Cette thèse traite de portefeuilles d’assurance avec risques dépendants en théorie du risque.<p>Le premier chapitre traite les modèles avec risques équicorrelés. Nous proposons une structure mathématique qui amène à une fonction génératrice de probabilités particulière (fgp) proposé par Tallis. Cette fgp implique des variables équicorrelées. Puis, nous étudions l’effet de ce type de dépendance sur des quantités d’intérêt dans la littérature actuarielle telle que la fonction de répartition de la somme des montants des sinistres, les primes stop-loss et les probabilités de ruine sur horizon fini. Nous utilisons la structure proposée pour corriger des erreurs dans la littérature dues au fait que plusieurs auteurs agissaient comme si la somme des variables aléatoires équicorrélés aient nécessairement la fgp proposée par Tallis. <p><p>Dans le second chapitre, nous proposons un modèle qui combine les modèles avec chocs et les modèles avec mélanges communs en introduisant une variable qui contrôle le niveau du choc. Dans le cadre de ce nouveau modèle, nous considérons deux applications où nous généralisons le modèle de Bernoulli avec choc et le modèle de Poisson avec choc. Nous étudions, dans les deux applications, l’effet de la dépendance sur la fonction de répartition des montants des sinistres, les primes stop-loss et les probabilités de ruine sur horizon fini et infini. Pour la deuxième application, nous proposons une construction basée sur les copules qui permet de contrôler le niveau de dépendance avec le niveau du choc.<p><p>Dans le troisième chapitre, nous proposons, une généralisation du modèle classique de Poisson où les montants des sinistres et les intersinistres sont supposés dépendants. Nous calculons la transformée de Laplace des probabilités de survie. Dans le cas particulier où les montants des sinistres ont une distribution exponentielle nous obtenons des formules explicites pour les probabilités de survie. <p><p>Dans le quatrième chapitre nous généralisons le modèle classique de Poisson en introduisant de la dépendance entre les intersinistres. Nous utilisons le lien entre les files fluides et le processus du risque pour modéliser la dépendance. Nous calculons les probabilités de survie en utilisant un algorithme numérique et nous traitons le cas où les montants de<p>sinistres et les intersinistres ont des distributions de type phase.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Thesis (MSc)--University of Stellenbosch, 2002. / See article for abstract

Thesis (MComm)--Stellenbosch University, 2013. / ENGLISH ABSTRACT: Accurate estimation of Value at Risk (VaR) and Expected Shortfall (ES) is critical in the management of extreme market risks. These risks occur with small probability, but the financial impacts could be large. Traditional models to estimate VaR and ES are investigated. Following usual practice, 99% 10 day VaR and ES measures are calculated. A comprehensive theoretical background is first provided and then the models are applied to the Africa Financials Index from 29/01/1996 to 30/04/2013. The models considered include independent, identically distributed (i.i.d.) models and Generalized Autoregressive Conditional Heteroscedasticity (GARCH) stochastic volatility models. Extreme Value Theory (EVT) models that focus especially on extreme market returns are also investigated. For this, the Peaks Over Threshold (POT) approach to EVT is followed. For the calculation of VaR, various scaling methods from one day to ten days are considered and their performance evaluated. The GARCH models fail to converge during periods of extreme returns. During these periods, EVT forecast results may be used. As a novel approach, this study considers the augmentation of the GARCH models with EVT forecasts. The two-step procedure of pre-filtering with a GARCH model and then applying EVT, as suggested by McNeil (1999), is also investigated. This study identifies some of the practical issues in model fitting. It is shown that no single forecasting model is universally optimal and the choice will depend on the nature of the data. For this data series, the best approach was to augment the GARCH stochastic volatility models with EVT forecasts during periods where the first do not converge. Model performance is judged by the actual number of VaR and ES violations compared to the expected number. The expected number is taken as the number of return observations over the entire sample period, multiplied by 0.01 for 99% VaR and ES calculations. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Akkurate beraming van Waarde op Risiko (Value at Risk) en Verwagte Tekort (Expected Shortfall) is krities vir die bestuur van ekstreme mark risiko’s. Hierdie risiko’s kom met klein waarskynlikheid voor, maar die finansiële impakte is potensieel groot. Tradisionele modelle om Waarde op Risiko en Verwagte Tekort te beraam, word ondersoek. In ooreenstemming met die algemene praktyk, word 99% 10 dag maatstawwe bereken. ‘n Omvattende teoretiese agtergrond word eers gegee en daarna word die modelle toegepas op die Africa Financials Index vanaf 29/01/1996 tot 30/04/2013. Die modelle wat oorweeg word sluit onafhanklike, identies verdeelde modelle en Veralgemeende Auto-regressiewe Voorwaardelike Heteroskedastiese (GARCH) stogastiese volatiliteitsmodelle in. Ekstreemwaarde Teorie modelle, wat spesifiek op ekstreme mark opbrengste fokus, word ook ondersoek. In hierdie verband word die Peaks Over Threshold (POT) benadering tot Ekstreemwaarde Teorie gevolg. Vir die berekening van Waarde op Risiko word verskillende skaleringsmetodes van een dag na tien dae oorweeg en die prestasie van elk word ge-evalueer. Die GARCH modelle konvergeer nie gedurende tydperke van ekstreme opbrengste nie. Gedurende hierdie tydperke, kan Ekstreemwaarde Teorie modelle gebruik word. As ‘n nuwe benadering oorweeg hierdie studie die aanvulling van die GARCH modelle met Ekstreemwaarde Teorie vooruitskattings. Die sogenaamde twee-stap prosedure wat voor-af filtrering met ‘n GARCH model behels, gevolg deur die toepassing van Ekstreemwaarde Teorie (soos voorgestel deur McNeil, 1999), word ook ondersoek. Hierdie studie identifiseer sommige van die praktiese probleme in model passing. Daar word gewys dat geen enkele vooruistkattingsmodel universeel optimaal is nie en die keuse van die model hang af van die aard van die data. Die beste benadering vir die data reeks wat in hierdie studie gebruik word, was om die GARCH stogastiese volatiliteitsmodelle met Ekstreemwaarde Teorie vooruitskattings aan te vul waar die voorafgenoemde nie konvergeer nie. Die prestasie van die modelle word beoordeel deur die werklike aantal Waarde op Risiko en Verwagte Tekort oortredings met die verwagte aantal te vergelyk. Die verwagte aantal word geneem as die aantal obrengste waargeneem oor die hele steekproefperiode, vermenigvuldig met 0.01 vir die 99% Waarde op Risiko en Verwagte Tekort berekeninge.

