Model Black-Scholes-Merton
7.1 Formula Harga Opsi Model Black Scholes
7.1.1. Distribusi Probabilitas Harga Saham
Model yang digunakan untuk mengembangkan model BSM mengasumsikan harga saham berdistribusi lognormal. Dengan menggunakan sifat transformasi variabel random, diketahui bahwa ln dari variabel random berdistribusi lognormal akan berdistribusi normal, jadi diperoleh ln harga saham berdistribusi normal sebagai berikut
lnS
~NlnS
μ
T,σ
T
(7.1)Dimana
ST = harga saham pada waktu T S0 = harga saham pada waktu 0
µ = harapan keuntungan saham per tahun
σ
= volatilitas saham pertahunContoh7.1. Penghitungan mean and standard deviasi. Misalkan suatu saham mempunyai harga awal S0 = $25, harapan tingkat pengembalian 12%, dan volatilitas tahunan 20%. Hitunglah mean dan standard deviasi dari distribusi harga saham dalam 3 bulan ke depan.
Jawab. Diketahui bahwa T = 3/12 = 0.25 tahun. Distribusi harga saham 3 bulan ke depan mengikuti
ln
~ln250.120.22 0.25,0.2
×0.25
Ln ST~N(3.244; 0.1).
Karena Ln ST berdistribusi normal, 95% nilai-nilainya akan berada dalam interval 1.96 standard deviasi dari mean-nya. Jadi, Ln STakan terletak antara 3.244 ± 1.96*0.1, atau
exp3.244-1.96*0.1< ST< exp3.244+1.96*0.1 21.073 < ST< 31.187.
Contoh 7.2Distribusi return. Misalkan suatu saham mempunyai harapan pengembalian tahunan 12% dan volatilitas tahunan 20%. Hitunglah mean dan
standard deviasi dari distribusi probabilitas untuk rata-rata tingkat pengembalian majemuk kontinu selama 4 tahun.
Jawab. Dari data yang disebutkan sebelumnya, kita dapat menghitung mean = 1 2
2
= 0.12-0.22/2 = 0.10, dan standard deviasi =
T
= 0.2/√4 = 0.10.
7.1.2 Expected Value.
Dengan menggunakan sifat dari distribusi lognormal (ingat kembali ekspektasi distribusi normal dan lognormal), ST akan berdistribusi lognormal dan kita dapat menunjukkan bahwa nilai harapan dari ST ,
Sedangkan variansinya adalah
Var(ST)= S02 e2μT (eσ^2*T - 1)
dimana µ = nilai harapan tingkat pengembalian.
Contoh 7.3.Nilai harapan harga saham. Misalkan suatu saham sekarang berharga 25 dengan nilai harapan pengembalian tahunan 20% dan volatilitas 40%.
Hitunglah nilai harapan harga saham 6 bulan ke depan.
Jawab. Nilai harapan harga saham dapat dihitung sebagai berikut E(ST) = $25*e0.2*0.5
= $27.63.
Hasil ini cocok dengan definisi dari µsebagai nilai harapan tingkat pengembalian. Nilai variansi dari ST , var(ST), dapat ditunjukkan
Var(ST) = S02 e2μT (eσ^2*T - 1)
= 625*e2*0.2*0.5*(e0.2*0.2*0.5-1) = 63,58.
Contoh 7.4. Misalkan suatu saham dimana harganya adalah $20, dan nilai harapan pengembaliannya adalah 20% pertahun serta volatilitas 40% per tahun. Dapat dihitung nilai-nilai harapan dan variansi
E(ST) = 20*e0.2*1 = 24.43 dan
Var(ST) = 400* e2*0.2*1 *(e0.4*0.4*1-1) =103.54.
Standard deviasi harga saham dalam 1 tahun adalah $10,18.
