SCALING LIMIT FOR A DRAINAGE NETWORK MODEL

We consider the two-dimensional version of a drainage network model introduced ill Gangopadhyay, Roy and Sarkar (2004), and show that the appropriately rescaled family of its paths converges in distribution to the Brownian web. We do so by verifying the convergence criteria proposed in Fontes, Isopi, Newman and Ravishankar (2002).

Testing linear cointegration against smooth-transition cointegration

This paper studies a smooth-transition (ST) type cointegration. The proposed ST cointegration allows for regime switching structure in a cointegrated system. It nests the linear cointegration developed by Engle and Granger (1987) and the threshold cointegration studied by Balke and Fomby (1997). We develop F-type tests to examine linear cointegration against ST cointegration in ST-type cointegrating regression models with or without time trends. The null asymptotic distributions of the tests are derived with stationary transition variables in ST cointegrating regression models. And it is shown that our tests have nonstandard limiting distributions expressed in terms of standard Brownian motion when regressors are pure random walks, while have standard asymptotic distributions when regressors contain random walks with nonzero drift. Finite-sample distributions of those tests are studied by Monto Carlo simulations. The small-sample performance of the tests states that our F-type tests have a better power when the system contains ST cointegration than when the system is linearly cointegrated. An empirical example for the purchasing power parity (PPP) data (monthly US dollar, Italy lira and dollar-lira exchange rate from 1973:01 to 1989:10) is illustrated by applying the testing procedures in this paper. It is found that there is no linear cointegration in the system, but there exits the ST-type cointegration in the PPP data.

Opções reais em decisões de investimento de exploração e produção

Este trabalho faz uma revisão dos principais conceitos que definem a Teoria de Opções Reais. Tem como objetivo discutir o problema da decisão de investimento sob incerteza aplicado a problemas de Exploração e Produção de petróleo (E&P). Foram priorizados modelos simples que podem ser facilmente implantados no dia a dia de uma empresa, incluindo o clássico de Paddock, Siegel e Smith (1988). Os modelos discutidos são elaborados com Movimento Geométrico Browniano, que pode ser uma aproximação razoável para a modelagem de preços, a depender dos parâmetros considerados. Em particular, é apresentado um modelo de opção composta para exploração, que se revela mais apropriado por considerar o risco geológico e os estágios da opção com expiração diferenciada. A priorização de investimentos com auxílio de OR para uma carteira representativa de um portfolio de projetos de Produção também é testada, resultando numa maior relação VPL / Investimento da carteira selecionada.

Avaliação de projetos na presença de volatilidade: estudo de caso de empresas no setor de telecomunicações

Quando as empresas decidem se devem ou não investir em determinado projeto de investimentos a longo prazo (horizonte de 5 a 10 anos), algumas metodologias alternativas ao Fluxo de Caixa Descontado (FCD) podem se tornar úteis tanto para confirmar a viabilidade do negócio como para indicar o melhor momento para iniciar o Empreendimento. As análises que levam em conta a incerteza dos fluxos de caixa futuros e flexibilidade na data de início do projeto podem ser construídos com a abordagem estocástica, usando metodologias como a solução de equações diferenciais que descrevem o movimento browniano. Sob determinadas condições, as oportunidades de investimentos em projetos podem ser tratados como se fossem opções reais de compra, sem data de vencimento, como no modelo proposto por McDonald-Siegel (1986), para a tomada de decisões e momento ótimo para o investimento. Este trabalho analisa a viabilidade de investimentos no mercado de telecomunicações usando modelos não determinísticos, onde a variável mais relevante é a dispersão dos retornos, ou seja, que a variância representa o risco associado a determinado empreendimento.

Gestão estratégica de riscos de um ativo de produção de petróleo: uma abordagem quantitativa

O objetivo dessa dissertação é estabelecer um modelo quantitativo de gestão de riscos estratégicos de um ativo de produção de petróleo, notadamente o valor em risco do seu fluxo de caixa e de sua rentabilidade. Para tanto, foi utilizado um modelo de fluxo de caixa onde a receita operacional foi definida como variável estocástica. A receita operacional foi estimada a partir de uma função de perdas que descreve o volume de produção de petróleo, e de uma trajetória de preços definida por um modelo geométrico browniano sem reversão a média e com volatilidade descrita por um processo GARCH. Os resultados obtidos demonstram que o modelo proposto é capaz de fornecer informações importantes para a gestão de riscos de ativos de produção de petróleo ao passo que permite a quantificação de diferentes fatores de risco que afetam a rentabilidade das operações. Por fim, o modelo aqui proposto pode ser estendido para a avaliação do risco financeiro e operacional de um conjunto de ativos de petróleo, considerando sua estrutura de dependência e a existência de restrições de recursos financeiros, físicos e humanos.

