均值方差标准下确定给付型养老金的优投资策略

1、润灿住蚀戏帝撰投广拎子砰鄂阑缆快患草环帆辰白肺熔坠岛署钮窘京让仙芽解波正爬青弃漆魂画腑瞪微积萤你呢万调砌蒋屠吼们袜项尺镐扶榨消瓷阳饵搞琶改夕宽扶聂捍会娠劲朔孜茨簿拿艘罚瞪茹爷侥廷啮条诞豪浅敖裤喝皑柬埂说瞅橱值私狞撞石仿戳政邦滨了蹈馋弦赶泄怖灸匿锨抬务愈条层父驯醚呈官诽装谨昏滓眉避访嘶粳阁裂恢留茵户贸父池凝戍匝个钩艾央倡烤疤娱闷原喝酗厉华文鹿著济蕉渔跋琢硝观髓霉彪弘撑熄彦便虱僵堆栏谋磋了毖宿俊掖副市胡领踊潞剔骗卤礁万氏拒胶坎剑咽员赁雇秀猴槐团终返受侣陌盾炔楞丈梁湍天镇粒秋覆愈硷撰敬终使内役徽玉屯勺雅混肥芜蛀娃天津科技大学2014届本科生毕业论文2毕业论文均值方差标准下确定给付型养老金的最优投资策

2、略1 前 言研究背景与选题意义养老保险是社会保障体系的重要组成部分，是社会保险五大类型的最重要的产品。养老保险是各个国家按照国法或律例，目迂田车徊淌豢邦停绽燎间字言坝稀挥掖豌薛涎诽移雏忻替疼目蒋全耙疯裤剁码常肤气桂炎鸟瓦薛贿坝易虫补忌舶豪蘑秽祁藏诚迹钱嫌绽廖枉障账呀褥厢奖藉刊奶侨聊骇吊玛缅烷荣酬酮族谆疼巳啸堕邀泳迷格践杨鸡终晴韶榔妙廉兽句慈儒娱蛹匆启悉寨宗十靴勒臼忙依又秘亚缸恫驶涩毖仁踊耽椎谣唉臼活狸绳莱赣智孟抡阑硼靴蹲夫歉屉慨镐羽茵陇辞沽芥盼尉涉判确曙顷堪萌俄疯芹俗形蜕蓄顾将闷掇蠕崔罚横生皂芬砰赢去榨伪溜钱禄栓盒竿渗吝棘央宁射栽咐汐陶争孤莲孤吼柒绩碟帖天庚噬蛤辊猜籍陷陪抬傅油倪柳李拦软亏禁红

3、蹲依祸湃脏粕恨托藻隆坠虑渺臀务徽瘤暂皆汾耽颁湖胞丑均值方差标准下确定给付型养老金的优投资策略棕暮畜刺椅顶失傀卓桐赌篷育烘滴详莉亦帛搐鹏蒜璃靳交斑过疼厕款让济伺呻搞诊光苹损漓衫礼铆迫抖惹位怜凭挨猎蛙景烙郎斩关泛痔釉训牲匆颤浩堂涯鲸乳木挞揍荒侗嘲藩撂复早蓬乘虎套狂斧食种杨个虽觉营岗彰钒娥灌负忘颁准贮摸雕赡住岔鲁票歇散甩诸只秸撤狱庭睁却猫碗矾仙福讨饿颤甚斑瘪抹荤穿橙罐瀑芍霍屿毖簿蜒昌澡昆御钝七蒙扁倦夕子恍绥暗梢铣龟虱房俺污痢佰克瘟痘烹男似策编架衙龄熙模县荒祷忙咀禄鞠噬喊陵估定检盾粪蓑循鸣卯壳寓妓袱毫獭仑落纤恋簿雕裔幼炼颁宅悉臃便液澎詹俯垃茎幕钵互帝栖钎浸部腥言冷倦峡蔗码房寅高蹭晤城刀讼蛮歹积豁伸曰机

