Tema 13: Medidas empíricas y basadas en curvas de riesgo de renta fija
Cobertura de objetivos de aprendizaje
OA1: Explique por qué la duración efectiva y la convexidad efectiva son las medidas más apropiadas del riesgo de tasa de interés para bonos con opciones integradas
Concepto central exam-focus
La duración efectiva y la convexidad miden la sensibilidad del precio de un bono a cambios paralelos en la curva de rendimiento, teniendo en cuenta cómo las opciones integradas afectan los flujos de efectivo a medida que cambian las tasas de interés. A diferencia de las medidas de duración basadas en el rendimiento que suponen flujos de efectivo fijos, las medidas efectivas capturan la naturaleza dependiente de la trayectoria de los bonos rescatables, vendibles y prepagables, donde el propio patrón de flujo de efectivo cambia con las tasas de interés. Esto hace que la duración efectiva y la convexidad efectiva sean las medidas necesarias para cualquier bono con opciones integradas, incluidos los valores respaldados por hipotecas donde el comportamiento de pago anticipado crea una convexidad negativa significativa. duration
Fórmulas y cálculos
-
Duración efectiva:
EffDur = (PV⁻ − PV⁺) / [2 × (ΔCurve) × (PV₀)] Where: - PV⁻ = Price when curve shifts down - PV⁺ = Price when curve shifts up - ΔCurve = Parallel shift magnitude - PV₀ = Current bond price -
Convexidad efectiva:
EffCon = [(PV⁻) + (PV⁺) − 2(PV₀)] / [(ΔCurve)² × (PV₀)] -
Cambio de Precio con Medidas Efectivas:
%ΔPVFull ≈ (−EffDur × ΔCurve) + [½ × EffCon × (ΔCurve)²] -
Pasos HP 12C (Duración efectiva):
Example: PV₀ = 101, PV⁺ = 99, PV⁻ = 103, ΔCurve = 0.25% 103 [ENTER] 99 [-] (PV⁻ − PV⁺ = 4) 2 [ENTER] 0.0025 [×] (2 × ΔCurve = 0.005) 101 [×] (× PV₀ = 0.505) [÷] (4 ÷ 0.505) Result: 7.92 (Effective duration)
Ejemplos prácticos
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Ejemplo de bono rescatable:
30-year 5% callable bond, callable at 100 in 5 years Current price: 101.060 Benchmark shifts: -25 bps: Price = 102.891 (limited upside due to call) +25 bps: Price = 99.050 EffDur = (102.891 - 99.050)/(2 × 0.0025 × 101.060) = 7.60 EffCon = (102.891 + 99.050 - 202.120)/(0.0025² × 101.060) = -283 Note: Negative convexity from call option -
Ejemplo de bono putable:
10-year 4% putable bond, putable at 98 Current price: 97.50 Benchmark shifts: -25 bps: Price = 99.20 +25 bps: Price = 96.80 (limited downside due to put) EffDur = 4.92 EffCon = 125 (positive, put provides protection)
Aplicación DeFi
- Ejemplo de protocolo: préstamos rescatables de Maple Finance
- Implementación: los contratos inteligentes con funciones de reembolso anticipado requieren un modelado de duración efectivo
- Ventajas/Desafíos:
- Ventajas: evaluación dinámica del riesgo, desencadenantes óptimos de refinanciación
- Desafíos: modelos de opciones en cadena, cálculos complejos que requieren un uso intensivo de gas
- Ejemplo: Los préstamos institucionales de Maple utilizan la duración efectiva para fijar el precio de las opciones de pago anticipado.
OA2: Calcule el cambio porcentual del precio de un bono para un cambio específico en el rendimiento de referencia, dada la duración efectiva y la convexidad del bono.
Concepto central
- Definición: La fórmula de cambio de precio que utiliza medidas efectivas tiene en cuenta los efectos lineales (duración) y no lineales (convexidad) de los cambios en la curva de referencia de los bonos con opciones integradas.
- Por qué es importante: Las predicciones precisas de los precios de los bonos con opciones integradas requieren medidas efectivas; La duración/convexidad tradicional subestimará significativamente los cambios de precios.
- Componentes clave:
- Respuestas de precios asimétricas
- Regiones de convexidad negativa
- Consideraciones sobre la dependencia de la ruta
- Importancia de la calibración del modelo
Fórmulas y cálculos
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Fórmula completa de cambio de precio:
%ΔPVFull ≈ (−EffDur × ΔCurve) + [½ × EffCon × (ΔCurve)²] Components: - Duration effect: −EffDur × ΔCurve - Convexity adjustment: ½ × EffCon × (ΔCurve)² -
Respuesta Asimétrica del Precio (Bonos rescatables):
For rates down: Limited upside due to call option For rates up: Full downside exposure Example: EffDur = 7.6, EffCon = -285 -100 bps: %ΔPrice = 7.6 - 1.43 = +6.17% +100 bps: %ΔPrice = -7.6 - 1.43 = -9.03% -
Pasos HP 12C (Cálculo completo):
Example: EffDur = 5.2, EffCon = -150, ΔCurve = +75 bps 5.2 [CHS] 0.0075 [×] (Duration effect = -0.039) 0.5 [ENTER] 150 [CHS] [×] (0.5 × EffCon = -75) 0.0075 [x²] [×] (× (ΔCurve)² = -0.00422) [+] (Total effect) Result: -0.04322 (-4.32% price change)
Ejemplos prácticos
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Ejemplo de prepago de MBS:
Mortgage-backed security EffDur = 3.5 (prepayment-adjusted) EffCon = -180 (negative due to prepayment option) Scenario: Fed cuts rates 150 bps Duration effect: +5.25% Convexity effect: -2.03% Net change: +3.22% Without effective measures: Would overestimate at +7.5% -
Ejemplo de bono convertible:
Convertible with equity sensitivity EffDur = 4.8, EffCon = 250 For various curve shifts: -50 bps: +2.40% + 0.31% = +2.71% +50 bps: -2.40% + 0.31% = -2.09% +200 bps: -9.60% + 5.00% = -4.60%
Aplicación DeFi- Ejemplo de protocolo: productos estructurados Ribbon Finance
- Implementación: las bóvedas de opciones calculan la duración efectiva de las posiciones que generan rendimiento con opcionalidad incorporada
- Ventajas/Desafíos:
- Ventajas: Mejores ratios de cobertura, optimización mejorada del riesgo/recompensa
- Desafíos: modelado de superficies de volatilidad en cadena, dependencias de Oracle
- Ejemplo: DOV (DeFi Option Vaults) utiliza una convexidad efectiva para optimizar la selección de strike
OA3: Definir la duración de la tasa clave y describir su uso para medir la sensibilidad del precio de los instrumentos de renta fija a los cambios de la curva de rendimiento como referencia
Concepto central
- Definición: La duración de la tasa clave (duración parcial) mide la sensibilidad del precio de un bono a un cambio en la curva de rendimiento de referencia en un punto de vencimiento específico, manteniendo todas las demás tasas constantes.
- Por qué es importante: las curvas de rendimiento rara vez se mueven en paralelo; Las duraciones de las tasas clave capturan la sensibilidad a los giros, mariposas y otros movimientos no paralelos que dominan los mercados reales.
- Componentes clave:
- Periodos de vencimiento (0,5, 2, 5, 10, 20, 30 años)
- Dar forma a la identificación de riesgos.
- Aplicaciones de construcción de carteras.
- La suma es igual a la duración efectiva
Fórmulas y cálculos
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Fórmula de duración de la tasa clave:
KeyRateDurₖ = −(1/PV) × (ΔPV/Δrₖ) Or approximately: KeyRateDurₖ = (PV⁻ₖ − PV⁺ₖ) / [2 × (Δrₖ) × (PV₀)] Where k = specific maturity point -
Propiedad de suma:
Σ(KeyRateDurₖ) = EffDur k=1 to n -
Fórmula de impacto en el precio:
Total %ΔPV = Σ(−KeyRateDurₖ × Δrₖ) -
Pasos HP 12C (cálculo de tasa clave):
Example: 5-year key rate, PV₀ = 100 Shift 5-year rate ±10 bps: PV⁺ = 99.83, PV⁻ = 100.17 100.17 [ENTER] 99.83 [-] (PV⁻ − PV⁺ = 0.34) 2 [ENTER] 0.001 [×] (2 × Δr = 0.002) 100 [×] [÷] (Divide by denominator) Result: 1.70 (5-year key rate duration)
Ejemplos prácticos
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Análisis de cartera con barra:
$100M portfolio: 50% 2-year, 50% 30-year bonds Key Rate Durations: 2-year: 0.95 5-year: 0.20 10-year: 0.50 30-year: 14.35 Total (EffDur): 16.00 Curve Steepening Scenario: 2-year: -25 bps → Impact: +0.24% 30-year: +50 bps → Impact: -7.18% Net impact: -6.94% -
Comparación de carteras de escalera:
Equal-weighted 2, 5, 10, 20, 30-year bonds Key Rate Profile: 2-year: 0.40 5-year: 1.00 10-year: 2.00 20-year: 4.00 30-year: 6.00 More balanced exposure to curve reshaping
Aplicación DeFi
- Ejemplo de protocolo: posiciones de tipo fijo de Element Finance
- Implementación: las divisiones de tokens de principal/rendimiento tienen diferentes exposiciones a tasas clave
- Ventajas/Desafíos:
- Ventajas: posicionamiento preciso de la curva de rendimiento, operaciones de estructura de plazos optimizadas
- Desafíos: puntos de vencimiento limitados en DeFi, concentración de liquidez
- Ejemplo: Las operaciones de convergencia de Element explotan los diferenciales clave de duración de tipos
OA4: Describir la diferencia entre duración empírica y duración analítica
Concepto central
- Definición: La duración empírica se estima a partir de relaciones históricas precio/rendimiento mediante análisis de regresión, mientras que la duración analítica utiliza fórmulas matemáticas que suponen independencia entre los rendimientos de referencia y los diferenciales de crédito.
- Por qué es importante: durante situaciones de tensión en el mercado, los diferenciales de crédito a menudo se amplían cuando los rendimientos del gobierno caen (correlación negativa), lo que hace que la duración empírica sea más precisa para los bonos con riesgo crediticio.
- Componentes clave:
- Enfoque estadístico versus teórico.
- Efectos de correlación del diferencial de crédito
- Dinámica de vuelo hacia la calidad
- Criterios de selección del modelo.
Fórmulas y cálculos
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Duración analítica (basada en fórmulas):
Assumes: ΔPrice = f(ΔYield) + g(ΔSpread) Where f and g are independent ModDur or EffDur calculated from bond mathematics -
Duración empírica (basada en regresión):
Regression model: ΔPrice/Price = α + β₁(ΔBenchmark) + β₂(ΔSpread) + ε Empirical Duration = −β₁ Accounts for correlation: Corr(ΔBenchmark, ΔSpread) ≠ 0 -
Ajuste de Vuelo a Calidad:
If Corr(ΔYield, ΔSpread) = -0.5: Empirical Duration ≈ Analytical Duration × (1 + ρ × SpreadSensitivity) Example: Analytical Duration = 7.0 Spread Duration = 6.5 Correlation = -0.4 Empirical Duration ≈ 7.0 × (1 - 0.4 × 6.5/7.0) = 4.4 -
Pasos HP 12C (Ajuste empírico):
Example: Analytical = 8, Spread sensitivity = 0.6, Correlation = -0.3 0.6 [ENTER] 0.3 [CHS] [×] (Spread effect = -0.18) 1 [+] (1 + effect = 0.82) 8 [×] (Adjusted duration) Result: 6.56 (Empirical duration)
Ejemplos prácticos
