Risk-neutral parameter estimation of option prices using non-linear least squares in R (or matlab)

I am using the option pricing formula of Carr-Madan option pricing (1999)under the Variance Gamma process to find option prices. Now, I want to estimate the parameters (theta, sigma, nu), such that my model prices fit actual market option data. To do this I want to use the non-linear least square method (as proposed in Rachev (2011)).

My issue is that my model function is an integral which generally has no analytical solution. To get a numerical solution one uses the Fast Fourier Transform (FFT) algorithm. This produces option prices for a range of strike prices. My question is, can the “nls” function also consider a FFT model? Or should I use the integral form?

First I tried using the FFT model prices. For a vector of strikes (strike) and parameters (theta, sigma, nu).

fft_model <- function(strike, theta, sigma, nu) {
  #Set FFT parameters
  eta<- 0.25
  N<- 512
  lambda <- (2*pi)/(N*eta)
  alpha <- 1.5
  
  r <- 0.0525 #interest rate
  q <- 0.0135 #dividend yield
  ttm <- 0.1123 #time to maturity
  s0 <- log(5010.60) #log of stock price
  
  v2 <- round(1/lambda * log(strike) + N/2 + 1)
  

  # Initialize arrays to store values
  t <- seq(0, N-1) 
  
  
  # Compute u based on t
  u <- eta * t - (alpha + 1) * 1i
  
  # Compute X vectorized
  X <- exp(1i * eta * (t * (N/2*lambda - s0))) * 
       (exp(-r*ttm) * 
       (exp(1i * u * (s0 + ttm * (r - q + ((1/nu) * log(1 - theta * nu - sigma^2 * nu / 2)))))) /
       ((1 - nu/2 * (sigma * u)^2 - 1i * theta * nu * u)^(-ttm/nu)) / 
       (alpha^2 + alpha - (eta * t)^2 + 1i * (2 * alpha + 1) * eta * t))
  
  # Compute FFT of X
  X_fft <- Re(fft(X))
  
  # Select values from X_fft corresponding to indices in v2
  selected_X_fft <- X_fft[v2]
  
  log_strike <- log(strike)
  
  fft_price <- exp(-alpha*log_strike)/pi * selected_X_fft
  
  return(fft_price)
}

I also programmed a function for the integral.

call_model <- function(x, theta, sigma, nu) {
  #Set parameters
  alpha <- 1.5
  
  r <- 0.0525
  q <- 0.0135
  ttm <- 0.1123
  s0 <- log(5010.60)

  #integral
  
  call_price <- exp(-alpha*x)/pi* integrate(function(w) Re(exp(-1i*x*w)*(exp(-r*ttm))
                      *((exp(1i * (w-1i*(1+alpha)) * (s0 + ttm *(r - q + ((1/nu) * log(1 - theta * nu - sigma^2 * nu / 2)))))) /
                      (1 - nu/2 * sigma^2 * (w-1i*(1+alpha))^2 - 1i * theta * nu * (w-1i*(1+alpha)))^(-ttm/nu))/
                      (alpha^2 + alpha - w^2 + 1i * w*(2 * alpha + 1)) ), lower = 0, upper= Inf)$value
  
  
  #call_price <- integral* exp(-alpha*x)/pi
  
  return(call_price)
}

Then I wanted to use nls either for the integral or the FFT. I tried the following.

x <- strike
y <- price

formula <- y ~ call_model(x, theta, sigma, nu)

# Provide starting values
start_values <- list(theta = -0.33, sigma = 0.12, nu=0.16)

# Call the nls function
fit <- nls(formula, start = start_values)

#OR:

fit <- nls (price ~ call_model(strike, theta, sigma, nu), start = list(theta=0, sigma=0.4, nu=0.2))

Neither worked. Now I am unsure if I am even on the right track. Has anyone encountered a similar question or knows what the right approach is?

New contributor

ihammer is a new contributor to this site. Take care in asking for clarification, commenting, and answering.
Check out our Code of Conduct.

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật