折射Lévy风险过程的Parisian破产问题
On the Parisian Ruin Probability in a Refracted Lévy Process
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收稿日期: 2017-10-26
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Received: 2017-10-26
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该文主要讨论了折射Lévy风险过程(Refracted Lévy risk processes)的Parisian破产问题.折射Lévy风险过程可以看作一个保费可作调整的风险过程.该文借助Lévy过程的尺度函数(scale function)以及波动性理论(fluctuation)给出了折射Lévy风险过程的Parisian破产概率的确切表达式.
关键词:
In this paper, we investigate the Parisian ruin probability for a refracted Lévy process with b ≥ 0 and derive the explicit formulas for Parisian ruin probability. Our methodology use fluctuation theory and the theory of scale functions for spectrally negative Lévy processes. Two examples are provided.
Keywords:
本文引用格式
张万路, 赵翔华.
Zhang Wanlu, Zhao Xianghua.
1 绪论及模型介绍
近十几年, Parisian破产问题受到了越来越多的风险领域专家学者的关注. Parisian破产是在经典破产问题中引入了金融领域的Parisian延迟概念.即当股票价格连续地位于一个特定水平以上或以下的时间超过特定时间才做出决策.如在风险模型中,盈余过程持续位于0水平下的连续时间超过长度
本文研究的折射Lévy风险过程是一个保费根据公司的经营状况作出调整的风险过程.即,当公司的盈余值超过某一个临界值
假设
在本文中,令
其中,过程
若
谱负Lévy过程
在本文中,主要研究了Parisian破产时刻
其中,
本文结构如下:在第二章中,介绍了本文所涉及到的谱负Lévy过程的尺度函数(scale function)概念及波动性(fluctuation)理论;第三章给出了本文的主要定理及其证明;在第四章中,给出了两个例子.
2 尺度函数及波动理论
尺度函数是Lévy过程中一个强有力的工具,在本节中主要介绍了相关知识.对于谱负Lévy过程
其中,
除了
类似地,对于谱负Lévy过程
其中,
对于折射谱负Lévy过程
注2.1 当
注2.2 当
下面给出谱负Lévy过程
在本节最后我们给出论文后半部分涉及到的关于谱负Lévy过程相关结论.谱负Lévy过程
命题2.1[11] 对于
其中,
命题2.2[7] 对任意的
命题2.3[12] 对于
命题2.4[3] 对于
其中,
由命题2.4易得下面结论
对于谱负Lévy过程
命题2.5[12] 对任意的
其中,
注2.3 当
3 Parisian破产概率
在本节中,借助尺度函数以及谱负Lévy过程的波动性理论,给出折射Lévy风险过程的Parisian破产概率表达式.
定理3.1 折射谱负Lévy风险过程
为了证明我们的定理3.1,首先证明以下引理.
引理3.1 对于任意的
证 由Fubini定理,空间时齐性以及(2.14)式可得
其中
可详见Lkabous等(2017)[8]的引理8.而
所以, (3.2)式成立.下证(3.3)式成立.由(2.5), (2.10)及(2.18)式可得
又因为
所以
借助(3.6)式,在(3.5)式中分别令
引理3.2 对任意的
证 为证明(3.7)式,首先需要计算下面的极限
利用(3.4)式,空间时齐性及(2.18)式可得
借助于极限
可得
将(3.9)及(3.10)式代入(3.8)式即可得结论(3.7).
引理3.3 对任意的
证 由(2.12), (2.13)及(2.15)式,同时利用Fubini定理和分部积分可得下面的Laplace变换
所以,由上式及Laplace变换的性质可得
下证(3.12)式.由(2.10)式及命题2.5可得
证毕.
引理3.4 对于任意的
证 根据(3.11)式且利用空间齐次性和命题2.5可得
证毕.
定理3.1的证明 只要求Parisian破产时刻等于无穷的概率
(Ⅰ)当
又由于在
(Ⅱ)当
同时,可以得到(3.15)式在
(Ⅲ)当
与(Ⅱ)中一样, (3.16)式在
下面将分两种情形来证明定理3.1.
(Pi) 假设谱负Lévy过程
同样在(3.16)式中令
联立(3.17)及(3.18)式可解得
其中
对于谱负Lévy风险过程
由上式及空间齐次性可得
在(3.2)式中令
同样,在(3.3)和(3.7)式中,令
在(2.10)式中令
将(3.22)-(3.26)式分别代入(3.19)及(3.20)式,化简可得
(Pⅱ)假设谱负Lévy风险过程
其中,
(Ⅳ)当
(Ⅴ)当
(Ⅵ)当
分别在(3.30)及(3.31)式中令
联立(3.32)及(3.33)式,可解得
其中
为了求解(3.34)和(3.35)式,首先来计算以下几个式子.由空间齐次性及(3.21)式,可得
分别在(3.11)-(3.13)及(2.10)式中,令
将(3.36)-(3.40)式代入(3.35)式,化简可得
其中
类似地,将(3.36)-(3.40)式代入(3.34)式,化简可得
其中
为了求出
其中,
对任意的
所以只要在(3.41)及(3.42)式两边同时令
且
对任意
所以
在(3.41)式两边同时令
对任意的
所以
其次对任意的
另外
在(3.42)式两边同时令
最后,无论谱负Lévy过程的样本路径是有界变差(BV)还是无界变差(UBV),均可化简(3.16)式.由谱负Lévy过程的空间时齐性及(3.21)式可得
将(3.3), (3.7), (3.27), (3.28)及(3.49)式代入(3.16)式中,便得到结论(3.1)式.
4 例子
本节对两个特殊谱负Lévy风险过程,给出了Parisian破产概率的解析表达式.
4.1 带有指数索赔的Cramer-Lundberg风险过程
假设
其中
安全负荷为正的条件用数学表达为
过程
过程
则
其中
Loeffen等(2013)[3]给出了下式
其中,
其中,
将上述式子代入(3.1)式,可得
其中
4.2 Brownian风险过程
假设
其中
过程
并且有
其中
由Loeffen等(2013)[3]可知
其中
将以上式子代入(3.1)式可得
注4.1 令
参考文献
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,
Occupation times of intervals untill first passage times for spectrally negative Lévy processes with applications
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