The market for interest rate derivatives has in recent decades grown considerably and the need for proper valuation models has increased. Interest rate derivatives are instruments that in some way are contingent on interest rates such as bonds and swaps and most financial transactions are in some way exposed to interest rate risk. Interest rate derivatives are commonly used to hedge this risk. This study focuses on the Black Derman & Toy model and its capability of pricing interest rate derivatives. The purpose was to simulate the model numerically using daily Euro-Bunds and options data to identify if the model can generate accurate prices. A second purpose was to simplify the theory of building a short rate binomial tree, since existing theory explains this step in a complex way. The study concludes that the BDT model have difficulties valuing the extrinsic value of options with longer maturities, especially out-of-the money options.

O objetivo desta dissertação é desenvolver um modelo de gestão de risco de liquidez que flexibilize as principais simplificações geralmente realizadas pelas instituições financeiras na aplicação de testes de estresse para gerenciamento do risco de liquidez. Assim, esta pesquisa consiste em estimar um fluxo de caixa unificado de uma instituição sob diferentes cenários econômicos, testando se as volatilidades implícitas das opções são um bom indicador de mudanças significativas no mercado de capitais brasileiro, como quebras de correlações históricas e avaliando o efeito da utilização de um deslocamento não paralelo da Estrutura a Termo da Taxa de Juros na aplicação de um teste de estresse. Para alcançar os objetivos propostos, desenvolveu-se uma pesquisa exploratória através do método de estudo de casos. Para isto, este trabalho utilizou um modelo de análise fatorial para avaliar os movimentos da estrutura a termo da taxa de juros brasileira, além de uma ferramenta prática para capturar as informações fornecidas pela volatilidade implícita e uma matriz de correlação entre as variáveis do cenário econômico utilizado para o teste de estresse. Concluiu-se que: i) a realização de um ajuste no cenário econômico em função da matriz de correlação de suas variáveis contribui para a coerência desse teste com seu contexto econômico, sensibilizando significativamente os valores dos fluxos de caixa futuros das instituições financeiras; ii) os resultados da análise fatorial indicam que a aplicação de um deslocamento não paralelo da ETTJ tem pouca importância prática para a melhoria da coerência dos testes de estresse, em função da grande concentração de poder explicativo da sua variabilidade em torno do fator nível e do baixo poder explicativo dos fatores inclinação e curvatura, principalmente nos vértices iniciais; iii) a volatilidade implícita pode ser utilizada como um proxy da volatilidade futura, apesar das suas limitações. Com a aplicação do modelo em uma instituição financeira, foi sugerido um grid de decisão a ser utilizado no gerenciamento do risco de liquidez. / The aim of this dissertation is to develop a framework for liquidity risk management that relaxes the main simplifications made by financial institutions when using stress tests to manage their liquidity risk. This research consists of an estimatate of a financial institution cash flow under different scenarios, testing if option´s implied volatilities are a good proxy for significant future changes in the brazilian capital market (like historical correlations shifts) and evaluating the use of a non-parallel yield curve shift for the stress test process. To reach the desired objectives, it was developed an exploratory research through the study case method. This work, therefore, uses a factor analysis model to evaluate the Brazilian yield curve term structure movements, a practical tool to capture the information provided by implied volatility and a correlation matrix among the scenario variables used for stress testing. The conclusions were: i) the correlation adjusted scenario adds coherence to the stress test process; ii) a non-parallel yield curve shift adds little coherence, because most of its variance can be explained by the factor level and only a few can be explained by the factors slope and curvature; iii) the option´s implied volatility can be used as a proxy for the future volatility. After the use of this model in a financial instituition cash flow, a decision grid was developed to be used in the liquidity risk management.

