Como construir modelos de avaliação como o Black-Scholes - KamilTaylan.blog
22 Junho 2021 23:09

Como construir modelos de avaliação como o Black-Scholes

Avaliar opções pode ser um negócio complicado. Considere o seguinte cenário: Em janeiro de 2015, as  ações da opção  de compra sobre as ações da IBM com um  preço  de exercício em ATM de $ 155, esperando se beneficiar de altos retornos percentuais, com base em um pequeno custo da opção ( prêmio da opção ), em comparação com a compra de ações com um alto preço de compra.

Hoje, alguns métodos prontos diferentes estão disponíveis para opções de valor – incluindo o  modelo Black-Scholes  e o  modelo de árvore binomial – que podem fornecer respostas rápidas. Mas quais são os fatores subjacentes e os conceitos orientadores para chegar a esses modelos de avaliação? Pode-se preparar algo semelhante, com base no conceito desses modelos?

Aqui, cobrimos os blocos de construção, os conceitos subjacentes e os fatores que podem ser usados ​​como uma estrutura para construir um modelo de avaliação para um ativo, como opções, fornecendo uma comparação lado a lado com as origens do Black-Scholes (BS ) modelo.

Este artigo não pretende desafiar as suposições ou quaisquer outros fatores do modelo BS (que é um tópico completamente diferente); em vez disso, visa explicar o conceito subjacente do modelo Black-Scholes, juntamente com a ideia de desenvolvimento do modelo de avaliação.

O mundo antes de Black-Scholes

Antes de Black-Scholes, o Capital Asset Pricing Model (CAPM) baseado no equilíbrio era amplamente seguido. Os retornos e os riscos foram equilibrados entre si, com base na preferência do investidor, ou seja, esperava-se que um investidor de alto risco fosse compensado com (o potencial de) retornos mais elevados em uma proporção semelhante.

O modelo BS encontra suas raízes no CAPM. De acordo com Fischer Black: “Eu apliquei o Modelo de Precificação de Ativos de Capital a cada momento da vida de um mandado, para cada preço de ação e valor de garantia possíveis. Infelizmente, o CAPM não foi capaz de cumprir o requisito deprecificaçãode garantia (opção).

Black-Scholes continua sendo o primeiro modelo, baseado no conceito de arbitragem, fazendo uma mudança de paradigma dos modelos baseados em risco (como o CAPM). Este novo desenvolvimento do modelo BS substituiu o conceito de retorno de ações CAPM com o reconhecimento do fato de que uma posição perfeitamente protegida ganhará uma taxa livre de risco. Isso eliminou as variações de risco e retorno e estabeleceu o conceito de arbitragem em que as avaliações são realizadas com base em premissas de conceito neutro ao risco – uma posição protegida (sem risco) deve levar a uma taxa de retorno livre de risco.

O Desenvolvimento de Black-Scholes

Vamos começar estabelecendo o problema, quantificando-o e desenvolvendo uma estrutura para sua solução. Continuamos com nosso exemplo de avaliação da opção de compra de ATM na IBM com um preço de exercício de $ 155 com um ano para expirar.

Com base na definição básica de uma opção de compra, a menos que o preço da ação atinja o nível do preço de exercício, o retorno permanece zero. Após esse nível, o retorno aumenta linearmente (ou seja, um aumento de um dólar no subjacente fornecerá um retorno de um dólar da opção de compra).

Supondo que o comprador e o vendedor concordem com a avaliação justa (incluindo preço zero), o preço justo teórico para esta opção de compra será:

  • Preço da opção de compra = $ 0, se subjacente <strike (gráfico vermelho)
  • Preço da opção de compra = (subjacente — strike), se subjacente> = strike (gráfico azul)

Isso representa o valor intrínseco da opção e parece perfeito do ponto de vista de um comprador de opção de compra. Na região vermelha, tanto o comprador quanto o vendedor têm uma avaliação justa (preço zero para o vendedor, retorno zero para o comprador). No entanto, o desafio da avaliação começa com a região azul, pois o comprador tem a vantagem de um retorno positivo, enquanto o vendedor sofre uma perda (desde que o preço subjacente fique acima do preço de exercício). É aqui que o comprador tem vantagem sobre o vendedor com preço zero. O preço deve ser diferente de zero para compensar o vendedor pelo risco que está assumindo.

No primeiro caso (gráfico vermelho), teoricamente, o preço zero é recebido pelo vendedor e não há potencial de retorno zero para o comprador (justo para ambos). Neste último caso (gráfico azul), o diferencial entre o subjacente e o strike será pago pelo vendedor ao comprador. O risco do vendedor se estende por um ano inteiro. Por exemplo, o preço da ação subjacente pode subir muito (digamos, $ 200 em quatro meses) e o vendedor deve pagar ao comprador o diferencial de $ 45.

