An algebraic operator approach to the analysis of Gerber-Shiu functions

We introduce an algebraic operator framework to study discounted penalty functions in renewal risk models. For inter-arrival and claim size distributions with rational Laplace transform, the usual integral equation is transformed into a boundary value problem, which is solved by symbolic techniques. The factorization of the differential operator can be lifted to the level of boundary value problems, amounting to iteratively solving first-order problems. This leads to an explicit expression for the Gerber-Shiu function in terms of the penalty function.

The Effect of a threshold proportional reinsurance strategy on ruin probabilities

[spa] En un modelo de Poisson compuesto, definimos una estrategia de reaseguro proporcional de umbral : se aplica un nivel de retención k1 siempre que las reservas sean inferiores a un determinado umbral b, y un nivel de retención k2 en caso contrario. Obtenemos la ecuación íntegro-diferencial para la función Gerber-Shiu, definida en Gerber-Shiu -1998- en este modelo, que nos permite obtener las expresiones de la probabilidad de ruina y de la transformada de Laplace del momento de ruina para distintas distribuciones de la cuantía individual de los siniestros. Finalmente presentamos algunos resultados numéricos.

The Effect of a threshold proportional reinsurance strategy on ruin probabilities

[spa] En un modelo de Poisson compuesto, definimos una estrategia de reaseguro proporcional de umbral : se aplica un nivel de retención k1 siempre que las reservas sean inferiores a un determinado umbral b, y un nivel de retención k2 en caso contrario. Obtenemos la ecuación íntegro-diferencial para la función Gerber-Shiu, definida en Gerber-Shiu -1998- en este modelo, que nos permite obtener las expresiones de la probabilidad de ruina y de la transformada de Laplace del momento de ruina para distintas distribuciones de la cuantía individual de los siniestros. Finalmente presentamos algunos resultados numéricos.

Étude empirique de distributions associées à la Fonction de Pénalité Escomptée

On présente une nouvelle approche de simulation pour la fonction de densité conjointe du surplus avant la ruine et du déficit au moment de la ruine, pour des modèles de risque déterminés par des subordinateurs de Lévy. Cette approche s'inspire de la décomposition "Ladder height" pour la probabilité de ruine dans le Modèle Classique. Ce modèle, déterminé par un processus de Poisson composé, est un cas particulier du modèle plus général déterminé par un subordinateur, pour lequel la décomposition "Ladder height" de la probabilité de ruine s'applique aussi. La Fonction de Pénalité Escomptée, encore appelée Fonction Gerber-Shiu (Fonction GS), a apporté une approche unificatrice dans l'étude des quantités liées à l'événement de la ruine été introduite. La probabilité de ruine et la fonction de densité conjointe du surplus avant la ruine et du déficit au moment de la ruine sont des cas particuliers de la Fonction GS. On retrouve, dans la littérature, des expressions pour exprimer ces deux quantités, mais elles sont difficilement exploitables de par leurs formes de séries infinies de convolutions sans formes analytiques fermées. Cependant, puisqu'elles sont dérivées de la Fonction GS, les expressions pour les deux quantités partagent une certaine ressemblance qui nous permet de nous inspirer de la décomposition "Ladder height" de la probabilité de ruine pour dériver une approche de simulation pour cette fonction de densité conjointe. On présente une introduction détaillée des modèles de risque que nous étudions dans ce mémoire et pour lesquels il est possible de réaliser la simulation. Afin de motiver ce travail, on introduit brièvement le vaste domaine des mesures de risque, afin d'en calculer quelques unes pour ces modèles de risque. Ce travail contribue à une meilleure compréhension du comportement des modèles de risques déterminés par des subordinateurs face à l'éventualité de la ruine, puisqu'il apporte un point de vue numérique absent de la littérature.

Some Applications of Markov Additive Processes as Models in Insurance and Financial Mathematics

Cette thèse est principalement constituée de trois articles traitant des processus markoviens additifs, des processus de Lévy et d'applications en finance et en assurance. Le premier chapitre est une introduction aux processus markoviens additifs (PMA), et une présentation du problème de ruine et de notions fondamentales des mathématiques financières. Le deuxième chapitre est essentiellement l'article "Lévy Systems and the Time Value of Ruin for Markov Additive Processes" écrit en collaboration avec Manuel Morales et publié dans la revue European Actuarial Journal. Cet article étudie le problème de ruine pour un processus de risque markovien additif. Une identification de systèmes de Lévy est obtenue et utilisée pour donner une expression de l'espérance de la fonction de pénalité actualisée lorsque le PMA est un processus de Lévy avec changement de régimes. Celle-ci est une généralisation des résultats existant dans la littérature pour les processus de risque de Lévy et les processus de risque markoviens additifs avec sauts "phase-type". Le troisième chapitre contient l'article "On a Generalization of the Expected Discounted Penalty Function to Include Deficits at and Beyond Ruin" qui est soumis pour publication. Cet article présente une extension de l'espérance de la fonction de pénalité actualisée pour un processus subordinateur de risque perturbé par un mouvement brownien. Cette extension contient une série de fonctions escomptée éspérée des minima successives dus aux sauts du processus de risque après la ruine. Celle-ci a des applications importantes en gestion de risque et est utilisée pour déterminer la valeur espérée du capital d'injection actualisé. Finallement, le quatrième chapitre contient l'article "The Minimal entropy martingale measure (MEMM) for a Markov-modulated exponential Lévy model" écrit en collaboration avec Romuald Hervé Momeya et publié dans la revue Asia-Pacific Financial Market. Cet article présente de nouveaux résultats en lien avec le problème de l'incomplétude dans un marché financier où le processus de prix de l'actif risqué est décrit par un modèle exponentiel markovien additif. Ces résultats consistent à charactériser la mesure martingale satisfaisant le critère de l'entropie. Cette mesure est utilisée pour calculer le prix d'une option, ainsi que des portefeuilles de couverture dans un modèle exponentiel de Lévy avec changement de régimes.

