Hello, dear friend, you can consult us at any time if you have any questions, add WeChat: daixieit

MATH 377

Financial and Actuarial Modelling in R

2022


1.   An investor invests his wealth in three stocks A, B, and C. The stocks A, B and C have expected rates of return E[RA] = 9%, E[RB] = 12% and E[RC] = 15%. The risk-free rate is 3%. The covariance matrix of the three stocks is:

 

 

RA

RB

RC

RA

0 08

0 045

0 01

RB

0.045

0.25

0.07

RC

0 01

0 07

0 06

 

 

 

(a) Find the mean and standard deviation of a portfolio such that the weight of

stock A is twice that of stock B and twice of that of stock C.         [3 marks]

(b) Write an R program that plots the opportunity set available to any investor. [6 marks]

(c) Write an R program to plot the capital market line.                       [3 marks]

(d) Write an R program to find the minimal variance portfolio.  What are the weights of stocks A, B, and C in this portfolio?                              [3 marks]

 

 

 

2.   A stock price is currently 30.  Over each of the next two 3-week periods it is expected to increase by 10% or decrease by 8%.  The risk-free interest rate is 6% per annum with monthly compounding during the first 3-week period and 4% per annum with weekly compounding during the second 3-week period.

 

(a) Write an R program that gives the binomial tree evolution of the stock price. [3 marks]

(b) Write an R program to find the initial price of a 6-week derivative that pays

off max( (900 − S), 0).                                                                  [5 marks]

 

 

3.

 

(a) Consider a 4-month European call option on a stock with a current price

of 30.  The exercise price is 29, the risk-free interest rate with continuous compounding is 5% per annum, and the volatility is 25% per annum. What

is the option’s price?                                                                       [4 marks]

(b) Consider a collective risk model S where the distribution of the frequency is

Poisson with parameter 2, and the severities are exponential distributed with mean 1/3.  Write an R program to find the approximation of the cdf of S (use the rounding method to discretize the severity distribution over (0,20))

and find the mean of S .                                                                  [5 marks]

 


 

4.

 

(a) Consider the classical risk model

N(t)

U(t) = u + ct − !Xi ,    U(0) = u > 0 ,

i=1

where N(t) is a Poisson process with intensity λ and X1 , X2 , . . .  are i.i.d. random variables independent of N(t).

The intensity of the Poisson process is λ = 2, the density of the claim amounts

is given by

fX (x) = e −2x +   e −x ,    x ≥ 0 ,

and the premium received per unit time is c = 2.  For an initial surplus of u = 5:

i) Find an upper bond for the ruin probability.                           [5 marks]

ii) Calculate the exact ruin probability.                                        [5 marks]

(b) Consider the above classical risk model under proportional insurance.  Sup-

pose that the relative security loading of the company in a reinsurance-free environment is θ = 10% and that the relative security loading under pro- portional reinsurance is θh   = 20%.  Write an R program to plot the risk

adjustment coefficient as a function of the proportion a.                 [8 marks]