Assim, tudo se resume a:

  1. O preço do subjacente ultrapassará o preço de exercício?
  2. Em caso afirmativo, quão alto pode o preço subjacente (pois isso determinará o retorno para o comprador)?

Isso indica o grande risco assumido pelo vendedor, o que leva à pergunta: por que alguém venderia tal opção de compra, se não ganha nada pelo risco que está assumindo?

Nosso objetivo é chegar a um preço único que o vendedor deve cobrar do comprador, que pode compensá-lo pelo risco geral que ele está assumindo ao longo de um ano – tanto na região de pagamento zero (vermelho) quanto na região de pagamento linear (azul). O preço deve ser justo e aceitável para o comprador e o vendedor. Caso contrário, aquele que está em desvantagem em termos de pagamento ou recebimento de preço injusto não participará do mercado, anulando o propósito do negócio de comercialização. O modelo Black-Scholes visa estabelecer esse preço justo considerando a variação constante do preço da ação, o valor do dinheiro no tempo, o preço de exercício da opção e o tempo até o vencimento da opção. Semelhante ao modelo BS, vamos ver como podemos avaliar isso para nosso exemplo usando nossos próprios métodos.

Como avaliar o valor intrínseco na região azul?

Alguns métodos estão disponíveis para prever o movimento de preço esperado no futuro durante um determinado período de tempo:

  • Pode-se analisar movimentos de preços semelhantes com a mesma duração no passado recente. O preço de fechamento histórico da IBM indica que no último ano (2 de janeiro de 2014 a 31 de dezembro de 2014), o preço caiu para $ 160,44 de $ 185,53, um declínio de 13,5%.  Podemos concluir uma mudança de preço de -13,5% para a IBM?
  • Uma verificação mais detalhada indica que atingiu um máximo anual de $ 199,21 (em 10 de abril de 2014) e um mínimo anual de $ 150,5 (em 16 de dezembro de 2014). Baseando-se no dia de início, 2 de janeiro de 2014, e no preço de fechamento de $ 185,53, a variação percentual varia de + 7,37% a -18,88%. Agora, a faixa de variação parece muito mais ampla em comparação com o declínio calculado anteriormente de 13,5%.

Análises e observações semelhantes sobre dados históricos podem ser realizadas. Para continuar o desenvolvimento do nosso modelo de precificação, vamos assumir esta metodologia simples para avaliar as variações de preços futuras.

Suponha que a IBM aumente 10% a cada ano (com base nos dados históricos dos últimos 20 anos). As estatísticas básicas indicam que a probabilidade da mudança no preço das ações da IBM pairando em torno de + 10% será muito maior do que a probabilidade de o preço da IBM subir 20% ou diminuir 30%, assumindo que os padrões históricos se repitam. Coletando pontos de dados históricos semelhantes com valores de probabilidade, um retorno geral esperado sobre o preço das ações da IBM em um período de um ano pode ser calculado como uma média ponderada de probabilidades e retornos associados. Por exemplo, suponha que os dados históricos de preços da IBM indiquem os seguintes movimentos:

  • (-10%) em 25% das vezes,
  • + 10% em 35% das vezes,
  • + 15% em 20% das vezes,
  • + 20%  em 10% das vezes,
  • + 25% em 5% das vezes e
  • (-15%) em 5% das vezes.

Portanto, a média ponderada (ou o valor esperado) chega a:

(-10% * 25% + 10% * 35% + 15% * 20% + 20% * 10% + 25% * 5% – 15% * 5%) / 100% = 6,5%

Ou seja, em média, o preço das ações da IBM deve retornar + 6,5% em um ano para cada dólar. Se alguém compra as ações da IBM com um horizonte de um ano e um preço de compra de $ 155, pode-se esperar um retorno líquido de 155 * 6,5% = $ 10,075.

No entanto, isso é para o retorno do estoque. Precisamos procurar retornos esperados semelhantes para a opção de compra.

Com base no pagamento zero da opção de compra abaixo do preço de exercício (existente $ 155 – opção de caixa eletrônico), todos os movimentos negativos gerarão ganhos zero, enquanto todos os movimentos positivos acima do preço de exercício gerarão ganhos equivalentes. O retorno esperado para a opção de compra será, portanto:

 ( -0% * 25% + 10% * 35% + 15% * 20% + 20% * 10% + 25% * 5% – 0 % * 5%) / 100% = 9,75%

Ou seja, para cada $ 100 investidos na compra desta opção, pode-se esperar $ 9,75 (com base nas premissas acima).