Ce travail se compose de trois parties consacrées à différents aspects des modèles ARCH (AutoRegressive Conditionally Heteroskedastic) quantiles. Dans ces modèles, l’hétéroscédasticité conditionnelle est à prendre dans un sens très large, et affecte de fa¸ con potentiellement différenciée tous les quantiles conditionnels (et donc la loi conditionnelle elle-même), et non seulement, comme dans les modèles ARCH classiques, l’échelle conditionnelle.<p><p>La première partie étudie les problèmes de Value-at-Risk (VaR) dans les séries financières ainsi modélisées. Les approches traditionnelles présentent une caractéristique discutable, que nous relevons, et à laquelle nous apportons une correction fondée sur les lois résiduelles. Nous pensons que les fondements de cette nouvelle approche sont plus solides, et permettent de prendre en compte le fait que le comportement des processus empiriques résiduels (REP) des processus ARCH, contrairement à celui des REP des processus ARMA, continue à dépendre de certains des paramètres du modèle.<p><p>La seconde partie approfondit l’étude générale des processus empiriques résiduels (REP) des processus ARCH dans l’optique de la régression quantile (QR) au sens de Koenker et Bassett (Econometrica 1978). La représentation de Bahadur des estimateurs QR, et dont découle la propriété de tension asymptotique des REP, est établie.<p><p>Finalement, dans la troisième partie, nous mettons en évidence la nature semi-paramétrique des modèles ARCH quantiles, et l’invariance, sous l’action de certains groupes de transforma-tions, des sous-modèles obtenus en fixant la valeur des paramètres. Cette structure de groupe permet la construction de méthodes d’inférence invariantes qui, dans l’esprit des résultats de Hallin and Werker (Bernoulli 2003) préservent l’optimalité au sens semi-paramétrique. Ces méthodes sont fondées sur les rangs et les signes résiduels. Nous développons en particulier les R-estimateurs des modèles considérés et étudions leurs performances. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In this work we study two problems motivated by Risk Management: the optimal design of financial products from an investor's point of view and the calculation of bounds and approximations for sums involving non-independent random variables. The element that interconnects these two topics is the notion of conditioning, a fundamental concept in probability and statistics which appears to be a useful device in finance. In the first part of the dissertation, we analyse structured products that are now widespread in the banking and insurance industry. These products typically protect the investor against bearish stock markets while offering upside participation when the markets are bullish. Examples of these products include capital guaranteed funds commercialised by banks, and equity linked contracts sold by insurers. The design of these products is complex in general and it is vital to examine to which extent they are actually interesting from the investor's point of view and whether they cannot be dominated by other strategies. In the academic literature on structured products the focus has been almost exclusively on the pricing and hedging of these instruments and less on their performance from an investor's point of view. In this work we analyse the attractiveness of these products. We assess the theoretical cost of inefficiency when buying a structured product and describe the optimal strategy explicitly if possible. Moreover we examine the cost of the inefficiency in practice. We extend the results of Dybvig (1988a, 1988b) and Cox & Leland (1982, 2000) who in the context of a complete, one-dimensional market investigated the inefficiency of path-dependent pay-offs. In the dissertation we consider this problem in one-dimensional Levy and multidimensional Black-Scholes financial markets and we provide evidence that path-dependent pay-offs should not be preferred by decision makers with a fixed investment horizon, and they should buy path-independent structures instead. In these market settings we also demonstrate the optimal contract that provides the given distribution to the consumer, and in the case of risk- averse investors we are able to propose two ways of improving the design of financial products. Finally we illustrate the theory with a few well-known securities and strategies e.g. dollar cost averaging, buy-and-hold investments and widely used portfolio insurance strategies. The second part of the dissertation considers the problem of finding the distribution of a sum of non- independent random variables. Such dependent sums appear quite often in insurance and finance, for instance in case of the aggregate claim distribution or loss distribution of an investment portfolio. An interesting avenue to cope with this problem consists in using so-called convex bounds, studied by Dhaene et al. (2002a, 2002b), who applied these to sums of log-normal random variables. In their papers they have shown how these convex bounds can be used to derive closed-form approximations for several of the risk measures of such a sum. In the dissertation we prove that unlike the log-normal case the construction of a convex lower bound in explicit form appears to be out of reach for general sums of log-elliptical risks and we show how we can construct stop-loss bounds and we use these to construct mean preserving approximations for general sums of log-elliptical distributions in explicit form. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished