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债券久期、免疫方法与凸性
一、久期及其计算
多年以来，专家们运用资产到期期限作为利率风险衡量指标。例如，30年期固定利率债券比1年期债券更具有利率敏感性。但是，人们已意识到期限只是提供的最后一笔现金流量的信息，并没有考虑到前期得到的现金流量（例如利息偿还）。通过计算持续期（久期）就可以解决这个问题。它是一个平均的到期期限，考虑了资产寿命早期所获得的现金流量因素。
有效持续期用公式表示则为：
tCt?tt?1(1?y)D?
Pn【例1】票面利率为10%，还有3年到期的债券。价格为95.2，当前利率为12%。求其持续期。
第0年 第1年 第2年 第3年 当前利率 95.2 10 10 110 12% 该债券的持续期（久期）由下列公式计算出来： 10?10??1?????2?1.12??1.122?持续期=
95.2110??????3?3?1.12????2.728年
持续期是按照贴现现金流量的权重来加权的平均年数（1年、2年、3年）。
简单地说，持续期代表的是资产的平均到期期限。在本例中，2.728年的持续期与3年比较接近，原因是在第3年得到一笔最大的现金流量110。
持续期与偿还期不是同一概念：偿还期是指金融工具的生命周期，即从其签订金融契约到契约终止的这段时间；持续期则反映了现金流量，比如利息的支付、部分本金的提前偿还等因素的时间价值。
对于那些分期付息的金融工具，其持续期对于那些分期付息的金融工具，其持续期总是短于偿还期。持续期与偿还期呈正相关关系，即偿还期越长、持续期越长；持续期与现金流量呈负相关关系，偿还期内金融工具的现金流量越大，持续期越短。
二、债券价格对利率变动的敏感程度
由金融工具的理论价格公式：P?Ct ?tt?1(1?y)n两边对利率求导，可得出金融工具现值（理论价格）对利率变动的敏感程度：
dPn?tCt1ntCt ?????t?1tdyt?1(1?y)1?yt?1(1?y)两边同时乘以
dy得 p1
tCt?tdydp1dyntCtt?1(1?y)=? ?????t1?yPP1?yPt?1(1?y)n=?D?dy 1?y=-D*·dy
其中D*即为修正久期 相应地，修正久期D=?*
dpdy?1，即修正久期可以看成等于债券价格对收益率一阶p导数的绝对值除以债券价格。后面，我们把债券的凸度 (C) 类似地定义为债券价格对收益率二阶导数除以价格。
持续期已经变成了一项测量资产的风险价值的非常有用的指标。有上式可知，资产和负债价格（请注意：在金融资产的场合，对于一方是资产，对于另一方就是负债，影响一方资产价格的因素也就是影响另一方负债价格的因素）的变动产生于二个因素：持续期和利率变动。
一旦你知道了一项资产的持续期，你就会很容易地计算出利率变动对资产价格的影响。从这里我们可以发现资产价格与利率变动负相关，利率上升资产价格下降，利率下降资产价格上升，持续期的长短放大了这种影响（利率变动引起价格变动的风险）。
【例2】有一6年期的公司债券（面额100元），票面利率8%，而市场要求的到期收益率也是8%，已知持续期D=4.993年。如果目前的到期收益率上升1个基本点（1%），此时公司债的价格会下跌0.0462%。
D??(1?i)tt?1ntCtP88881088?2?3?4?5?623456?1?8%???1?8%??1?8%??1?8%??1?8%??1?8%??????100100100100100100=0.074074+0.137174+0.190520+0.23521+0.272233+4.08350=4.993
dPdi0.01??D???4.993*??0.0462
?1?i?P1?8%公司债的价格现在是100*（1-0.0462）=95.38元。
三、免疫的基本含义
利率风险表现在两个方面：价格风险和再投资风险。价格风险是由于市场利率上升引起
债券价格下跌给债券投资者带来的资产损失；再投资风险是由于市场利率下降引起利息的再投资收入减少给债券投资者带来的收入损失。当市场利率上升时，债券投资者面临着资产损失和再投资收入增加；而当市场利率下降时，债券投资者面临着资产增加和再投资收入损失。因此，债券的价格风险和再投资风险有相互抵消的特性。正是基于这一抵消特性，产生了免疫的想法，并提出免疫策略（immunization strategy），用以规避利率变动给投资者带来的价格风险或再投资风险。
在诸多免疫策略中，被学术界重点关注和被投资界广泛应用的一类免疫策略是持续期配比策略（duration-matched strategy）。考虑一个每年付息一次的中长期附息债券，如果持有期小于一年，投资者面临的风险只有价格风险，没有再投资风险。随着持有期的增加，价格风险减少而再投资风险增加。如果持有到期，则投资者面临的风险只有再投资风险，没有价格
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风险。由于价格风险和再投资风险具有相互抵消的特性，于是存在一个适当的持有期，使得在该持有期下投资者的利率风险为零，我们将它称之为持续期（duration）。因此，持续期配比策略就是持有期等于持续期的投资策略。
