Die Snell-Einhüllende (auch Snell’sche Hülle ) ist ein Begriff aus der Stochastik und Finanzmathematik . Für einen Prozess
X
{\displaystyle X}
ist sie das kleinste Supermartingal , das
X
{\displaystyle X}
dominiert. Die Snell-Einhüllende tritt in der Finanzmathematik bei Fragen des optimalen Stoppens, z. B. dem optimalen Ausübungszeitpunkt amerikanischer Optionen auf. Sie ist nach dem US-amerikanischen Mathematiker J. Laurie Snell benannt.
Sei
(
Ω
,
F
,
(
F
t
)
t
∈
[
0
,
T
]
,
P
)
{\displaystyle (\Omega ,{\mathcal {F}},({\mathcal {F}}_{t})_{t\in [0,T]},P)}
ein filtrierter Wahrscheinlichkeitsraum und
Q
≪
P
{\displaystyle Q\ll P}
ein bzgl.
P
{\displaystyle P}
absolutstetiges Maß . Ein adaptierter Prozess
U
=
(
U
t
)
t
∈
[
0
,
T
]
{\displaystyle U=(U_{t})_{t\in [0,T]}}
heißt Snell-Einhüllende des Prozesses
X
=
(
X
t
)
t
∈
[
0
,
T
]
{\displaystyle X=(X_{t})_{t\in [0,T]}}
bzgl.
Q
{\displaystyle Q}
, wenn
U
{\displaystyle U}
ein
Q
{\displaystyle Q}
-Supermartingal ist.
U
{\displaystyle U}
dominiert
X
{\displaystyle X}
, d. h.
U
t
≥
X
t
{\displaystyle U_{t}\geq X_{t}}
Q
{\displaystyle Q}
-f.s. für alle
t
∈
[
0
,
T
]
{\displaystyle t\in [0,T]}
. (Dominanz )
Für jedes
Q
{\displaystyle Q}
-Supermartingal
V
=
(
V
t
)
t
∈
[
0
,
T
]
{\displaystyle V=(V_{t})_{t\in [0,T]}}
, das
X
{\displaystyle X}
dominiert gilt, dass
V
{\displaystyle V}
auch
U
{\displaystyle U}
dominiert. (Minimalität )
Sei
T
=
{
τ
:
Ω
→
[
0
,
T
]
|
τ
Stoppzeit
}
{\displaystyle {\mathcal {T}}=\{\tau :\Omega \to [0,T]\,|\,\tau {\text{ Stoppzeit}}\}}
die Menge aller Stopzeiten und
T
t
=
{
τ
∈
T
:
t
≤
τ
≤
T
}
{\displaystyle {\mathcal {T}}_{t}=\{\tau \in {\mathcal {T}}:t\leq \tau \leq T\}}
die Menge der
[
t
,
T
]
{\displaystyle [t,T]}
-wertigen Stoppzeiten in
(
Ω
,
F
,
(
F
t
)
t
∈
[
0
,
T
]
,
P
)
{\displaystyle (\Omega ,{\mathcal {F}},({\mathcal {F}}_{t})_{t\in [0,T]},P)}
.
Sei
(
X
t
)
t
∈
[
0
,
T
]
{\displaystyle (X_{t})_{t\in [0,T]}}
ein nichtnegativer Prozess mit càdlàg -Pfaden und
E
Q
(
sup
t
∈
[
0
,
T
]
X
t
)
<
∞
{\displaystyle E_{Q}(\operatorname {sup} _{t\in [0,T]}X_{t})<\infty }
, so existiert ein
U
=
(
U
t
)
t
∈
[
0
,
T
]
{\displaystyle U=(U_{t})_{t\in [0,T]}}
mit cádlág-Pfaden, das die obigen drei Bedingungen erfüllt.
Die Snell-Einhüllende lässt sich in stetiger Zeit darstellen durch
U
t
=
e
s
s
s
u
p
{
E
Q
(
X
τ
|
F
t
)
:
τ
∈
T
t
}
{\displaystyle U_{t}=\operatorname {ess\,sup} \{E_{Q}(X_{\tau }|{\mathcal {F}}_{t}):\tau \in {\mathcal {T}}_{t}\}}
P
{\displaystyle P}
-f.s. und
t
∈
[
0
,
T
]
{\displaystyle t\in [0,T]}
,
wobei
e
s
s
s
u
p
{\displaystyle \operatorname {ess\,sup} }
das wesentliche Supremum über die Menge der Zufallsvariablen
{
E
Q
(
X
τ
|
F
t
)
:
τ
∈
T
t
}
{\displaystyle \{E_{Q}(X_{\tau }|{\mathcal {F}}_{t}):\tau \in {\mathcal {T}}_{t}\}}
ist.
Im Spezialfall diskreter Zeit lässt sich die Snell-Einhüllende unter den obigen Voraussetzungen rekursiv durch
U
T
=
X
T
{\displaystyle U_{T}=X_{T}}
und
U
t
−
1
=
max
{
X
t
−
1
,
E
Q
(
U
t
|
F
t
−
1
)
}
{\displaystyle U_{t-1}=\max\{X_{t-1},E_{Q}(U_{t}|{\mathcal {F}}_{t-1})\}}
für
t
=
1
,
.
.
.
,
T
{\displaystyle t=1,...,T}
definieren. Es lässt sich leicht nachrechnen, dass die obigen drei Bedingungen von diesem Prozess tatsächlich erfüllt werden.
Sei
X
∗
:=
sup
1
≤
n
≤
T
X
n
∈
L
1
(
Ω
)
{\displaystyle X^{*}:=\operatorname {sup} _{1\leq n\leq T}X_{n}\in {\mathcal {L}}^{1}(\Omega )}
und
T
≤
∞
{\displaystyle T\leq \infty }
gegeben.