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MATH375 Class Test 2 Solutions


In all questions below (W (t), t >) is a standard Brownian motion and (F(t), t > 0) is its natural filtration.


1. Use Itˆo’s formula to show that:

with a e R, is the solution to the equation


Solution. By Itˆo’s formula, the differential of X(t) is:

Since X(0) = cos(aW (0) + arccos(x0 )) = cos(arccos(x0 )) = x0 , we conclude that X(t) := cos(aW (t)+arccos(x0 )) is the solution to the given stochastic differential equation.


2. Consider the following equation:


(i) Find the solution (r(t), t > 0).

(ii) Find E[r(t)], t > 0.

(iii) Does this equation have the mean-reverting property?  Justify your an- swer.



Solution. (i) The solution to this equation is:

(ii) The expected value of solution is:

(iii) The mean-reverting property is concerned with the following limit:

If this limit converges to a certain value for all r0 , then we say that the equation has the mean-reverting property. In the given case we have:

Thus, the equation has the mean-reverting property.


3. Consider the following stochastic differential equations:

Using Itˆo’s product rule, find the differential of Z(t) := X(t)Y (t). Is the process Z(t) a martingale with respect to (F(t), t > 0)? Justify your answer. [10 marks]


Solution. By Itˆo’s product rule, the differential of Z(t) := X(t)Y (t) is:

Integrating both sides from 0 to t gives:

Since Z(t) is a constant plus a stochastic integral, then it is a martingale as so is the stochastic integral.