No entanto, isso ainda permanece confinado à avaliação justa do valor intrínseco da opção e não captura corretamente o risco assumido pelo vendedor da opção para as altas oscilações que podem ocorrer nesse ínterim (no caso de alta e baixa intrayear acima mencionados preços). Além do valor intrínseco, que preço pode ser acordado entre o comprador e o vendedor, de modo que o vendedor seja justamente compensado pelo risco que está assumindo no prazo de um ano?

Essas oscilações podem variar amplamente e o vendedor pode ter sua própria interpretação de quanto deseja ser compensado por isso. O modelo Black-Scholes pressupõe opções do tipo europeu, ou seja, nenhum exercício antes da data de vencimento. Assim, não é afetado por oscilações de preços intermediários e baseia sua avaliação em dias de negociação de ponta a ponta.

Na negociação do dia real, essa volatilidade desempenha um papel importante na determinação dos preços das opções. A função de recompensa azul que comumente vemos é, na verdade, a recompensa na data de expiração. Realisticamente, o preço da opção (gráfico rosa) é sempre maior do que o retorno (gráfico azul), indicando o preço tomado pelo vendedor para compensar sua capacidade de assumir riscos. É por isso que o preço da opção também é conhecido como “prêmio” da opção – indicando essencialmente o prêmio de risco.

Isso pode ser incluído em nosso modelo de avaliação, dependendo de quanta volatilidade é esperada no preço das ações e de quanto valor esperado isso renderia.

O modelo Black-Scholes faz isso de forma eficiente (é claro, dentro de suas próprias suposições) da seguinte forma:

O modelo BS assume distribuição lognormal dos movimentos dos preços das ações, o que justifica o uso de N (d1) e N (d2). 

  • Na primeira parte, S indica o preço atual da ação. 
  • N (d1) indica a probabilidade do movimento do preço atual das ações.

Se essa opção entrar no dinheiro permitindo que o comprador exerça essa opção, ele receberá uma ação das ações subjacentes da IBM. Se o trader o exercitar hoje, então S * N (d1) representa o valor atual esperado da opção.

Na segunda parte, X indica o preço de exercício.

  • N (d2) representa a probabilidade do preço da ação estar acima do preço de exercício.
  • Portanto, X * N (d2) representa o valor esperado do preço da ação que permanece acima  do preço de exercício.

Como o modelo Black-Scholes pressupõe opções de estilo europeu em que o exercício só é possível no final, o valor esperado representado acima por X * N (d2) deve ser descontado pelo valor do dinheiro no tempo. Portanto, a última parte é multiplicada com o termo exponencial elevado à taxa de juros ao longo do período.

A diferença líquida dos dois termos indica o valor do preço da opção a partir de hoje (em que o segundo termo é descontado)

Em nossa estrutura, tais movimentos de preços podem ser incluídos com mais precisão de várias maneiras:

  • Refinamento adicional dos cálculos de retorno esperado, expandindo a faixa para intervalos mais finos para incluir movimentos de preços intradiários / intrayear 
  • Inclusão de dados de mercado atuais, pois refletem a atividade atual (semelhante à volatilidade implícita )
  • Retornos esperados na data de expiração, que podem ser descontados até os dias atuais para avaliações realistas e ainda mais reduzidos do valor do dia presente

Assim, vemos que não há limite para premissas, metodologias e customizações a serem selecionadas para análises quantitativas. Dependendo do ativo a ser negociado ou do investimento a ser considerado, um modelo autodesenvolvido pode ser trabalhado. É importante observar que a volatilidade dos movimentos de preços de diferentes classes de ativos variam muito – ações têm  distorção de volatilidade, forex tem  franzimento de volatilidade – e os usuários devem incorporar os padrões de volatilidade aplicáveis ​​em seus modelos. Suposições e desvantagens são parte integrante de qualquer modelo e a aplicação com conhecimento de modelos em cenários de comércio do mundo real pode produzir melhores resultados.

The Bottom Line

Com a entrada de ativos complexos nos mercados ou mesmo ativos convencionais entrando em formas complexas de negociação, a modelagem e a análise quantitativas estão se tornando obrigatórias para a avaliação. Infelizmente, nenhum modelo matemático vem sem um conjunto de desvantagens e suposições. A melhor abordagem é manter as suposições ao mínimo e estar ciente das desvantagens implícitas, que podem ajudar a definir os limites de uso e aplicabilidade dos modelos.