Avaliamos as previsões fora da amostra da curva de juros geradas por modelos de redes neurais artificiais e as comparamos com os modelos tradicionalmente usados para este fim. A curva de juros foi segmentada em três regiões distintas e para cada uma dessas regiões e horizontes de previsão, foram estimados duas classes de modelos de redes neurais (modelos dinâmicos e modelos estáticos), totalizando 198 modelos estimados. Afim de verificar a significância estatística das previsões dos modelos de RNA em relação aos outros modelos, foi realizado o teste Diebold-Mariano. Os resultados mostram que em média, os modelos estimados através de RNA conseguiram superar as previsões realizadas pelo random walk em todos os horizontes de previsão, sendo essas previsões em torno de 2% e 5% melhores para os horizontes de 1 dia e 1 semana a frente, e de 12% e 7% melhores para os horizontes mais longos, de 1 mês e 3 meses. Além disso, apresentou previsões em torno de 15% e 10% melhores que o modelo de NS para os horizontes de 1 mês e 3 meses a frente. Concluimos que os modelos de redes neurais são capazes de realizar previsões superiores para todos os horizontes testados, principalmente para região de curto prazo da curva, com destaque especial para as previsões com horizontes de 1 dia e 1 semana a frente. / We evaluate the out of sample forecasts of the yield curve generated by artificial neural network models and compare them with the models traditionally used for this purpose. The yield curve was segmented into three distinct regions and for each region and forecast horizons, we estimated two classes of neural network models (dynamic models and static models), totaling 198 models estimated. In order to check the statistical significance of the model predictions of RNA compared to other models, was performed the Diebold-Mariano’s test. The results show that on average, the models estimated using RNA overcame the predictions made by the random walk at all forecast horizons, and these forecasts around 2% and 5% better for horizons of 1 day and 1 week forward and 12% and 7% better for longer horizons, 1 month and 3 months. Moreover, forecasts showed around 15% and 10% better than the NS model for horizons of 1 month and 3 months ahead. We conclude that the neural network models are capable of superior forecasts for all horizons tested, especially for short-term region of the curve, with particular attention to the forecasts with horizons of 1 day and 1 week ahead.

O objetivo desta dissertação é desenvolver um modelo de gestão de risco de liquidez que flexibilize as principais simplificações geralmente realizadas pelas instituições financeiras na aplicação de testes de estresse para gerenciamento do risco de liquidez. Assim, esta pesquisa consiste em estimar um fluxo de caixa unificado de uma instituição sob diferentes cenários econômicos, testando se as volatilidades implícitas das opções são um bom indicador de mudanças significativas no mercado de capitais brasileiro, como quebras de correlações históricas e avaliando o efeito da utilização de um deslocamento não paralelo da Estrutura a Termo da Taxa de Juros na aplicação de um teste de estresse. Para alcançar os objetivos propostos, desenvolveu-se uma pesquisa exploratória através do método de estudo de casos. Para isto, este trabalho utilizou um modelo de análise fatorial para avaliar os movimentos da estrutura a termo da taxa de juros brasileira, além de uma ferramenta prática para capturar as informações fornecidas pela volatilidade implícita e uma matriz de correlação entre as variáveis do cenário econômico utilizado para o teste de estresse. Concluiu-se que: i) a realização de um ajuste no cenário econômico em função da matriz de correlação de suas variáveis contribui para a coerência desse teste com seu contexto econômico, sensibilizando significativamente os valores dos fluxos de caixa futuros das instituições financeiras; ii) os resultados da análise fatorial indicam que a aplicação de um deslocamento não paralelo da ETTJ tem pouca importância prática para a melhoria da coerência dos testes de estresse, em função da grande concentração de poder explicativo da sua variabilidade em torno do fator nível e do baixo poder explicativo dos fatores inclinação e curvatura, principalmente nos vértices iniciais; iii) a volatilidade implícita pode ser utilizada como um proxy da volatilidade futura, apesar das suas limitações. Com a aplicação do modelo em uma instituição financeira, foi sugerido um grid de decisão a ser utilizado no gerenciamento do risco de liquidez. / The aim of this dissertation is to develop a framework for liquidity risk management that relaxes the main simplifications made by financial institutions when using stress tests to manage their liquidity risk. This research consists of an estimatate of a financial institution cash flow under different scenarios, testing if option´s implied volatilities are a good proxy for significant future changes in the brazilian capital market (like historical correlations shifts) and evaluating the use of a non-parallel yield curve shift for the stress test process. To reach the desired objectives, it was developed an exploratory research through the study case method. This work, therefore, uses a factor analysis model to evaluate the Brazilian yield curve term structure movements, a practical tool to capture the information provided by implied volatility and a correlation matrix among the scenario variables used for stress testing. The conclusions were: i) the correlation adjusted scenario adds coherence to the stress test process; ii) a non-parallel yield curve shift adds little coherence, because most of its variance can be explained by the factor level and only a few can be explained by the factors slope and curvature; iii) the option´s implied volatility can be used as a proxy for the future volatility. After the use of this model in a financial instituition cash flow, a decision grid was developed to be used in the liquidity risk management.

