neumann boundary conditions to give a representation of the derivative of the viscosity solutions to the evolution problems. These representations are used in the evaluation of localisation error in American portfolio options. In the second part of this thesis, we solve explicitly the optimal stopping problem with random discount factor and an additive functional as the cost of observations for a regular linear diffusion. Thus generalizes the result of Beibel and Lerche, who have solved the optimal stopping problem without the additive functional as the cost of observations. Our approach relies on combination of Doob’s h-transform, time-change and martingales techniques. As a by-product, we get the solution, in a general case, in terms of first entrance in a Borelian for a diffusion which we characterize.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (vi-136 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [129]-133. Résumés en français et en anglais

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  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 08NICE4025
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