Convergence analysis of sampling-based decomposition methods for risk-averse multistage stochastic convex programs

We consider a class of sampling-based decomposition methods to solve risk-averse multistage stochastic convex programs. We prove a formula for the computation of the cuts necessary to build the outer linearizations of the recourse functions. This formula can be used to obtain an efficient implementation of Stochastic Dual Dynamic Programming applied to convex nonlinear problems. We prove the almost sure convergence of these decomposition methods when the relatively complete recourse assumption holds. We also prove the almost sure convergence of these algorithms when applied to risk-averse multistage stochastic linear programs that do not satisfy the relatively complete recourse assumption. The analysis is first done assuming the underlying stochastic process is interstage independent and discrete, with a finite set of possible realizations at each stage. We then indicate two ways of extending the methods and convergence analysis to the case when the process is interstage dependent.

Preços de commodities agrícolas e o comportamento de mercado invertido (backwardation): o caso da soja

A relação entre preços do mercado spot e do mercado futuro e a evidência de Mercado Invertido (backwardation) na estrutura a termo de commodities têm tido ênfase na literatura de economia e de finanças. O objetivo deste trabalho é apresentar as principais causas responsáveis pelo comportamento de Mercado Invertido e identificar as propriedades que caracterizam o equilíbrio de preços em commodities agrícolas. Seja pela existência de prêmio de risco ou do benefício de conveniência, o entendimento dos efeitos sobre a replicação do preço futuro e sobre a estrutura a termo de preços ainda permanece em aberto. A premissa de perfeita replicação de portfólios e a ausência de fricções de mercado implicam, por outro lado, que o entendimento do comportamento de Mercado Invertido advém da compreensão do processo estocástico do próprio ativo subjacente. O apreçamento neutro ao risco, amparado pelos sinais de reversão de preços, permite a modelagem de preços conforme o proposto em Schwartz e Smith (2000), cuja calibração e os resultados serão apresentados para a soja.

Essays on Spatial Econometrics

Esta dissertação concentra-se nos processos estocásticos espaciais definidos em um reticulado, os chamados modelos do tipo Cliff & Ord. Minha contribuição nesta tese consiste em utilizar aproximações de Edgeworth e saddlepoint para investigar as propriedades em amostras finitas do teste para detectar a presença de dependência espacial em modelos SAR (autoregressivo espacial), e propor uma nova classe de modelos econométricos espaciais na qual os parâmetros que afetam a estrutura da média são distintos dos parâmetros presentes na estrutura da variância do processo. Isto permite uma interpretação mais clara dos parâmetros do modelo, além de generalizar uma proposta de taxonomia feita por Anselin (2003). Eu proponho um estimador para os parâmetros do modelo e derivo a distribuição assintótica do estimador. O modelo sugerido na dissertação fornece uma interpretação interessante ao modelo SARAR, bastante comum na literatura. A investigação das propriedades em amostras finitas dos testes expande com relação a literatura permitindo que a matriz de vizinhança do processo espacial seja uma função não-linear do parâmetro de dependência espacial. A utilização de aproximações ao invés de simulações (mais comum na literatura), permite uma maneira fácil de comparar as propriedades dos testes com diferentes matrizes de vizinhança e corrigir o tamanho ao comparar a potência dos testes. Eu obtenho teste invariante ótimo que é também localmente uniformemente mais potente (LUMPI). Construo o envelope de potência para o teste LUMPI e mostro que ele é virtualmente UMP, pois a potência do teste está muito próxima ao envelope (considerando as estruturas espaciais definidas na dissertação). Eu sugiro um procedimento prático para construir um teste que tem boa potência em uma gama de situações onde talvez o teste LUMPI não tenha boas propriedades. Eu concluo que a potência do teste aumenta com o tamanho da amostra e com o parâmetro de dependência espacial (o que está de acordo com a literatura). Entretanto, disputo a visão consensual que a potência do teste diminui a medida que a matriz de vizinhança fica mais densa. Isto reflete um erro de medida comum na literatura, pois a distância estatística entre a hipótese nula e a alternativa varia muito com a estrutura da matriz. Fazendo a correção, concluo que a potência do teste aumenta com a distância da alternativa à nula, como esperado.