Avaliamos as previsões fora da amostra da curva de juros geradas por modelos de redes neurais artificiais e as comparamos com os modelos tradicionalmente usados para este fim. A curva de juros foi segmentada em três regiões distintas e para cada uma dessas regiões e horizontes de previsão, foram estimados duas classes de modelos de redes neurais (modelos dinâmicos e modelos estáticos), totalizando 198 modelos estimados. Afim de verificar a significância estatística das previsões dos modelos de RNA em relação aos outros modelos, foi realizado o teste Diebold-Mariano. Os resultados mostram que em média, os modelos estimados através de RNA conseguiram superar as previsões realizadas pelo random walk em todos os horizontes de previsão, sendo essas previsões em torno de 2% e 5% melhores para os horizontes de 1 dia e 1 semana a frente, e de 12% e 7% melhores para os horizontes mais longos, de 1 mês e 3 meses. Além disso, apresentou previsões em torno de 15% e 10% melhores que o modelo de NS para os horizontes de 1 mês e 3 meses a frente. Concluimos que os modelos de redes neurais são capazes de realizar previsões superiores para todos os horizontes testados, principalmente para região de curto prazo da curva, com destaque especial para as previsões com horizontes de 1 dia e 1 semana a frente. / We evaluate the out of sample forecasts of the yield curve generated by artificial neural network models and compare them with the models traditionally used for this purpose. The yield curve was segmented into three distinct regions and for each region and forecast horizons, we estimated two classes of neural network models (dynamic models and static models), totaling 198 models estimated. In order to check the statistical significance of the model predictions of RNA compared to other models, was performed the Diebold-Mariano’s test. The results show that on average, the models estimated using RNA overcame the predictions made by the random walk at all forecast horizons, and these forecasts around 2% and 5% better for horizons of 1 day and 1 week forward and 12% and 7% better for longer horizons, 1 month and 3 months. Moreover, forecasts showed around 15% and 10% better than the NS model for horizons of 1 month and 3 months ahead. We conclude that the neural network models are capable of superior forecasts for all horizons tested, especially for short-term region of the curve, with particular attention to the forecasts with horizons of 1 day and 1 week ahead.

O objetivo desta dissertação é desenvolver um modelo de gestão de risco de liquidez que flexibilize as principais simplificações geralmente realizadas pelas instituições financeiras na aplicação de testes de estresse para gerenciamento do risco de liquidez. Assim, esta pesquisa consiste em estimar um fluxo de caixa unificado de uma instituição sob diferentes cenários econômicos, testando se as volatilidades implícitas das opções são um bom indicador de mudanças significativas no mercado de capitais brasileiro, como quebras de correlações históricas e avaliando o efeito da utilização de um deslocamento não paralelo da Estrutura a Termo da Taxa de Juros na aplicação de um teste de estresse. Para alcançar os objetivos propostos, desenvolveu-se uma pesquisa exploratória através do método de estudo de casos. Para isto, este trabalho utilizou um modelo de análise fatorial para avaliar os movimentos da estrutura a termo da taxa de juros brasileira, além de uma ferramenta prática para capturar as informações fornecidas pela volatilidade implícita e uma matriz de correlação entre as variáveis do cenário econômico utilizado para o teste de estresse. Concluiu-se que: i) a realização de um ajuste no cenário econômico em função da matriz de correlação de suas variáveis contribui para a coerência desse teste com seu contexto econômico, sensibilizando significativamente os valores dos fluxos de caixa futuros das instituições financeiras; ii) os resultados da análise fatorial indicam que a aplicação de um deslocamento não paralelo da ETTJ tem pouca importância prática para a melhoria da coerência dos testes de estresse, em função da grande concentração de poder explicativo da sua variabilidade em torno do fator nível e do baixo poder explicativo dos fatores inclinação e curvatura, principalmente nos vértices iniciais; iii) a volatilidade implícita pode ser utilizada como um proxy da volatilidade futura, apesar das suas limitações. Com a aplicação do modelo em uma instituição financeira, foi sugerido um grid de decisão a ser utilizado no gerenciamento do risco de liquidez. / The aim of this dissertation is to develop a framework for liquidity risk management that relaxes the main simplifications made by financial institutions when using stress tests to manage their liquidity risk. This research consists of an estimatate of a financial institution cash flow under different scenarios, testing if option´s implied volatilities are a good proxy for significant future changes in the brazilian capital market (like historical correlations shifts) and evaluating the use of a non-parallel yield curve shift for the stress test process. To reach the desired objectives, it was developed an exploratory research through the study case method. This work, therefore, uses a factor analysis model to evaluate the Brazilian yield curve term structure movements, a practical tool to capture the information provided by implied volatility and a correlation matrix among the scenario variables used for stress testing. The conclusions were: i) the correlation adjusted scenario adds coherence to the stress test process; ii) a non-parallel yield curve shift adds little coherence, because most of its variance can be explained by the factor level and only a few can be explained by the factors slope and curvature; iii) the option´s implied volatility can be used as a proxy for the future volatility. After the use of this model in a financial instituition cash flow, a decision grid was developed to be used in the liquidity risk management.