Risk Measures for Classical and Perturbed Risk Processes - a Survey

2000 Mathematics Subject Classification: 60B10, 60G17, 60G51, 62P05.

Some optimization and decision problems in proportional reinsurance

Reinsurance is one of the tools that an insurer can use to mitigate the underwriting risk and then to control its solvency. In this paper, we focus on the proportional reinsurance arrangements and we examine several optimization and decision problems of the insurer with respect to the reinsurance strategy. To this end, we use as decision tools not only the probability of ruin but also the random variable deficit at ruin if ruin occurs. The discounted penalty function (Gerber & Shiu, 1998) is employed to calculate as particular cases the probability of ruin and the moments and the distribution function of the deficit at ruin if ruin occurs.

A direct approach to the discounted penalty function

This paper provides a new and accessible approach to establishing certain results concerning the discounted penalty function. The direct approach consists of two steps. In the first step, closed-form expressions are obtained in the special case in which the claim amount distribution is a combination of exponential distributions. A rational function is useful in this context. For the second step, one observes that the family of combinations of exponential distributions is dense. Hence, it suffices to reformulate the results of the first step to obtain general results. The surplus process has downward and upward jumps, modeled by two independent compound Poisson processes. If the distribution of the upward jumps is exponential, a series of new results can be obtained with ease. Subsequently, certain results of Gerber and Shiu [H. U. Gerber and E. S. W. Shiu, North American Actuarial Journal 2(1): 48–78 (1998)] can be reproduced. The two-step approach is also applied when an independent Wiener process is added to the surplus process. Certain results are related to Zhang et al. [Z. Zhang, H. Yang, and S. Li, Journal of Computational and Applied Mathematics 233: 1773–1 784 (2010)], which uses different methods.

Ratios of dijet production cross sections as a function of the absolute difference in rapidity between jets in proton-proton collisions at root s=7 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Jet and underlying event properties as a function of charged-particle multiplicity in proton-proton collisions at root s=7 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

The optimal dividend barrier in the Gamma-Omega model

In the traditional actuarial risk model, if the surplus is negative, the company is ruined and has to go out of business. In this paper we distinguish between ruin (negative surplus) and bankruptcy (going out of business), where the probability of bankruptcy is a function of the level of negative surplus. The idea for this notion of bankruptcy comes from the observation that in some industries, companies can continue doing business even though they are technically ruined. Assuming that dividends can only be paid with a certain probability at each point of time, we derive closed-form formulas for the expected discounted dividends until bankruptcy under a barrier strategy. Subsequently, the optimal barrier is determined, and several explicit identities for the optimal value are found. The surplus process of the company is modeled by a Wiener process (Brownian motion).

Relationship between coronary endothelial function and coronary calcification in early atherosclerosis.

BACKGROUND: The relationship between coronary endothelial function and coronary calcification is not well established. METHODS: Forty-six patients 17 men [37%]; age, 47.4+/-11.4 years prospectively underwent testing for coronary endothelial function and measurement of coronary artery calcification (CAC). RESULTS: Log CAC scores were not significantly different between patients with normal (n=31) and abnormal (n=15) response of epicardial coronary artery diameter to acetylcholine (%CAD(Ach)) (median (25, 75 percentile) 1.1 (0.0, 3.7) vs. 0.3 (0.0, 2.4), P=.32) and with normal (n=28) and abnormal (n=18) response of coronary blood flow to acetylcholine (%CBF(Ach)) (0.5 (0.0, 3.6) vs. 0.5 (0.0, 3.2), P=.76). Log CAC scores did not correlate with %CAD(Ach) (r=0.08, P=.59), %CBF(Ach) (r=0.14, P=.35). CONCLUSIONS: In patients without significant coronary artery disease, coronary endothelial dysfunction showed no apparent association with coronary calcification. Our findings suggest that these 2 markers may represent separate, independent processes in the progression of coronary atherosclerosis.

The Omega model: from bankruptcy to occupation times in the red

Ruin occurs the first time when the surplus of a company or an institution is negative. In the Omega model, it is assumed that even with a negative surplus, the company can do business as usual until bankruptcy occurs. The probability of bankruptcy at a point of time only depends on the value of the negative surplus at that time. Under the assumption of Brownian motion for the surplus, the expected discounted value of a penalty at bankruptcy is determined, and hence the probability of bankruptcy. There is an intrinsic relation between the probability of no bankruptcy and an exposure random variable. In special cases, the distribution of the total time the Brownian motion spends below zero is found, and the Laplace transform of the integral of the negative part of the Brownian motion is expressed in terms of the Airy function of the first kind.