Conditional alphas and realized betas

This paper proposes a two-step procedure to back out the conditional alpha of a given stock using high-frequency data. We rst estimate the realized factor loadings of the stocks, and then retrieve their conditional alphas by estimating the conditional expectation of their risk-adjusted returns. We start with the underlying continuous-time stochastic process that governs the dynamics of every stock price and then derive the conditions under which we may consistently estimate the daily factor loadings and the resulting conditional alphas. We also contribute empiri-cally to the conditional CAPM literature by examining the main drivers of the conditional alphas of the S&P 100 index constituents from January 2001 to December 2008. In addition, to con rm whether these conditional alphas indeed relate to pricing errors, we assess the performance of both cross-sectional and time-series momentum strategies based on the conditional alpha estimates. The ndings are very promising in that these strategies not only seem to perform pretty well both in absolute and relative terms, but also exhibit virtually no systematic exposure to the usual risk factors (namely, market, size, value and momentum portfolios).

Opções reais em projetos de investimentos: o caso de uma planta de liquefação de gás natural com flexibilidade de troca de mercado e de troca de produto

O objetivo deste trabalho é revisar os principais aspectos teóricos para a aplicação de Opções Reais em avaliação de projetos de investimento e analisar, sob esta metodologia, um caso real de projeto para investir na construção de uma Planta de Liquefação de gás natural. O estudo do caso real considerou a Opção de Troca de Mercado, ao avaliar a possibilidade de colocação de cargas spot de GNL em diferentes mercados internacionais e a Opção de Troca de Produto, devido à flexibilidade gerencial de não liquefazer o gás natural, deixando de comercializar GNL no mercado internacional e passando a vender gás natural seco no mercado doméstico. Para a valoração das Opções Reais foi verificado, através da série histórica dos preços de gás natural, que o Movimento Geométrico Browniano não é rejeitado e foram utilizadas simulações de Monte Carlo do processo estocástico neutro ao risco dos preços. O valor da Opção de Troca de Mercado fez o projeto estudado mais que dobrar de valor, sendo reduzido com o aumento da correlação dos preços. Por outro lado, o valor da Opção de Troca de Produto é menos relevante, mas também pode atingir valores significativos com o incremento de sua volatilidade. Ao combinar as duas opções simultaneamente, foi verificado que as mesmas não são diretamente aditivas e que o efeito do incremento da correlação dos preços, ao contrário do que ocorre na Opção de Troca de Mercado, é inverso na Opção de Troca de Produto, ou seja, o derivativo aumenta de valor com uma maior correlação, apesar do valor total das opções integradas diminuir.

Avaliação das Opções Reais de Conversão e Abandono para Uma Mineradora de Minério de Ferro Sob Cenário de Stress

O mercado de minério de ferro tem passado por um período de stress nos últimos meses. O arrefecimento dos investimentos chineses em infraestrutura resultou em perspectivas negativas para a demanda dessa commodity. Paralelamente, a entrada em operação de novos projetos com volume de produção relevante aumentou a oferta desse produto no mercado. Essa conjuntura de fatores resultou na queda do preço do minério de ferro no mercado mundial e em um cenário de retornos reduzidos para as mineradoras. Nesse contexto, o objetivo do presente estudo é avaliar a flexibilidade gerencial, disponível aos administradores de mineradoras operacionais, de suspender ou fechar o empreendimento dependendo do preço do minério de ferro. Essas decisões serão estudadas através da Teoria das Opções Reais, onde a opção de conversão será aplicada na situação de suspensão e reabertura da mina e a opção de abandono será aplicada na situação do seu fechamento. O processo estocástico a ser seguido pelo preço do minério de ferro será o Movimento Geométrico Browniano, implementado através de um Modelo Binomial conforme proposto por Cox, Ross e Rubinstein (1979). O resultado do trabalho comprova o valor das opções reais estudadas e indica que essas opções reais têm maior valor em cenários de stress, quando o preço do minério de ferro está desvalorizado.

A Higher order and stable method for the numerical integration of Random Differential Equations

Trabalho apresentado no Congresso Nacional de Matemática Aplicada à Indústria, 18 a 21 de novembro de 2014, Caldas Novas - Goiás

Joint dynamic probabilistic constraints with projected linear decision rules

We consider multistage stochastic linear optimization problems combining joint dynamic probabilistic constraints with hard constraints. We develop a method for projecting decision rules onto hard constraints of wait-and-see type. We establish the relation between the original (in nite dimensional) problem and approximating problems working with projections from di erent subclasses of decision policies. Considering the subclass of linear decision rules and a generalized linear model for the underlying stochastic process with noises that are Gaussian or truncated Gaussian, we show that the value and gradient of the objective and constraint functions of the approximating problems can be computed analytically.