Avaliamos as previsões fora da amostra da curva de juros geradas por modelos de redes neurais artificiais e as comparamos com os modelos tradicionalmente usados para este fim. A curva de juros foi segmentada em três regiões distintas e para cada uma dessas regiões e horizontes de previsão, foram estimados duas classes de modelos de redes neurais (modelos dinâmicos e modelos estáticos), totalizando 198 modelos estimados. Afim de verificar a significância estatística das previsões dos modelos de RNA em relação aos outros modelos, foi realizado o teste Diebold-Mariano. Os resultados mostram que em média, os modelos estimados através de RNA conseguiram superar as previsões realizadas pelo random walk em todos os horizontes de previsão, sendo essas previsões em torno de 2% e 5% melhores para os horizontes de 1 dia e 1 semana a frente, e de 12% e 7% melhores para os horizontes mais longos, de 1 mês e 3 meses. Além disso, apresentou previsões em torno de 15% e 10% melhores que o modelo de NS para os horizontes de 1 mês e 3 meses a frente. Concluimos que os modelos de redes neurais são capazes de realizar previsões superiores para todos os horizontes testados, principalmente para região de curto prazo da curva, com destaque especial para as previsões com horizontes de 1 dia e 1 semana a frente. / We evaluate the out of sample forecasts of the yield curve generated by artificial neural network models and compare them with the models traditionally used for this purpose. The yield curve was segmented into three distinct regions and for each region and forecast horizons, we estimated two classes of neural network models (dynamic models and static models), totaling 198 models estimated. In order to check the statistical significance of the model predictions of RNA compared to other models, was performed the Diebold-Mariano’s test. The results show that on average, the models estimated using RNA overcame the predictions made by the random walk at all forecast horizons, and these forecasts around 2% and 5% better for horizons of 1 day and 1 week forward and 12% and 7% better for longer horizons, 1 month and 3 months. Moreover, forecasts showed around 15% and 10% better than the NS model for horizons of 1 month and 3 months ahead. We conclude that the neural network models are capable of superior forecasts for all horizons tested, especially for short-term region of the curve, with particular attention to the forecasts with horizons of 1 day and 1 week ahead.

Submitted by Filippe Santa Fé (fsantafe@gmail.com) on 2013-07-31T22:49:28Z No. of bitstreams: 1 Poder_preditivo_versao_final.pdf: 1657453 bytes, checksum: 6504132a61068c66a84f8b59fd5518ae (MD5) / Approved for entry into archive by Suzinei Teles Garcia Garcia (suzinei.garcia@fgv.br) on 2013-08-01T17:31:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Poder_preditivo_versao_final.pdf: 1657453 bytes, checksum: 6504132a61068c66a84f8b59fd5518ae (MD5) / Made available in DSpace on 2013-08-01T17:32:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Poder_preditivo_versao_final.pdf: 1657453 bytes, checksum: 6504132a61068c66a84f8b59fd5518ae (MD5) Previous issue date: 2013-07-03 / Based on the methodology idealized by Frankel and Lown (1994), developed with the intent to perfect the one used by Mishkin (1990a, 1990b) by allowing, as opposed to that one, the long term real interest rate to vary, this paper intends to verify the existence, as far as brazilian data is concerned, of the empirical evidence already found in countries such as the United States of America and German regarding the predictive power of the slope of the yield curve on the future trajectory for inflation data. The marginal changes carried on by Frankel and Low are important because they allow the final results to be interepreted within a context that is more in line with reality, that is, where monetary policy decisions have the capability to influence the behavior of the long term interest rate for a given economy. This paper will assess, for the period between january 2003 and january 2013, the predictive power exhibited by a variety of indicators whose task is to measure the slope of the yield curve when faced with data for the brazilian consumer price índex (IPCA). In a nutshell, it is found that, in line with what is reported in the international literature, there is evidence that the several measures used to depict the slope cointain information about the future variation of inflation. Despite the fact that some measures perform this task better than others, this characteristic is common to all, regardless of the way inflation data is presented in, i.e. with or without seasonal adjustments, and also regardless of the way in which intereste rates variables are represented. / Com base em uma metodologia desenvolvida por Frankel e Lown (1994), que surge para aperfeiçoar o arcabouço utilizado por Mishkin (1990a,1990b) ao permitir, em contraposição a este, a variação ao longo do tempo da taxa de juros real de longo prazo de uma economia, o presente trabalho se propõe a verificar o existência, para dados brasileiros, de evidências empíricas que suportem a aceitação da hipótese de que a estrutura a termo da curva de juros possui informações que auxiliam na previsão da trajetória futura da inflação, característica já encontrada em dados de algumas economias desenvolvidas, como Estados Unidos e Alemanha. A modificação marginal implementada por Frankel e Lown é importante porque permite que os resultados finais sejam interpretados dentro de um contexto teórico mais próximo da realidade, isto é, onde as decisões de política monetária são capazes de influenciar a variável acima mencionada. Analisa-se, para o período de janeiro de 2003 a janeiro de 2013, o poder explicativo que diversas medidas de inclinação da curva de juros local têm sobre a variação futura do índice de preços ao consumidor ampliado (IPCA), o mais importante da economia brasileira. Em linhas gerais, encontramos que, em consonância com a experiência internacional, independente de tratarmos os dados na forma com ou sem ajustes sazonais, ou de tratar as variáveis relativas à taxa de juros como logaritmo de um fator mais suas taxas ou de apresentá-las em seu próprio nível, existem evidências empíricas que indicam a existência de poder preditivo desta variável explicativa sobre a referida variável dependente, ou ao menos tornam difícil rejeitar, em um primeiro momento, esta hipótese inicial.

