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金融物理学导论

  • ISBN:978-7-5428-7017-9/G·4062
  • 著译者:张一 苏桂锋 涂泓 著
  • 出版时间:2019年10月
  • 定价¥60.00
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  • 开本/字数:16开
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      金融物理学是一门年轻的学科。“金融物理学”(又称经济物理学)这一名称1995年才由美国统计物理学家斯坦利(E.Stanley)明确提出。它又是一门交叉科学——在过去20多年里,物理学家广泛地介入到这一研究方向。理论物理,尤其是统计物理的方法和工具被不断运用于对金融市场一般现象的探索。人们有时候甚至会听到诸如“量子金融”这样的词汇。这折射出物理学家为正统金融经济研究所注入的新的活力。
如何在高等学校物理专业的教学中适当反映这一新兴交叉科学的内容及其新近研究进展?如何较为系统地为物理系或其他理工类专业学生提供一个金融物理学的介绍?大约十年前,本书作者之一张一博士在上海师范大学物理系为高年级本科生试点开设了“金融物理学”选修课程。本书的轮廓在那时初步形成,并逐渐演化为目前的内容。
      全书共分11章,包含了金融物理学的基本框架以及一些晚近的研究进展。第1到第5章主要介绍了后面章节所需的有关金融市场和金融产品的基本概念、概率论基础、布朗运动的历史回顾,以及随机过程(含随机微积分)。第6章引入了期货、期权等衍生品定价的布莱克斯科尔斯“标准模型”,这是现代金融经济发展当中里程碑式的工作。随后的第7章阐述了公认的金融市场“程式化事实”。第8、第9章的标度以及标度不变性的概念、多重分形特征等,则是物理学家所关注的研究课题。第10章引入复杂网络,作为第11章微观市场模型相关讨论的铺垫,同时也扼要讨论了它同金融市场的联系。如果说前五章涵盖了金融物理学的基础,那么后六章则试图将读者带入当前的前沿研究领域。全书篇幅不长,适合为物理系四年级本科生或一年级研究生进行一个学期(有选择)的讲授。
      本书第1章、第4到第9章以及第11章由张一博士编写,第3章和第10章由苏桂锋博士编写,第2章由涂泓博士编写,涂泓博士还制作了Latex插件用以输入数学公式及符号,并制作了部分精致的插图。限于作者水平及研究取向,很多有趣的甚至是重要的课题,例如金融时间序列的计量、随机矩阵方法、风险管理等都不得不遗憾地舍弃了,希望将来有机会加以补充。不过,有关领域的材料可在更为详尽、专门的著作中找到。书中难免可能会出现错误,敬请读者批评指正。
      本书的初稿承华东师范大学物理系刘宗华教授拨冗审阅,并提出了不少宝贵的意见和建议。上海师范大学数学系刘吉彩博士阅读了本书初稿部分章节,提出了不少中肯的意见和建议。张昂辉先生为作者提供了中国金融期货交易所的部分高频交易数据,并就相关问题和作者进行了很多有益的讨论。上海师范大学物理系张敬涛教授慷慨地资助了本书部分出版经费。作者的学生熊颀利用业余时间协助作者整理了大量的图形文件,在此一并致谢。此外,作者之一张一博士特别感谢其子在本人专注写作时表现出的与其幼小年龄不相称的理解和忍耐。      金融物理学是一门年轻的学科。“金融物理学”(又称经济物理学)这一名称1995年才由美国统计物理学家斯坦利(E.Stanley)明确提出。它又是一门交叉科学——在过去20多年里,物理学家广泛地介入到这一研究方向。理论物理,尤其是统计物理的方法和工具被不断运用于对金融市场一般现象的探索。人们有时候甚至会听到诸如“量子金融”这样的词汇。这折射出物理学家为正统金融经济研究所注入的新的活力。
如何在高等学校物理专业的教学中适当反映这一新兴交叉科学的内容及其新近研究进展?如何较为系统地为物理系或其他理工类专业学生提供一个金融物理学的介绍?大约十年前,本书作者之一张一博士在上海师范大学物理系为高年级本科生试点开设了“金融物理学”选修课程。本书的轮廓在那时初步形成,并逐渐演化为目前的内容。
      全书共分11章,包含了金融物理学的基本框架以及一些晚近的研究进展。第1到第5章主要介绍了后面章节所需的有关金融市场和金融产品的基本概念、概率论基础、布朗运动的历史回顾,以及随机过程(含随机微积分)。第6章引入了期货、期权等衍生品定价的布莱克斯科尔斯“标准模型”,这是现代金融经济发展当中里程碑式的工作。随后的第7章阐述了公认的金融市场“程式化事实”。第8、第9章的标度以及标度不变性的概念、多重分形特征等,则是物理学家所关注的研究课题。第10章引入复杂网络,作为第11章微观市场模型相关讨论的铺垫,同时也扼要讨论了它同金融市场的联系。如果说前五章涵盖了金融物理学的基础,那么后六章则试图将读者带入当前的前沿研究领域。全书篇幅不长,适合为物理系四年级本科生或一年级研究生进行一个学期(有选择)的讲授。
      本书第1章、第4到第9章以及第11章由张一博士编写,第3章和第10章由苏桂锋博士编写,第2章由涂泓博士编写,涂泓博士还制作了Latex插件用以输入数学公式及符号,并制作了部分精致的插图。限于作者水平及研究取向,很多有趣的甚至是重要的课题,例如金融时间序列的计量、随机矩阵方法、风险管理等都不得不遗憾地舍弃了,希望将来有机会加以补充。不过,有关领域的材料可在更为详尽、专门的著作中找到。书中难免可能会出现错误,敬请读者批评指正。
      本书的初稿承华东师范大学物理系刘宗华教授拨冗审阅,并提出了不少宝贵的意见和建议。上海师范大学数学系刘吉彩博士阅读了本书初稿部分章节,提出了不少中肯的意见和建议。张昂辉先生为作者提供了中国金融期货交易所的部分高频交易数据,并就相关问题和作者进行了很多有益的讨论。上海师范大学物理系张敬涛教授慷慨地资助了本书部分出版经费。作者的学生熊颀利用业余时间协助作者整理了大量的图形文件,在此一并致谢。此外,作者之一张一博士特别感谢其子在本人专注写作时表现出的与其幼小年龄不相称的理解和忍耐。
第1章    绪论
1.1   金融与物理学的联系.........001
1.2   定义金融物理学........003
1.3   本书的组织........005