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

Um estudo na teoria do movimento brownianno com viscosidade variável

In this work we investigate the stochastic behavior of a large class of systems with variable damping which are described by a time-dependent Lagrangian. Our stochastic approach is based on the Langevin treatment describing the motion of a classical Brownian particle of mass m. Two situations of physical interest are considered. In the first one, we discuss in detail an application of the standard Langevin treatment (white noise) for the variable damping system. In the second one, a more general viewpoint is adopted by assuming a given expression to the so-called collored noise. For both cases, the basic diffententiaql equations are analytically solved and al the quantities physically relevant are explicitly determined. The results depend on an arbitrary q parameter measuring how the behavior of the system departs from the standard brownian particle with constant viscosity. Several types of sthocastic behavior (superdiffusive and subdiffusive) are obteinded when the free pamameter varies continuosly. However, all the results of the conventional Langevin approach with constant damping are recovered in the limit q = 1

Representações espectrais de sistemas complexos: aplicações à síntese de superfícies brownianas fracionárias anisotrópicas, filtragem de sinais e identificação de correlações

In this thesis, we study the application of spectral representations to the solution of problems in seismic exploration, the synthesis of fractal surfaces and the identification of correlations between one-dimensional signals. We apply a new approach, called Wavelet Coherency, to the study of stratigraphic correlation in well log signals, as an attempt to identify layers from the same geological formation, showing that the representation in wavelet space, with introduction of scale domain, can facilitate the process of comparing patterns in geophysical signals. We have introduced a new model for the generation of anisotropic fractional brownian surfaces based on curvelet transform, a new multiscale tool which can be seen as a generalization of the wavelet transform to include the direction component in multidimensional spaces. We have tested our model with a modified version of the Directional Average Method (DAM) to evaluate the anisotropy of fractional brownian surfaces. We also used the directional behavior of the curvelets to attack an important problem in seismic exploration: the atenuation of the ground roll, present in seismograms as a result of surface Rayleigh waves. The techniques employed are effective, leading to sparse representation of the signals, and, consequently, to good resolutions

Processos aleatórios não-markovianos: perfis de memória

One of the mechanisms responsible for the anomalous diffusion is the existence of long-range temporal correlations, for example, Fractional Brownian Motion and walk models according to Elephant memory and Alzheimer profiles, whereas in the latter two cases the walker can always "remember" of his first steps. The question to be elucidated, and the was the main motivation of our work, is if memory of the historic initial is condition for observation anomalous diffusion (in this case, superdiffusion). We give a conclusive answer, by studying a non-Markovian model in which the walkers memory of the past, at time t, is given by a Gaussian centered at time t=2 and standard deviation t which grows linearly as the walker ages. For large widths of we find that the model behaves similarly to the Elephant model; In the opposite limit (! 0), although the walker forget the early days, we observed similar results to the Alzheimer walk model, in particular the presence of amnestically induced persistence, characterized by certain log-periodic oscillations. We conclude that the memory of earlier times is not a necessary condition for the generating of superdiffusion nor the amnestically induced persistence and can appear even in profiles of memory that forgets the initial steps, like the Gausssian memory profile investigated here.

Fractal concepts in relation to soil water diffusivity

Fractal geometry would appear to offer promise for new insight on water transport in unsaturated soils, This study was conducted to evaluate possible fractal influence on soil water diffusivity, and/or the relationships from which it arises, for several different soils, Fractal manifestations, consisting of a time-dependent diffusion coefficient and anomalous diffusion arising out of fractional Brownian motion, along with the notion of space-filling curves were gleaned from the literature, It was found necessary to replace the classical Boltzmann variable and its time t(1/2) factor with the basic fractal power function and its t(n) factor, For distinctly unsaturated soil water content theta, exponent n was found to be less than 1/2, but it approached 1/2 as theta approached its sated value, This function n = n(theta), in giving rise to a time-dependent, anomalous soil water diffusivity D, was identified with the Hurst exponent H of fractal geometry, Also, n approaching 1/2 at high water content is a behavior that makes it possible to associate factal space filling with soil that approaches water saturation, Finally, based on the fractally interpreted n = n(theta), the coalescence of both D and 8 data is greatly improved when compared with the coalescence provided by the classical Boltzmann variable.

FRACTAL CHARACTERISTICS OF THE HORIZONTAL MOVEMENT OF WATER IN SOILS

Observed deviations from traditional concepts of soil-water movement are considered in terms of fractals. A connection is made between this movement and a Brownian motion, a random and self-affine type of fractal, to account for the soil-water diffusivity function having auxiliary time dependence for unsaturated soils. The position of a given water content is directly proportional to t(n), where t is time, and exponent n for distinctly unsaturated soil is less than the traditional 0.50. As water saturation is approached, n approaches 0.50. Macroscopic fractional Brownian motion is associated with n < 0.50, but shifts to regular Brownian motion for n = 0.50.

Generalizações do movimento browniano e suas aplicações à física e a finanças

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Portadores quentes: modelo browniano

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)