风险（损失） 价格风险 再投资风险 0 D N 持有期
图1： 价格风险和再投资风险随持有期变化 对于债券投资者而言，如果利率下降，从短期看，债券价格将上涨，债券的短期投资者将会从利率下降中获取资本利得，反之，则会受损失。但从长期投资看，情况会相反，因为债券到期时价格一定等于面值，但利率下降导致了债券利息的再投资收益率下降，因而债券投资者在长期内的全部收益下降。
利率变动，在长期与短期出现相反的结果，意味着它们之间存在一个“中期”。 从“中期”看，投资者的收益基本不受利率变动的影响，就相当于投资一个期限与这个“中期”相等的贴现债券，在持有的\中期\内，其投资收益不受利率变动的影响。如果投资者建立的债券组合的久期等于这个“中期”，则可实现投资收益不受利率变动影响的目标，这就是债券投资组合管理中所通常采用的久期免疫策略。
当利率发生变化时，投资者面临两种风险，一为利率风险，即债券的价格会因利率上涨而下跌；二为再投资风险，即利息收入再投资会随着利率的上升而增加。两种风险方向相反，对债券价值的影响有互相抵消的作用。
免疫策略的目的就是通过持有债券至一定期限，利用两种风险互相抵消的作用来锁定投资收益率。通常的免疫策略是将债券持有到久期长度的期限，当长、短期利率平行变化时，则不论利率如何变动，到期时投资组合的价值将与预期的资产价值相同，而期末的实现报酬率也会等于目标报酬率。
四、免疫的案例
【案例3】某人3年后需要200万元资金，目前市场利率为8%。有三个方案解决这个问题。
方案1：如果有一个3年期债券，本金和利息再投资收益率都是8%，则现在投入200/1.083=158.77万元即可；
方案2：找到一个3年期的零息债券，其年收益率也为8%，则200万元的到期面额债券，现在的发行和购买价格都是200/1.083=158.77万元，购买即可；
方案3：方案1和2要么没有保证，要么不存在。目前只有收益率为8%，还有2年和5年到期的债券（面额都是100万元，票面利率分别为6%和8%，每年支付利息，到期还本），可以采取组合的方式。
怎么组合？
(一)先计算2年期债券和5年期债券的久期 2年期债券的久期=
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1066?1?8%??1??1?8%?2?2?0.05761024212+0.9423897631×2=1.9424 96.4334796.43347[
6106??96.43347，此为两年期债券的现值和卖价] 2?1?8%??1?8%?2年期债券的修正久期=1.9424/（1+0.08）=1.7985 5年期债券的久期
88810882345?????1?8%?1?8%?1?8%?1?8%?1?8%??1??2??3??4??5?4.3121 =
100100100100100[
8888108=100此为五年期债券的????2345?1?8%??1?8%??1?8%??1?8%??1?8%?现值和卖价]
5年期债券的修正久期=4.3121/（1+0.08）=3.9927
（二）再计算投资于2年期和5年期债券的权重，分别为w1和w2，解下面的方程组即可
1.9424w1+4.3121w2=3 w1+ w2=1
得w1=55.37%,w2=44.63% 若用修正久期得出 w1=0.4524 w2=0.5476
(三)最后将现在准备的158.77万元，分别按照该比例投资即可。2年期的债券投资87.910949万元，5年期的债券投资70.859051万元。即买面额为100万元的2年期债券87.910949/96.43347=0.9116227903张，买面额为100万元的5年期债券70.859051/100=0.70859张
若用修正久期得出的比例
买2年期债券158.77*0.4524=71.8275，即71.8275/96.43347=0.7448399399张面额100万债券
买5年期债券158.77*0.5476=86.9426，即86.9426/100=0.869246张面额为100万元的债券
这样，今后无论市场利率从现在的8%升降，都会因为债券价格和再投资收益率的相反变动而抵消，不影响3年后200万本利和目标的实现。
假设市场利率1年后升到9%和下跌到7%，我们看看投资3年后的本利和是多少？ 先看升到9%的情况
（1）1年后升到9%时，投资两年期债券3年的本利和
两年期债券第2年得利息6万元*0.7448399399=4.469039639万元 第2年的本利和=74.48399399+4.469039639=78.95303363万元
到第三年底，第1年的利息再投资2年和第2年的本利和再投资1年的本利和 4.469039639*1.092+78.95303363*1.09=91.36847265万元 （2）1年后升到9%时，投资五年期债券3年的本利和
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