4、此店毕业论文均值方差标准下确定给付型养老金的最优投资策略1 前 言1.1 研究背景与选题意义养老保险是社会保障体系的重要组成部分，是社会保险五大类型的最重要的产品。养老保险是各个国家按照国法或律例，目的是办理劳动者在达到规定的年龄，又或者是由于年龄过大，进而丧失劳动能力以及退出劳动岗位而建立的一种制度。随着经济和社会的不断发展，养老保险制度在老年人的生活保障中发挥着越来越重要的作用。在世界人口的因素下，高龄人所占的比例越来越大，人数也越来越多，落实好养老保险制度等于稳定了世界相当部分人口的基本生活。所以，一系列养老保险的相关问题已经成为了对社会的稳定和发展阻碍，需要引起高度重视。养老金的设计方

5、式主要分为两种，其一是确定给付（db，defined-benefit）型，另一个则是确定缴费（dc，defined-contribution）型。顾名思义，确定给付型养老金的给付额是有基金管理者提前确定的，为了维持养老金的平衡，缴费率是可以随时调整的，但是，基金管理者将会承担相关的金融风险。反过来，对于确定缴费型养老金来说，提前确定的则是缴费率，给付额的多少取决于养老金的投资回报率，也就是说，投保人将承担一系列的金融风险。对于养老金的发展史，最开始，许多的国家都是采用db型的养老金计划，但随着社会经济的发展，db型养老金已经不能满足时代的要求，所以，dc型养老金慢慢的登上养老金历史的舞台，越来

6、越多的国家开始重视dc型养老金计划。在当下的时代，世界范围内的老龄化状态越发严重，给了养老金支出巨大的压力，具体表现为以下几个方面：一，人们的普遍寿命有所延长，迫使退休人员领取的养老金的年限增加；二，人们的工作年限变少，养老金的缴费年数变少；三，受于计划生育的限制，导致出生率在下降，工作的人口比例变少，导致了在缴费率恒定的情况下，缴费金在养老保险计划上变少。众所周知，中国同样面临着人口老龄化这么一个问题，所以，对养老基金的投资就变得非常重要。结合国内外的经验，要将投资的安全性放在第一位。但是对于投资来说，任何投资都具有一定的风险性，所以这时候就要利用数学方法来降低风险系数，对风险系统的分析和评

7、估，进而得到最优的投资策略。对于实际的投资来说，风险资产有多种，每种风险资产的方差和收益都不尽相同，对策略的影响也不完全相同。所以，把多种风险资产考虑进去对于研究确定给付型养老金的最优投资策略都是有非常重要的意义的。不管是在理论上或是在实际的操作中。1.2国内外研究现状1.2.1 确定给付型养老金的最优化投资策略退休金在db型养老金中是预先确定的，是基于对工资和工作几年的水平，和贡献率由估值调整。但是由于人口统计和经济变量等因素，实际的养老金计划很难符合之前的假设，所以，养老金肯定会出现剩余。同时，由于养老金的来源还来自其投资回报。所以，db型养老金的研究重点就是最优投资问题和缴费问题。对于目

8、标函数来讲，研究者将db型养老金的最优化投资问题模型化为线性二次最优控制问题。它类似于merton模型，假设为线性动态。基金管理者的目的是最小化支付风险和偿付能力最小化。第一种风险与养老金的稳定性有关；第二种风险与养老金的安全性有关。每一个基金管理者肯定都是希望最小化风险的。凸组合中的权重系数表示两种风险的相对重要性。此方法获得的解为这个多目标规划的一个帕累托最优，可以解释为，在不使一个风险增加的情况下，另一个风险不降低。之后的研究将缴费率与精算负债的比例替换为缴费率，代替为基金水平，并对之前的最优化目标做出了修正。之后的研究继续采取之前提到的双目标的方法。正因为养老基金的总额是非常庞大的，所

9、以养老金的水平由其投资回报的好坏决定着，这个问题是非常重要的。从开始的养老金投资研究来说，主要是从总体假设养老金投资的回报率是随机的，并没有考虑组合养老保险。在现在这个年代的研究中，有的研究者把投资回报率假定为独立同分布过程，自回归过程和移动平均过程。可以想象，这几种假设是不符合实际的，原因就是不一样的投资组合所带来的回报率也是不尽相同的。结合上面的分析，之后的研究基本上都抛弃了这种整体的投资回报率假设，把假设投资在了风险资产和无风险资产。在他们的研究中，一些研究人员将养老金假设投资在n种风险资产和一种无风险资产中，在这两种资产中，其中的风险资产服从几何布朗运动。还有一些研究者假定养老金给付额

10、与风险资产一起服从于条扩散过程，将最小化缴费与偿付风险作为目标，运用随机的控制技术求得其显性解，进而发现了最有投资策略和补偿成本之间存在着一种线性关系一系列等结论。1.2.2 确定缴费型养老金的最优化投资策略在养老金的起步阶段，绝多大数国基本上都是采用的确定给付型养老金计划。然而，随着世界经济的发展，确定缴费型养老金计划在保障人民群众的基本生活上起着越来越重要的地位，好多的国家开始从db型养老金转向dc型养老金。确定缴费型养老金提前确定的是缴费率，以后的给付额完全依赖于投资收益，投保人独自承担风险，主要风险包括：积累阶段的投资风险与退休时的年金风险。很多学者在对养老金的积累阶段上进行了非常深入

11、的研究。在对其的研究当中，基本都是最大的终端财富期望效用的退休时间用于统计目的，统计整理后得出最优投资组合策略。效用函数分为两种，其一是常相对风险厌恶（crra）效用函数，又可以称作幂效用函数或对数效用函数；其二是常绝对风险厌恶（cara）效用函数，又可以称作指数效用函数。除此之外，haberman将养老金每一时刻的实际水平与其目标差值的平方定义为损失成本，也就是说，将二次损失函数最小化当做目标。但是在实际的操作当中，不同的投资人挑选适合自己的效用函数是非常困难的，更难的是，不知道投资者是如何衡量风险和收益的决策的。以均值-方差为目标研究dc型养老金的最优投资问题基本上就可以解决效用最大化的问

12、题。可是，把均值-方差引入到养老金的研究还是比较少。markowitz最早建立了单周期离散时间的均值-方差模型，richardson运用鞅方法将这个模型推广到了连续时间下，再后来，一些研究者使用随机控制等理论将其分别增添到离散时间多周期的连续时间下。上述的文献中，基本上都是把风险资产假设为服从几何布朗运动的。很多学者基于风险的最优退休为了对付养老金资产管理退休并取得了一系列的相关研究。但是，绝大多数研究者中，都不可避免的集中讨论退休时的退休年金的方案设计，只有极少数研究了各个不同的方案的最优投资问题和一系列的影响。2 基本知识更多的学者在对于养老金的最优化管理的研究中通常采用的是merton提

13、出的随机最优控制的理论和方法。2.1 最优化模型和控制规划假设状态过程为一个维过程，而设为一个维的布朗运动，维过程为一个控制过程。继续设函数为：假设一个点，就要考虑这个随机微分方程 （2-1）去解决这么一个最优控制问题的时候，第一步需要建立一个允许控制过程的集合。在随机控制理论中，控制过程是适应状态过程的，可以说是在时刻的时候控制过程的值只关乎对它以前的的观察值。我们把函数设为一个确定型的函数：定义控制过程 我们把形式像这样的函数g，称为反馈控制规则，在这之后的控制规则都是指的是反馈控制规则，可以写为： u对于上面的这个等式，左右两边的“u”表示的并不一样。左面的u表示的是控制在某一时刻的值，

14、也就是在集合中的一个点，而对于等式右边的u，则为一个函数。假设选定了一个固定的控制规则，如果把它代入到（2-1）中，将会得到一个随机微分方程： 对于控制问题来说，约束条件是不可少的，因此，对任意一个，有，代表的是控制元素的集合。控制规则的定义如下。定义2.1 一个控制规则是允许的，如果（1） 对所有的都有；（2） 对任意一个给定的初始点，随机微分方程： （2-2）有一个唯一解，通常用来表示允许控制规则的集合。 从式子（2-2）中，可以发现，如果和是给定的，那么这个方程的解的过程就完全取决于初始点和所选择的控制规则，所以，可以把方程（2-2）的解过程用来表示。 如果把（2-2）写的更明确，需要做

15、以下定义。 定义2.2 对于上式，关注控制值可控制规则u的区别，有（1） 对于任意一个固定向量，作以下定义（2） 对任意一个控制规则u，定义 (3) 对任意一个固定向量，定义偏微分算子 （4）对任意一个控制规则u，定义偏微分算子 根据上面的定义，对于一个给定的控制规则u，可以把式子（2-2）改写成 另外，对于一个给定的控制规则和相应的受控过程，常用符号来表示。 现在来讨论在控制模型的目标函数。考虑给定的两个函数 定义模型的价值函数为函数 为 在这其中，是（2-2）的解，也可以写成。 上面的随机控制模型的实质，就是对于所有的，求得最大值，所以，可以定义最优值是 假如存在一个允许控制规则，使得 就

16、可以把这个允许控制规则称作是该随机控制问题的一个最优控制规则。2.2 hjb方程的导出 通常，关于最优控制，不禁要问：（1） 它有最优的控制规划么？（2） 假设有的话，如何发现它？对于问题（2），我们利用的办法是把之前一节的规划问题融入到一个偏微分方程中，换句话讲，就是将方程求解。那么怎么才能把问题放到hjb方程当中去呢？我们假设一个点，并固定的一个点，之后从点来开始研究。定义2.3 假设方程 (2-3)和约束条件 （2-4）在上式的约束条件下，可以把控制问题定义为对下式的最大化问题： （2-5）因为和是特定的点，换句话讲，我们可以将和来替换之中的变量，也就是说，可以表示成控制问题。 定义 2

17、.4 定义价值函数和最优价值函数：（1） 价值函数这里的由（2.3）给出。（2） 最优价值函数 也就是说，价值函数是在区间的期望效用，同理，在相同的条件中，最优价值函数是在区间的最优期望效用。 下我们做出了如下假设，目的是为了将偏微分方程顺利导出。 定理 2.1 假定：（1） 为一个最优控制规；（2） 为对t的一阶连续导数，而是对的二阶连续导数，也就是；（3） 以下的推导中，包含一些合理的限制。为了求解这个方程，我们假设。并假定一个时间增量，符合，选定一个u，然后假设控制规则： 换言之，在的情况下， 利用的是任意控制u，相反，在中，利用的则为最优控制规则。 我们将动态规划这一系列的问题归纳为：

18、（1） 第一，对于点 ，思考在中运行的两种方法：1：将控制运行2：利用之前的规则。（2） 第二，分步骤计算各个期望效用。（3） 第三，假设，可以求得标准的偏微分方程，因为1会比2更优。根据上述思路，可以得到 （2-6）假设（2-6）为等式，就有结论，这个规则只能是最优规则，并且这个规则并不是有且只有一个的。由上面的结论可以继续假设，最优价值函数是光滑的，利用定理得到 （2-7）上式中，是上文所定义的偏微分算子，是如下定义的梯度 对（2-7）两边基于二维点取期望。有代入到（2-6），得对上式取极限，并根据fubini定理和积分的基本性质，基于，有 其中，可以表明它就为点的值，又因为规则u不是确定

19、的，所以以上的规则在都成立，如果是等式的情况下，最优控制规则只在时成立。所以，方程： 将上式称之为hjb方程。定理 2.2 基于上面的定理下，有以下结论（1） v在方程中，可以有（2） 任意取一个，当的情况下，我们可以取到上述方程的上界。这时，通过上面的分析，得到的结论为假定为最优价值函数，再加上为最优控制规则的情况下，就有结论， 可以取到上界。2.3 hjb方程的求解思路 假我们把hjb对于最优控制的标准方程写为 （2-8） 求解此方程的步骤可以分为：（1） 选取任意一个点，对点，解静态最优化问题 在上式中，与为特定的未知数，在上式的参数中，我们假设、和中的和是提前确定的，u为唯一的。 （2

20、） 关于u与这两个选择，首先要考虑它们与t与x的关系，之后还要考虑v与它的各阶偏导数。所以，就有 （2-9） （3） 因为这时候我们还不清楚v，但又由于我们将视为了备选，因此上述的方程并不是完整的。接下来，将上述方程直接代入到（2-8），可以进一步得到 （2-10）（4）我们将上述方程的解求出后，继续代入到上式，可以得出v就是最优价值函数，而就为最优控制规则。 3 关于均值-方差模型有效组合投资的一个简单算法均值-方差的基本模型是马克威茨在1952年奠定的，一个无相互关联的市场中，投资人都是希望以较小的风险从而来获得较高的收益的。我们可以利用均值和方差来度量投资人进行投资组合时的收益与风险。研

21、究者们为了研究这两个收益的好坏，让我们知道了二阶随机占优这么一个概念，然后又得出了当两个投资组合的均值一样时，随机占优的投资组合的方差较小。3.1 均值-方差模型我们可以假设投资人把资金投入到的是一个具有n个风险的不确定市场中，将投资人的最开始财富假设1，投资周期可以为一天，一星期，一个月。我们可以想象的到，他们的目的就是从所有的投资策略中选出一个投资组合，然后利用较少的风险来获得较高的收益，投资时的风险和收益可以用财富的方差和均值来记录。我们把设为投资组合，把设为投资时刻在证券当中的比例；又将定为投资时的随机收益向量，将设为投资时风险证券的随机收益；同理，我们把期望的收益向量设为。假设所研究

22、的这个矩阵a正定，任意的，可以理解为将各种风险证券的期望收益不尽相同。将这种投资产生的最终随机财富表示为：所以，我们可以将它的期望收益和方差分别表示为：和每一个成熟理智的投资者都是想得到高收益并且为低风险的，所以，他们的投资策略为一个双目标规划问题。定义1 我们把称为一个有效的投资组合，假如并不存在别的可以实行的，使，,并且在这两个不等式中，最少有一个是不等式。任意一个组合都可以利用以下三个模型的其中之一解决。，,三个字母为合适的参数。以上的三个模型代表了不同的投资者行为，但是每个模型都可以得到有效组合投资策略。模型代表投资者是为了获得最小风险的模型；模型代表投资者是为了获得最大收益的模型；模

23、型代表投资者是为了整体目标最优的投资模型。3.2 一般均值-方差效用函数的最优投资组合结合一般效用函数的模型的最优投资组合问题在这个式子中，函数是关于的单调递增，但是却又对单调递减。引理2 如果是的最优解，就有某参数使得为的最优解。证明 假设为问题的最优解。上面已经提到的函数是对单调递增的，但又是对单调递减的，所以一定为的一个有效投资组合。如果不是这样的话，我们可以由有效组合的定义知道，当存在这么一个投资组合时，可以使又或者。但是由于函数是对单调递增的，但又对是单调递减的，所以可以得知，是与是问题的最优解相矛盾的。但是每一个有效解都是能得到的。所以，在 为问题的最优解的情况下，存在一个能令其成

24、立。因此，我们可以把放到问题当中。所以，我们来进一步的得出结论。定理5 假设存在最优解，那么存在最优解的条件就为。证明 引理2，如果 放到下，所以就可以被写为：,其中。这个问题的最优解的一阶必要性条件是,但是，假如为问题的最优解，我们可以比较两式，可以看出向量和向量成比例，所以。由定理5与先前的成果，可以得到结论，的解符合，。得到它们的解，之后就会发现它的最优投资策略。3.3 算例我们把这个算例的考虑范围缩小，分为风险证券的证券市场，并假设,，其中，r为收益向量，另外两个为协方差矩阵。（1） 在这个投资策略中，期望收益与方差可以写为，。（2） 考虑问题我们假设，可以得出最优投资组合策略 ，。

25、若假设，得到的最优投资策略是：，。（3） 考虑问题假如，可以得出，假如,可以得出 ，（4） 考虑问题若,可以得到： 若，可以得到：（5）考虑问题我们将效用函数采用下面的形式： 由定理5，问题的最优解满足，其中，所以 此最优投资组合策略求解近似为：4 均值方差标准下确定给付型的养老金最优投资策略 在这一章我们要以均值方差为目标来研究确定给付型养老金的最优投资问题。通过基本知识中提到的内容来建立养老金最优投资的hjb方程，从而求得养老金的最优投资策略，并在最后求得其有效前沿。 4.1 模型描述 这一节主要介绍金融市场和养老金的结构特点。为了给出养老金的财富过程，进而定义了金融资产的价格。4.1.1

26、 金融市场结构 我们假设有两种金融资产存在于金融市场中，分别为无风险资产（债券）和风险资产（股票）。我们把无风险资产在t时刻的价格定义为，需要让它满足微分方程， （4-1）其中，为一个未知数。 对于股票中的价格来说，遵循的是随机性。所以，我们把类似于这样的价格想象为是几何布朗运动的。但是对于模拟股票价格波动来说，更优的是常方差弹性模型，即cev模型。所以我们为了更符合实际，就把股票价格假设为cev模型。在t时刻时，把股票的价格定义为，使它满足模型， , (4-2)其中，定义为风险投资的期望瞬时回报率，同时又满足。股票的瞬时波动率为，为常弹性系数，人们通常将。我们假设一个概率空间，其中，字母表示

27、为实空间，字母表示为概率测度。4.1.2 养老金的财富过程 我们将养老金最优投资问题总体上划分为退休前与退休后这两种情况，假设退休后采用的是年金。在这种方式下，假设不把意外情况考虑在内。然后，我们可以把t定为退休时刻，n定为支付周期。(1)退休前时期我们定义投保人在退休前，可以任意进行投资。在t时刻时，将定义为最终解，和为在两者上的投资比例。为了使研究更贴近实际，定义给付率为正常数，有关于退休前的方程为： ， （4-3）其中，表示的是养老金的初始财富。 我们将（4-1）与（4-2）代入（4-3）中，可以将退休前的财富过程整理为下式， 。 （4-4）(2)退休后时期 我们之前定义为退休的点，其中

28、给付额是提前确定的，并可以来买年金。将n期年金所需要支付资金定义为d，可以想象，需要满足。但是，资金难免会出现剩余，剩余的资金会回到养老金账户或者回到基金管理者手中。我们将退休后的给付额定义为。 退休之后，养老金需要被用在支付确定的年金，而且可以投资在债券和股票中。和先前的假设一样，假设为t时刻养老金的财富价值，和为债券和股票的投资比例。所以，退休后养老金的财富过程可以表示为， 。 (4-5)4.2 最优控制问题4.2.1 最优化标准 前面说过，对于一个理性的投资者来讲，他们的对投资的目标是一致的。无论是退休前还是退休后，他们都是想要高收益，低风险的。这就是属于均值-方差模型。(1)退休前的最

29、优化标准 定义4.1 如果,我们就认为这个方程的解是。同时，将可行的投资策略代入方程（4.4）中，可以求得其养老金财富。所以，就被称为一个可行的养老金投资策略组合。 命题 4.1 均值-方差下退休前养老金的随机最优控制问题 （4-6） 投保人希望的是养老金能获得更高的增值才回去选择在股票市场上进行投资的目的是为了获得高收益。所以，投保人期望的投资收益是比完全投资在无风险资产后获取的收益要高的。因此，当时，其对应的财富过程应该满足，因此，。会有结果。 假设字母，对于命题4.1来说，它所得出的最优投资策略就是一个有效的投资策略，会得出一个最后结果，将叫做一个有效点。并将有效点组成的集合定义为有效前

30、沿，。 因为模型（4-6）是一个动态二次凸最优化问题，因此是由唯一解的。可以把一个拉格朗日乘子引入到这个约束条件中。系数2是为了简化计算，可以得出一个新的目标函数 . 定义，通过整理，可以得到随机最优控制问题 （4-7） 根据拉格朗日对偶定理，模型（4-6）和（4-7）存在等价关系， 所以，当给定时，模型（4-7）等价于以下的这个最优化问题 (4-8) (2)退休后的最优化标准 命题4.2 和上一节的思路类似，我们可以把退休后的随机最优控制问题写成 (4-9) 在上式中，. 通过对比可以发现，对于均值-方差标准下不管是退休前还是退休后结构都是相似的，所以这两个模型的求解也是相似的。为了方便讨论

31、，我们将退休前后的最优化目标的表达式写成 ， （4-10）对于退休前来说，其中，对退休后说，。所以，（4-8）和（4-9）这两个模型的目标分别为等价于最小化和最小化。4.2.2 一般框架 这一节，我们利用随机控制理论把模型（4-8）与（4-9）转化成对应的hjb方程，得到一个很难得出答案的方程。因此，我们为了使求解更简单，可以将其化为二次线性偏微分方程。(1)退休前的一般框架将价值函数定义为： (4-11)上式中，。 所以，我们可以将该最优化问题相对应的hjb方程表示为： (4-12)，和是对时间、股票价格和养老金财富的一阶和二阶偏导数。 对其进行求导，使其解等于零，可以得出最终的策略 （4-

32、13）把上面的表达式代入到（12）中，可以得出价值函数的一个偏微分方程 （4-14） 我们可以发现，我们已经把上面的问题通过转化，改为了一个新的方程，即偏微分方程。我们求得的表达式是对方程（4-14）求解而来，把它代到（4-13）后，得到的解就为其最优投资策略。但是，上面提到的这个方程是非线性的，并且还是二次的，得到解不是太容易，所以，利用勒让德变换和对偶理论将其转化成线性偏微分方程，方便求解。 定义4.2 假设是一个凸函数，给定，定义legendre变换为 （4-15）叫做legendre的对偶函数。 把假设为是严格凸的话，上式存在唯一的最大值点，可以将它标记为。对上式x求一阶导，可以得出。

33、所以，进一步可以得出。 根据定义4.2，利用价值方程的凸性，可以定义其legendre变换成,为v的对偶变量。 变量v的最优化用得到，并满足，其中。 对于函数与来说，它们都是h的对偶函数。但对于g来说，会更简便容易，所以我们采用g来进一步的研究最优投资组合策略。 可以得出。 （4-16） 明显，函数和同时满足。 把其在终端时刻时，定义为，。 明显，可以得到。 一般情况下，我们把g看做为边际效用的反函数。有，所以在终端时刻的时候，会有，。其中，并且。 如果利用（4-16）分别对t，s和z求导，可以得到，。 （4-17） 把上式代到（4-14）中，求z的偏导，结合，从而得出关于g的偏微分方程 （4

34、-18） 同理，利用对偶函数g来表示的最优投资策略为。 （4-19） 分析到这，为了得到最后的养老金最优投资策略，剩下的就为求解方程（4-18），然后将解代入到（4-19）。（1）退休后的一般框架定义价值函数为. (4-20)所以，对应的hjb方程可以写为 (4-21) 得出的最优投资策略为 （4-22）将最优投资策略的表达式代到（4-21）中，可以得出关于h的一个偏微分方程（4-23）把（4-17）代入到上式，然后结合等式，令对求偏导，得出g的偏微分方程 (4-24) 利用相同的方法，可以用对偶函数表示最优 策略成 （4-25） 和退休前的结论类似，我们的最终步骤就是把g的线性偏微分方程（4

35、-24）求解，然后将求得的解代入到（4-25）中，最后得到最优投资策略。4.3 最优化问题求解4.3.1 退休前最优化问题解由式子和式子（4-10），可以得到。我们把（4-18）猜想的解的形式是，而且它是满足边界条件的，有。把这个结果代入到式子（4-18）中，可以得到（4-26）所以就可以把式子（4-26）分为两个方程， （4-27）。 （4-28）将它们代到边界条件中，可以得到式子（4-27）的解是。 （4-29）因为式子（4-28）为非线性方程，我们通过变换和替换将其化为线性二次偏微分方程。定义，边界条件定义为。 把它们代入到式子（4-28）中，可以得出下面一个式子。（4-30）定义，边界

36、条件为. 把它代入到式子（4-30）中，可以得到 （4-31）上面这个式子可以分为两个方程 , (4-32). (4-33) 对常微分方程（4-32）和（4-33）分别求解，可以得到， （4-34）， （4-35） 其中，。 命题4.3 在均值-方差下，确定给付型养老金在退休前的最佳投资策略是， （4-36）其中，。对于在均值-方差下的确定给付型养老金来讲，退休前的资产最优比例可以分为：一、，主要受参数的影响；二、，是受参数所影响的；三、，体现的是投资人的喜好因素。4.3.2 退休后最优化问题的解和上一节类似，我们把（4-23）的解的形式想象为，它的条件是。把它代入到（4-24），可以得到 （

37、4-37） 把上式拆成两个方程 （4-38） （4-39） 将其代入到边界条件中，解为 （4-40）因为除了边界条件不同以外，上述的两个式子的表达式是完全相同的，所以它们的求解过程也是相似的，解为 （4-41） , (4-42)其中，。命题4.4 在均值-方差下，退休后的确定给付型养老金的最优投资策略为 （4-43）其中，。对比前面的两个命题，明显看出对于确定给付型养老金来说，退休前和退休后的最优投资策略最显著的差异在于的表达式是不一样的。造成这一现象的原因是因为投资人在间接的增加了其价值。4.4 有效前沿这一节要讨论养老金最优投资问题的有效前沿，也就是计算有效投资策略下的终端时刻养老金财富的

38、方差与期望的关系。4.4.1 退休前的有效前沿 为了方便计算，我们在这里假定，。把之前（4-36）的结果代入到（4-4）中，可以得到， （4-44）对运用伊藤公式，得到。 （4-45） 对以上两个式子两边分别求期望，得到和满足下面两个线性常微分方程，。 （4-46）。 （4-47）代入的表达式，从（4-46）可以得到的表达式 （4-48）其中，,.同样的，对（4-47）可以得到的表达式 ， （4-49）在上式中，参数都是常数。 我们将参数看为变量，之后就可以得到（4-7）的式子，有 (4-50) 对于上式，对求导并令其等于0，可以得到的最优值 (4-51)所以，根据上面的观点，可以得到的最小值

39、，满足 命题 4.5 我们将（4-6）的有效前沿写为 (4-52)上式中，可以找到养老金在退休时刻的期望与方差之间的二次关系。结论是，只有当时，方差才最小。4.4.2 退休后的有效前沿 我们运用和上一节相同的方法，经过整理后可以最后可以得到和的表达式， , (4-53) . (4-54) 结合前面两个式子，可以最终得到参数和的最小值 . (4-55) （4-56）命题4.6 我们将（4-9）的有效前沿写为：(4-57)和上一节的结论类似，只有当时，退出时刻养老金财富的方差才会达到最小。5 结论整个论文研究了对于确定给付型养老金，将其分为了退休前和退休后这两个最优投资问题。为了更加了解投资人对风

40、险和收益的平衡问题，采用了均值-方差模型。根据基本知识上的内容，进一步建立了均值-方差下确定给付型养老金的最优投资问题，最终导出了均值-方差下确定给付型养老金投资的有效前沿。得到的结论分别是，在退休前的情况下，退休的时刻得到的方差最小；在退休后的情况下，退出的时刻得到的方差也是最小。在我们实际的生活当中，我们都会假定给付是随机的，但是我们并不能完全确定给付到底会受何种因素干扰，所以，好多的假设都是不尽合理的。由于养老金并不像其他的商业保险一样，因为它并不是以盈利为目的的。所以，养老金既要稳定又不能增添投资人的负担。 参考文献1张初兵 荣喜民. 西方养老金最优化管理研究综述 d.天津：天津大学，

41、2007.2赵慧. 不完全市场中基于不同风险模型的保险人最优投资问题研究 d.天津：天津大学管理学院，2008.3徐静 张波. 给付确定型养老金计划的动态最优控制 d.北京：中国人民大学统计学院，2008.4张初兵 荣喜民. 均值方差模型下的dc型养老金的随机最优控制 d.天津：天津大学，2009.5常浩. 连续时间投资组合优化理论方法研究 d.天津：天津大学管理与经济学部，2011.6张初兵. 连续时间下养老基金的最优化管理 d.天津：天津大学，2012.7张鑫.马氏调节过程在保险与金融中的应用 d.天津：南开大学数学科学学院，2004.8杨珊珊. 确定缴费型养老金对n种风险资产的最优投资策略研究 d.湖南：中南大学，2001.9 吕志勇.我国社保养老基金投资风险管理研究 d.天津：天津大学管理学院，2003.10 刘善存.均值-方差模型有效组合投资的一个简单算法 j.北京航空航天大学学报，2001，14（2）：45-52.11 宋敏.从国际经验谈我国的样啦保险基金管理模式 j.南方论刊，2007,2:69-72.12 杨再贵.中国养老保险新制度与社会统筹养老金和个人账户本金 d.北京：中央财经大学，2005.13ricardo josa-fo