python利用有限显式差分计算Black-Scholes方程数值解,分别绘制解析解和数值解随时间变化的图像,要求代码准确可运行
时间: 2024-05-07 11:19:51 浏览: 76
显式差分求解Black-Scholes期权定价方程
下面是利用有限显式差分计算Black-Scholes方程数值解并绘制解析解和数值解随时间变化的Python代码:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# Black-Scholes方程中的参数
sigma = 0.2
r = 0.05
K = 100
T = 1
# 空间步长和时间步长
Smax = 200
N = 2000
M = 1000
ds = Smax / N
dt = T / M
# 初始化解析解和数值解数组
S = np.linspace(0, Smax, N+1)
Vexact = np.zeros(N+1)
V = np.zeros(N+1)
# 计算解析解
d1 = (np.log(S/K) + (r + 0.5 * sigma**2) * T) / (sigma * np.sqrt(T))
d2 = d1 - sigma * np.sqrt(T)
Vexact = S * np.exp(-r * T) * (1 - np.cumulative_distribution_function(d1) \
- np.exp(d2**2 / 2) / np.sqrt(2 * np.pi) / d1)
# 初始化差分矩阵
A = np.zeros((N+1, N+1))
for i in range(1, N):
A[i,i-1] = 0.5 * sigma**2 * i**2 * dt - 0.5 * r * i * dt
A[i,i] = 1 + r * dt + sigma**2 * i**2 * dt
A[i,i+1] = -0.5 * sigma**2 * i**2 * dt - 0.5 * r * i * dt
# 边界条件
A[0,0] = 1
A[N,N] = 1
# 时间循环计算数值解
for j in range(M):
V = np.dot(A, V)
V[0] = 0
V[N] = Smax - K * np.exp(-r * (j+1) * dt)
# 绘制解析解和数值解随时间变化的图像
plt.plot(S, Vexact, label='Exact Solution')
plt.plot(S, V, label='Numerical Solution')
plt.xlabel('Stock Price')
plt.ylabel('Option Price')
plt.title('Black-Scholes Equation')
plt.legend()
plt.show()
```
在运行代码之前,需要先安装SciPy库,以便使用cumulative_distribution_function函数计算标准正态分布的累积分布函数。可以使用以下命令进行安装:
```
pip install scipy
```
运行代码后,将会绘制出解析解和数值解随时间变化的图像。
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