第2章   金融市场和金融产品
2.1   金融市场简介..........008 
       2.1.1   金融市场的概念与功能........008 
       2.1.2   金融市场的分类...........009
2.2   股票市场..............010
       2.2.1   股票的概念与种类..............010 
       2.2.2   股票的流通.............012
       2.2.3   股票价格指数...........013
2.3   金融衍生品市场.............017
       2.3.1   远期合约.............018 
       2.3.2   期货合约.............018 
       2.3.3   期权合约.............019
       2.3.4   互换合约.............020 
2.4   金融市场参与者...............020 
       2.4.1   对冲者.................020
       2.4.2   投机者.................021
       2.4.3   套利者.................021
2.5   外汇市场..............022
       2.5.1   汇率的定义与重要性............022 
       2.5.2   外汇交易...........024
2.6   有效市场假说...........025
       2.6.1   有效市场假说简史.............025
       2.6.2   有效市场的定义..............026
       2.6.4   有效市场的分类.................027 
       2.6.5   对有效市场假说的检验............028 
       2.6.6   对有效市场假说的争议............028 
2.7   交易所价格的形成....................030 
       2.7.1   订单类型.................030 
       2.7.2   订单簿........................031 
       2.7.3   价格形成的两种机制................032 

第3章   概率论基础 
3.1   基本概念..................034 
       3.1.1   随机变量..........................035 
       3.1.2   分布函数和矩..........................035 
       3.1.3   特征函数.........................036 
       3.1.4   联合分布的随机变量................038 
3.2   一些常用概率分布................038
       3.2.1   伯努利分布.....................038 
       3.2..2   二项分布...................039 
       3.2.3   多项分布....................040 
       3.2.4   泊松分布....................040 
       3.2.5   负二项分布和几何分布...............042 
       3.2.6   均匀分布....................042 
       3.2.7   指数分布....................044 
       3.2.8   Γ分布.................044
       3.2.9   正态分布................046
       3.2.10   二元正态分布和多元正态分布.................049
       3.2.11   柯西分布...............051 
       3.2.12   学生t分布.................053 
       3.2.13   莱维分布..................054 
       3.2.14   幂律分布..................056 
3.3   大数律与中心极限定理.............057 
       3.3.1   大数律........................057
       3.3.2   中心极限定理..................058

第4章    布朗运动:从金融市场到统计物理学
4.1   布朗运动:1900年....................061
4.2   布朗运动:巴舍利耶.................063
4.3   布朗运动:爱因斯坦.................066
4.4   布朗运动:郎之万.....................068

第5章    随机过程基础
5.1   基本概念...................071
5.2   马尔可夫过程..................073
5.3   查普曼科尔莫戈罗夫方程.......................074
5.4   泡利主方程.......................079
5.5   福克普朗克方程........................081
       5.5.1   克拉默斯莫约尔展开...................081
       5.5.2   跳跃矩...................082
5.6   其他随机过程....................083
       5.6.1   自相似随机过程.......................083
       5.6.2   分数布朗运动......................084
       5.6.3   (G)ARCH过程......................085
5.7   平稳过程与时间相关.....................087
5.8   随机微积分....................088
       5.8.1   伊藤引理.................089
       5.8.2   多维伊藤公式......................095