Esse trabalho propõe estudar o grau de integração da estrutura a termo da taxa de juros com o mercado global e regional nos países da América Latina. Modelos de fatores dinâmicos foram usados para extrair os fatores globais, regionais e idiossincráticos da estrutura a termo como em Diebold, Li e Yue (2008) e Bae e Kim (2011). Foi encontrado que a estrutura a termo da taxa de juros da América Latina é integrada ao mercado global além de existir uma integração regional entre os países. Esse resultado é robusto ao fazer análises de subpériodos. No entanto, o proporção de variância explicada por cada fator varia conforme mudamos a amostra analisada. Essa variação pode ser consequência do período pós-crise e das politicas monetárias realizadas pelos principais Bancos Centrais no período. Ademais, a curva de juros do Brasil parece ter sido pouca influenciada por fatores globais pois o país apresentava condições macroeconômicas diferentes do restante do mundo. / In this work we propose to study the degree of integration of the term structure of interest rate of Latin America countries with global and regional markets. Using dynamic factor models as Diebold, Li e Yue (2008) and Bae e Kim (2011) to extract the global, regional and country specific factors we found that the term structure of interest rates of Latin America countries is integrated with global and regional markets. This result is robust studying different sample periods. However, the proportion of variance explained by those factors change when the sample periods change. This variation in the proportion of variance can be understood as consequence of the post crises period and the unconventional monetary policy that followed. Brazil term structure doesn\'t seem to be affected to global components. We interpret this last result as being a consequence of the different economic cycle that the country had comparing to the rest of the world.

A solução da maioria dos problemas práticos enfrentados por administradores financeiros passa pela identificação prévia do custo de oportunidade para investimentos de diferentes prazos e riscos. Este trabalho busca, no conjunto de seus capítulos, realizar uma avaliação crítica das propriedades da estrutura temporal de taxas de juros em reais e de sua utilização como variável exógena fundamental na análise financeira. Sem a pretensão de esgotar qualquer dos temas abordados, procurou-se estabelecer a curva de juros para investimentos livres de riscos em moeda nacional e, através de um conjunto de testes empíricos e observações informais de séries de dados de mercado, identificar peculiaridades que possam invalidar a implementação no Brasil de modelos desenvolvidos no contexto internacional. Dados os aspectos característicos do mercado doméstico evidenciados nos estudos, foram apresentados modelos explicativos tanto para a formação das taxas prefixadas de período quanto para a determinação da remuneração de operações financeiras indexadas à taxa referencial TR. / The solution to most of the problems facing financial managers requires prior identification of the cost of money for different maturities and risks. This paper aims, in its overall content, to examine the Brazilian currency yield curve’s properties and its supporting role in financial analysis. With no intention of exhausting any of the tackled subjects, the Real risk-free term structure was defined and a set of empirical tests performed to identify, with the support of additional data observation, local market’s peculiarities that might prevent international models from being accurately applied in Brazil. Given the domestic market’s distinguishing features emphasized in the studies, models were proposed to explain how short term interest rates are determined in the marketplace for derivatives, and to allow the pricing of financial instruments indexed to the so called TR benchmark (Taxa Referencial).