Sifat lognormal dari harga saham dapat digunakan untuk mencari informasi distribusi probabilitas return saham atau tingkat pengembalian majemuk kontinu dari suatu saham antara waktu 0 dan T. Jika kita mendefinisikan tingkat pengembalian majemuk kontinu antara waktu 0 dan T sebagai x, maka diperoleh
ST= S0exT Sehingga
x =
Dari persamaan (7.1) diketahui jika ln ST berdistribusi normal dengan mean lnS0 + (
μ
-σ
2/2)T dan variansiσ
2T, maka dapat dibuktikakn juga bahwa x berdistribusi normal dengan meanE(X) =
=
[
]
=
Dan variansinya adalah
V(X) =
=
Sehingga dapat dituliskan
X
~N(μ
-σ
2/2,σ
2/T)Jadi,tingkat pengembalian majemuk kontinu pertahun berdistribusi normal dengan mean
(μ
-σ
2/2)dan standard deviasiσ/√T
.Selanjutnya, dapat dihitung persamaan : E (ST) = S0eµT
Ln E (ST) = ln S0
+ μT
Mungkin kita tergoda untuk membuat manipulasi aljabar Ln E (ST) = ELn (ST), sehingga E [Ln (ST)-ln S0
] = μT,
atau E [Ln (ST/S0)] = μT,
yang akan menuntun kita padaE(R) = μ.
Kita tidak dapat melakukan hal tersebut karena ln bukan fungsi linear. Faktanya adalah Ln E (ST) > ELn E(ST), sehingga E[ln(ST/S0)]<
μT
, yang menuntun pada E(x) <μ
. (Seperti yang sudah ditunjukkan di atas, E(x) =μ
-σ
2/2).Contoh 7.5. Misalkan suatu saham dengan nilai harapan pengembalian 17% per tahun dan volatilitas 20% per tahun. Distribusi probabilitas untuk rata-rata tingkat pengembalian selama 3 tahun adalah normal, dengan mean (0.17 -0.22/2) = 0.15
dan standard deviasi
0.2/√3 = 0.1155
per tahun. Selanjutnya kita dapat melihat interval konfidensi 95% bahwa rata-rata return pertahun dalam 3 tahun mendatang0.15
–
1.96*0.1155 <μ
< 0.15 + 1.96*0.1155 -7.6% <μ
< 37.6%7.1.4. Volatilitas
Volatilitas suatu saham adalah suatu ukuran ketidakpastian dari return atau tingkat pengembalian dari suatu saham. Suatu saham biasanya mempunyai volatilitas antara 15% and 60%.Volatilitas suatu harga saham dapat didefinisikan sebagai standarddeviasi dari return saham dalam 1 tahun ketika return diekspresikan menggunakan pemajemukan kontinu.
Ketika nilai T cukup kecil, persamaan (1) menunjukkan bahwa
σ√T
secara aproksimasi sama dengan standard deviasi dari persentase perubahan harga saham pada waktu T. Misalkanσ
= 0.3, atau 30%per tahun, dan harga saham sekarang adalah $50. Standard deviasi dari persentase perubahan harga saham dalam 1 minggu adalah 30 ×1/√52 = 4.16%.
Standard-deviasi harga saham dalam 1 minggu dapat dihitung 50 ×0.0416 = $2.08.Persamaan (7.1) menunjukkan bahwa ketidakpastian terhadap harga saham ke depan, yang diukur dengan standard deviasi-nya meningkat sebanding dengan akar kuadrat panjang waktu ke depan-nya. Sebagai contoh, standard deviasi harga saham dalam 4 minggu sama dengan 2 kali standard deviasi dalam 1 minggu.
7.1.5. Hari Perdagangan versus Hari Kalender
Hal lain yang penting adalah masalah waktu jatuh tempo, apakah waktu jatuh tempo seharusnya diukur dalam hari kalender atau hari perdagangan ketika
mengestimasi volatilitas. Riset menunjukkan bahwa volatilitas membesar ketika bursa dibuka untuk perdagangan dibandingkan ketika bursa ditutup. Sebagai
hasilnya, praktisi cenderung mengabaikan hari-hari ketika bursa ditutup pada waktu mengestimasi volatilitas dari data historis dan ketika menghitung umur opsi. Volatilitas pertahun dihitung dari volatilitas perhari perdagangan dengan menggunakan formula
Volatilitas per tahun = standard deviasi return harian/252.
Banyaknya hari perdagangan dalam 1 tahun biasanya diasumsikan 252 untuk saham. Waktu hidup opsi juga biasanya diukur menggunakan hari perdagangan dibandingkan dengan hari kalender. Banyaknya hari perdagangan
dihitung sebagai T tahun, dimana
T = banyaknya hari perdagangan sampai waktu jatuh tempo/ 252. Cukup wajar mengasumsikan bahwa volatilitas dari suatu saham disebabkan oleh informasi baru yang sampai ke pasar. Informasi baru ini menyebabkan orang untuk merevisi pendapat atau pandangan tentang harga saham. Harga saham berubah dan secara otomatis akan memunculkan angka volatilitas.
7.2 Formula BLACK-SCHOLES untuk Opsi Call
Model penentuan harga opsi yang paling terkenal dan banyak digunakan orang adalah model Black Scholes. Hasil perhitungan harga opsi beli model Black Scholes untuk tipe Eropa sama dengan tipe Amerika. Untuk alasan di atas, di sini akan diturunkan formula matematis harga opsi beli tipe Eropa dengan fungsi keuntungan opsi f T = (S T -K )+ = maks(S T -K ,0). Harga rasional premi opsi Black ScholesCBSadalah :
C
B
Nd
– Ke
Nd
(7.2) dengan
T r T K S d /2 / ln 0 2 1
d T T r T K S d 1 2 0 2 2 / / ln (7.3) dan
1 2/ 2 2 x y N x e dy
adalah nilai kumulatif distribusi normal standard. Pembuktian formula Black-Scholes secara matematik tidaklah mudah. Black-Scholes sendiri membuktikan formulanya dengan pendekatan PD parsial yang relatif panjang dan tidak mudah untuk dipahami. Pada materi kuliah ini, formula harga opsi model Black-Scholes di atas akan dibuktikan melalui pendekatan statistika, dengan menggunakan distribusi variabel random lognormaldan normal. Pendekatan ini relatif lebih sederhana dan mudah untuk dipahami. Fungsi densitas dari S T yang berdistribusi lognormal dapat ditulis sebagai berikut
0 , 0 0 , 2 1 ) ( 2 ln 2 1 T T S T T S S e S S g T Secara umum harga kontrak opsi dapat dituliskan dalam bentuk harga harapan keuntungan opsi pada waktu jatuh tempo yang terdiskon oleh suku bunga bebas resiko r.
C
B
e
−
E[maksS
K,0]
dimana S T adalah harga saham pada waktuT dan E menunjukkan nilai harapan. Di bawah proses stokastik diasumsikan oleh Black-Scholes bahwa S T berdistribusi lognormal. Diasumsikan harga saham mengikuti proses random gerak brownian geometrik ST = S0 exp [ (r-
0.5σ
2)T+σW
T ] , di mana WT adalah proses brownian berdistribusi normal dengan rata-rata 0 dan variansi T. Terlihat bahwa STmerupakan fungsi eksponen dari WT, sehingga ST berdistribusi lognormal. Selanjutnya diperoleh Ln ST = ln S0 +(r-
0.5σ
2)T +σW
T merupakan fungsi linear dari WT sehingga ln ST berdistribusi normal. Rata-rata dan variansi dari ln STmasing-masing
Deviasi standar dari ln
Deviasi standar dari ln S S T T adalah adalah
σ√Tσ√T
. Dengan transformasi diperoleh. Dengan transformasi diperoleh √ √ −−
Z~N0;1Z~N0;1
(7.4)(7.4) Dan diperoleh hubungan lnDan diperoleh hubungan lnS S T T = Z= Z
σ√Tσ√T
+m atau+m atauS S T T = e = eZσ√T+mZσ√T+m..Selanjutnya ekspektasi fungsi keuntungan opsi dapat dijabarkan dalam bentuk Selanjutnya ekspektasi fungsi keuntungan opsi dapat dijabarkan dalam bentuk integral sebagai berikut
integral sebagai berikut
[[mmaaxx(( ,, 00))]] (( )) (( )) ( ( )) (( )) T T K K TT TT TT T T TT TT TT TT K K K K E E S S K K S S K K g g S S dS dS S S g g S S ddS S K K g g S S ddS S
Dari nilai maks(S
Dari nilai maks(STT-K,0), yang dihitung integralnya adalah nilai S-K,0), yang dihitung integralnya adalah nilai STT yang lebih yang lebih besar
besar dari dari K. K. Sedangkan Sedangkan untuk untuk nilai nilai SSTT yang lebih kecil dari K, keuntungan yang lebih kecil dari K, keuntungan opsinya akan sama dengan nol. Integral dari fungsi nol sama dengan nol.
opsinya akan sama dengan nol. Integral dari fungsi nol sama dengan nol.
Harga harapan keuntungan opsi di atas mengandung dua integral, Integral I dan II. Harga harapan keuntungan opsi di atas mengandung dua integral, Integral I dan II. Integral I akan dibawa ke variabel random Z dengan transformasi normal standard Integral I akan dibawa ke variabel random Z dengan transformasi normal standard (7.4) di atas. Batas bawah S
(7.4) di atas. Batas bawah STT= K menjadi= K menjadi
−−√ √
. Integralnya menjadi. Integralnya menjadi∫∫SS
ggSS
dSdS
∫∫ ee
√ √ ++
f f zzdzdz
√ √
Sekarang kita lihatSekarang kita lihat
ee
√ √ ++
f f zzee
√ √ ++
11√ √ 2π2πee
−,−,
11√ √ 2π2πee
,−,−((−−√ √ ))++++
ee
++
11√ √ 2π2πee
,−,−((−−√ √ ))
SS
ee
fzσfzσ√ √ TT
(7.5)(7.5) Selanjutnya diperoleh Selanjutnya diperoleh∫∫SS
ggSS
dSdS
SS
ee
∫f(zσ∫f(zσ√ √ T)dz
T)dz
√ √
Misalkan
z-Misalkan z-
σ√T = y, dz = dy, batas bawah z dikurangi σ√T. Denganσ√T = y, dz = dy, batas bawah z dikurangi σ√T. Dengan
menggunakan sifat sifat distribusi normal1-N(-menggunakan sifat sifat distribusi normal 1-N(-aa) = N() = N(aa), integral di atas menjadi), integral di atas menjadi
SS
ee
1N1N
−−√ √ −+−+
√ √
SS
ee
1N1Nlnln
rT0.5σrT0.5σσσ√ √ TT
TT
SS
ee
NNlnln
rT0.5σrT0.5σσσ√ √ TT
TT
SS
ee
(7.6)(7.6) Untuk integral yang kedua IIUntuk integral yang kedua II
∫∫KgKgSS
dSdS
K ∫ f zzdzdz K ∫ f
√ √
KN
KNln ln KKmmσσ√ √ TT
KN
KNlnln
rT0.5σrT0.5σσσ√ √ TT
TT
KNd
KNd
(7.7)(7.7) dengandengand d 11dandan d d 22 seperti persamaan (7.3). Selanjutnya dengan memasukkan faktor seperti persamaan (7.3). Selanjutnya dengan memasukkan faktor diskonto selama waktu jatuh tempo T tahun ke dalam formula harga opsi, diskonto selama waktu jatuh tempo T tahun ke dalam formula harga opsi, diperoleh rumus harga opsi beli model Black Scholes sebagai nilai present value diperoleh rumus harga opsi beli model Black Scholes sebagai nilai present value dari harapan
dari harapan keuntungan opsi call seperti keuntungan opsi call seperti pada persamaan (7.2) pada persamaan (7.2) di atas.di atas.
CC
BB
ee
−−
eeSS[[SS
ee
−−
NNddEE[[maksmaksSS
KNKNdd
K,0]]K,0
]]
Contoh7.6
Contoh7.6Sebagai contoh dapat dilihat opsi saham Barnes Group Inc. yangSebagai contoh dapat dilihat opsi saham Barnes Group Inc. yang ditawarkan di situs
ditawarkan di situs www.yahoo.financewww.yahoo.finance.. Pada tgl 26 nov 2009, harga saham Pada tgl 26 nov 2009, harga saham perusahaan
perusahaan tersebut tersebut SS00 = 15,92$. Kita pilih opsi dengan harga kontrak K = 12.5$. = 15,92$. Kita pilih opsi dengan harga kontrak K = 12.5$. Opsi tersebut di pasaran dijual dengan harga 4.73$. Bagaimana harga opsi Opsi tersebut di pasaran dijual dengan harga 4.73$. Bagaimana harga opsi menurut Black Scholes?
menurut Black Scholes?
Berikut diberikan informasi harga opsi Berikut diberikan informasi harga opsi
Menurut BlackScholes, dengan nilai volatilitas 20%, tingkat suku bunga Menurut BlackScholes, dengan nilai volatilitas 20%, tingkat suku bunga r r
=0,25%, harga opsinya adalah sebagai berikut: =0,25%, harga opsinya adalah sebagai berikut:
1 1 lln n 1155,9,922 /1/122,5 ,5 00,0,000225 5 00,0,044 // 2 2 2222 // 336655 0 0,2 ,2 2222 // 336655 4.044507695 4.044507695 d d 2 2 4.4.0404445050767695 95 00,, 2 2 2222 // 336565 3.984205426 3.984205426 d d Nilai yang bersesuaian
Nilai yang bersesuaian untuk distruntuk distribusi normal kumulatiibusi normal kumulatif dapat ditentukan f dapat ditentukan N(dN(d11) =) =
0.999973783
0.999973783, dan N(d, dan N(d22) ) == 0.9999661470.999966147. Selanjutnya harga opsi beli dapat. Selanjutnya harga opsi beli dapat dihitung dengan menggunakan rumus
dihitung dengan menggunakan rumus
C
CBSBS = = 15,92 15,92 x x 0.999973780.9999737833
– –
12.5 × e 12.5 × e-0.0025*22/365-0.0025*22/365 × 0.999966147 × 0.999966147 == 3.4218834743.421883474
Bagaimana dengan harga yang ditawarkan di pasar untuk opsi tersebut? Apakah Bagaimana dengan harga yang ditawarkan di pasar untuk opsi tersebut? Apakah harga opsi di pasar tidak terlalu berbeda dengan harga opsi model Black Sholes? harga opsi di pasar tidak terlalu berbeda dengan harga opsi model Black Sholes?
7.1.7 Formula BLACK-SCHOLES untuk Opsi Put
Dengan cara yang sama dapat diturunkan formula harga opsi jual model Black Scholes. Secara matematis harga opsi jual merupakan present value dari nilai harapan keuntungan opsi pada waktu jatuh tempo dengan suku bunga bebas resiko r dan waktu jatuh tempo T tahun, atau dapat dituliskan dalam bentuk p = e
-rT E[maks(K-ST,0)]. Selanjutnya ekspektasi fungsi keuntungan opsi dapat dijabarkan dalam bentuk integral sebagai berikut
E[maksKST,0] ∫
∫
∫
Pembuktian rumus harga opsi put di atas diberikan sebagai berikut. Dari nilai maks(K-ST,0), yang dihitung integralnya adalah nilai ST yang lebih kecil dari K. Sedangkan untuk nilai ST yang lebih besar dari K, nilai maksimalnya akan sama dengan nol. Integral dari fungsi nol akan sama dengan nol. Penjabaran Secara matematisnya dapat dilihat sebagai berikut:
Untuk integral yang pertama
∫gS
dS
Pr0<S
<Pr∞<lnS
<lnK
Pr∞<lnS∞<0.52TσW
r0.5σ2TσW
<lnK
<lnln
Kita tahu bahwa (r-0.5σ 2
)T+σW
T ~ N((r-0.5σ 2)T,σ
2T). Dengan transformasi variabel random diperolehSelanjutnya diperoleh
2 0 2 0 2 ln ln 0.5 Pr ln / 0.5 Pr . K T TK S r T
g S dS Z
T
S K r T
Z
T
N d
Untuk Integral yang kedua dibawa ke variabel random Z dengan transformasi normal standard (7.4) di atas. Batas atas ST = K menjadi
−√
. Integralnya menjadi∫S
gS
dS
−
∫ e
√ √ +
f zdz
Dari persamaan (7.5) di atas diperoleh
e
√ +
f zS
e
fzσ√ T
Selanjutnya diperoleh
∫S
gS
dS
S
e
−
∫ f(zσ√ T)dz
√
Misalkan z-
σ√T = y, dz = dy, batas atas z dikurangi σ√T. De
ngan menggunakan sifat sifat distribusi normal integral di atas menjadiS
e
NlnKlnSσ√ T
rT
σ
Tσ
Tσ√ TS
e
Nln
rT0.5σσ√ T
T
S
e
Diperoleh rumus harga opsi jual model Black Scholes sebagai berikut:
P
B
e
−−−
E[maksS[
,0]
]
Dapat diringkas, harga opsi call dan opsi put tipe Eropa model Black-Scholes, tanpa pembayaran dividen adalah sebagai berikut :
C = S0 N(d1)
–
Ke-rT N(d2) danP = Ke-rT N(
–
d2)–
S0 N(–
d1)Contoh 7.7. Harga saham 6 bulan dari waktu ekspirasi suatu opsi adalah $42, dan harga kontrak opsi tersebut $40, suku bunga bebas resiko 10% per tahun, danvolatilitas 20% per tahun. Ini berarti S0 = 42, K = 40, r = 0.1,
σ
= 0.2,T = 0.5,d1 = (ln(42/40) + (0.1 + 0.22/2)0.5)/(0.2*sqrt(0.5)) = 0.7693 d2 = 0.7639-
)/(0.2*√0.5
) = 0.6278Untuk opsi call tipe Eropa, harga opsinya adalah c = 4.76, sedangkan untuk opsi put, harga opsinya adalahp = 0.81.
Contoh 7.8 Suatu perusahaan dengan 1 juta lembar saham seharga masing-masing $40 sedang mempertimbangkan mengeluarkan 200,000warrant yang memberikan pemegangnya hak untuk membeli 1 lembar saham dengan harga $60 dalam 5 tahun. Ingin diketahui biaya untuk hal ini. Tingkat suku bunga 3% per tahun, volatilitas 30% per tahun. Tidak ada deviden yang dibagikan. Dari persamaan (13.20), harga dari opsi call tipe Eropa 5 tahun adalah $7.04. Pada
kasus ini, N = 1,000,000 dan M = 200,000, sehingga harga warrant adalah
1,000,000/(1,000,000 + 200,000)*7.04 = $5.87.
Biaya total dari warrant adalah 200,000 ×5.87 = $1.17 million. Assuming the market perceives no benefits from the warrant issue, we expect the stock price to decline by $1.17 to $38.83.
Soal Latihan
1. Opsi put tipe Eropa mempunyai karakteristik sebagai berikut : S0 = $50, K =$45, r = 5%, T= 1 tahun dan volatilitas 25%. Berapakah harga opsi put tersebut di atas?
a. $1.88 b. $3.28 c. $9.07 d. $10.39
2. Opsi call tipe Eropa mempunyai karakteristik sebagai berikut : S0 = $50, K =$45, r = 5%, T= 1 tahun dan volatilitas 25%. Berapakah harga opsi call tersebut di atas?
a. $1.88 b. $3.28 c. $9.06 d. $10.39
3. Suatu sekuritas dijual seharga $40. Suatu opsi call dengan harga kontrak $42, dengan waktu jatuh tempo 3 bulan dan suku bunga bebas resiko 3%, berharga $2.49 Berapakah harga opsi put menurut put-call parity?
a. $1.89 b. $3.45
c. $4.18 d. $6.03
4. Saham ABC diperdagangkan seharga $60. Opsi call dan put nya dikeluarkan untuk waktu jatuh tempo 1 tahun dengan harga kontrak $60. Standard deviasi tahunannya 10% dan suku bunga majemuk kontinunya 5%. Harga opsi call dan put versi Black Scholes adalah
a. $6.21 dan $1.16 b. $4.09 dan $3.28 c. $4.09 dan $1.16 d. $6.21 dan $3.28
a. Opsi hanya dapat dijalankan pada waktu jatuh tempo b. Suku bunga bebas resiko konstan
c. Return majemuk kontinu berdistribusi lognormal d. Saham pokok tidak menghasilkan aliran dana
DAFTAR PUSTAKA
Bower, dkk, 1997, Actuarial Mathematics 2nd edition, The Society of Actuaries, Schaumburg,Illinois.
David G Luenberger, 1998, Investment Science, Oxford University Press
John C Hull, Options, Futures, and Other Derivatives, Sixth Edition, Prentice Hall, 2005.
Kellison, Stephen G., 1991, The Theory of Interest 2nd edition, Irwin McGraw-Hill.
Lin, X. Sheldon, Introductory Stochastic Analysis for Finance and Insurance, Willey Series in Probability and Statistics, Willey Interscience, 2006.
Shreve, Steven E, Stochastic Calculus for Finance II Continuous-Time Models, Springer Finance, 2004.