第6章期   权定价的布莱克斯科尔斯标准模型
6.1   二叉树模型.............098
       6.1.1   单一时间步长.............098
       6.1.2   多时间步长.............099
       6.1.3   倒推定价.............100
       6.1.4   二叉树模型和布莱克斯科尔斯模型的关系.............100
6.2   布莱克斯科尔斯标准模型.............100
       6.2.1   记号和假设.............100
       6.2.2   布莱克斯科尔斯方程.............101
       6.2.3   布莱克斯科尔斯公式.............104
       6.2.4   美式期权定价.............107
6.3   对布莱克斯科尔斯公式的分析.............108
       6.3.1   布莱克斯科尔斯公式的一般性质.............108
       6.3.2   历史波动率.............109
       6.3.3   隐含波动率.............110
       6.3.4   波动率指数.............112
6.4“希腊值”.............113
6.5   超越布莱克斯科尔斯模型.............119
       6.5.1   布莱克斯科尔斯模型的局限.............119
       6.5.2   路径积分框架.............120
       6.5.3   路径积分:非高斯分布.............123

第7章   金融市场的程式化事实
7.1   金融市场的价格尺度.............130
7.2   金融市场的时间尺度.............132
7.3   金融时间序列的程式化事实.............134
       7.3.1收益率的尖峰与胖尾分布.............134
       7.3.2收益率时间不相关.............139
       7.3.3波动率聚集.............141
       7.3.4累积高斯性.............145
       7.3.5价格变动的多重分形特性.............148
7.4   不同时间的视角.............148
       7.4.1   交易时间中的累积正态分布.............148
       7.4.2   逐笔交易时间中的自相关.............148
7.5   中国股票市场的程式化事实.............151

第8章   金融市场的标度
8.1   连续和离散标度不变性.............155
8.2   幂律分布.............158
       8.2.1   连续相变和临界现象.............159
       8.2.2   沙堆模型与自组织临界性.............160
       8.2.3   1/f 噪声.............161 
       8.2.4   渗滤.............162 
       8.2.5   反常扩散.............164
8.3   其他领域的幂律分布.............164
       8.3.1   地震学.............164 
       8.3.2   心跳动力学.............165
       8.3.3   社会、经济系统.............167 
       8.3.4   复杂网络中的幂律.............169 
8.4   金融数据中的标度不变性.............170 
       8.4.1   金融数据中的幂律分布.............170 
       8.4.2   流体湍流的标度.............171 
       8.4.3   湍流与标普500指数.............175 
       8.4.4   湍流与外汇市场.............177

第9章   金融市场的多重分形特性
9.1   分形和分形维.............182
9.2   自相似随机过程.............188
       9.2.1   自仿射随机过程.............188 
       9.2.2   持久性和长程相关.............189 
       9.2.3   分数布朗运动.............190 
9.3   平稳分形时间序列分析.............191 
9.4   非平稳分形时间序列分析.............193 
       9.4.1   涨落分析.............193 
       9.4.2   去趋势涨落分析.............194 
       9.4.3   趋势和过渡.............196 
9.5   多重分形.............196 
9.6   金融市场的多重分形特征.............200 
       9.6.1   多重分形时间序列.............200 
       9.6.2   多重分形去趋势涨落分析.............201 
       9.6.3   金融市场的多重分形特征.............203 

第10章   复杂网络基础 
10.1   七桥问题与图论.............207 
10.2   网络及其基本概念.............208 
10.3   随机图.............11 
10.4   小世界网络.............213 
10.5   无标度网络和BA模型.............215 
         10.5.1   一些真实网络的度分布.............216 
         10.5.2B   A模型.............217 
10.6   复杂网络与金融物理学.............224 

第11章    金融市场微观模型 
11.1   订单簿驱动模型.............230
         11.1.1   早期发展.............230 
         11.1.2   订单簿的统计规律.............231
         11.1.3   反应扩散模型.............238 
         11.1.4   沉积蒸发模型.............239 
         11.1.5   迈克法默模型.............241 
11.2    异质代理人模型.............243
         11.2.1   孔特布绍模型.............243 
         11.2.2   埃奎吕兹齐默尔曼模型.............245 
         11.2.3   埃奎吕兹齐默尔曼模型的解析解及推广.............246 
         11.2.4   卢克斯马基西模型.............250 
11.3   少数派博弈模型.............253 
         11.3.1   爱尔法鲁酒吧问题.............254 
         11.3.2   原始MG模型.............255 
         11.3.3   原始MG模型的主要物理性质.............257 
         11.3.4   MG模型和金融市场.............262 
11.4    伊辛类自旋模型.............263 
         11.4.1   伊辛模型的物理背景.............263
         11.4.2   随机场伊辛模型.............266
         11.4.3   自适应伊辛模型.............269
         11.4.4   小世界伊辛类模型.............276
参考文献.............280