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Corporativo con grado de inversión:
BBB-rated 10-year bond Analytical Duration: 8.5 Normal markets (correlation ≈ 0): Empirical Duration ≈ 8.5 Crisis period (correlation = -0.6): Empirical Duration ≈ 5.1 Price predictions for -100 bps Treasury yield: Analytical: +8.5% Empirical: +5.1% (accounts for +60 bps spread widening) -
Ejemplo de bono de alto rendimiento:
B-rated 5-year bond Analytical Duration: 4.2 Spread Duration: 4.0 Historical regression (2008-2009 data): ΔPrice = -0.02 - 2.8(ΔTreasury) - 3.9(ΔSpread) Empirical Duration = 2.8 (vs 4.2 analytical) Explains why high yield underperforms in flight-to-quality
Aplicación DeFi- Ejemplo de protocolo: préstamos sin garantía TrueFi
- Implementación: los grupos de crédito requieren una duración empírica para una evaluación de riesgos precisa
- Ventajas/Desafíos:
- Ventajas: captura correlaciones DeFi-TradFi, mejores pruebas de estrés
- Desafíos: datos históricos limitados, correlaciones que evolucionan rápidamente
- Ejemplo: TrueFi utiliza modelos de regresión en cadena para estimar duraciones empíricas de carteras de préstamos
Resumen de conceptos básicos (principio 80/20)
Conocimiento esencial (80% del valor)
- Medidas efectivas: Requerido para bonos con opciones integradas
- Duración de la tasa clave: captura cambios no paralelos en la curva de rendimiento
- Empírico versus analítico: la correlación crediticia es importante en mercados en tensión
- Convexidad negativa: los bonos rescatables exhiben cuando las tasas bajan
Conceptos Avanzados (20% restante)
- Descomposición del riesgo de configuración utilizando tipos clave
- Regresión multifactorial para duración empírica
- Aplicaciones de spread ajustado por opciones (OAS)
- Duraciones de tasa clave entre curvas
Hoja de fórmula completa formula
Fórmulas primarias
1. Effective Duration:
EffDur = (PV⁻ − PV⁺) / [2 × ΔCurve × PV₀]
2. Effective Convexity:
EffCon = (PV⁻ + PV⁺ − 2×PV₀) / [(ΔCurve)² × PV₀]
3. Price Change (Effective):
%ΔPV ≈ −EffDur × ΔCurve + ½ × EffCon × (ΔCurve)²
4. Key Rate Duration:
KeyRateDurₖ = (PV⁻ₖ − PV⁺ₖ) / [2 × Δrₖ × PV₀]
5. Sum of Key Rates:
Σ(KeyRateDurₖ) = EffDur
6. Empirical Duration (Regression):
ΔPrice/Price = α + β₁(ΔBenchmark) + β₂(ΔSpread)
EmpiricalDur = −β₁
Definiciones de variables
- PV⁺, PV⁻: Precios después de cambios positivos/negativos en la curva
- ΔCurve: Desplazamiento paralelo de la curva de referencia
- Δrₖ: Cambio al vencimiento k únicamente
- β₁, β₂: Coeficientes de regresión
- ρ: Correlación entre rendimientos y diferenciales
Secuencias de la calculadora HP 12C hp12c
Cálculo de la duración efectiva
Given: PV₀ = 102, PV⁺ = 100.5, PV⁻ = 103.2, ΔCurve = 0.20%
103.2 [ENTER] 100.5 [-] → 2.7
2 [ENTER] 0.002 [×] → 0.004
102 [×] → 0.408
[÷] → 6.62 (Effective Duration)
Cálculo de convexidad efectiva
Same data as above:
103.2 [ENTER] 100.5 [+] → 203.7
102 [ENTER] 2 [×] [-] → -0.3
0.002 [x²] [ENTER] → 0.000004
102 [×] [÷] → -735 (Effective Convexity)
Impacto de la duración de la tasa clave
Portfolio with three key rate exposures:
2-year: KeyDur = 0.5, Δr = -25 bps
10-year: KeyDur = 3.0, Δr = +50 bps
30-year: KeyDur = 8.0, Δr = +75 bps
0.5 [ENTER] 0.0025 [×] → 0.00125
3.0 [ENTER] 0.005 [CHS] [×] → -0.015
8.0 [ENTER] 0.0075 [CHS] [×] → -0.06
[+] [+] → -0.07375 (-7.38% total impact)
Problemas de práctica
Nivel Básico
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Duración efectiva: Bono rescatable con PV₀ = 98, PV⁺ = 96,5 (curva hacia arriba 50 pb), PV⁻ = 99,2 (curva hacia abajo 50 pb). Calcular la duración efectiva.
- Respuesta: 2,76 [(99,2-96,5)/(2×0,005×98)]
-
Cambio de precio: Bono con EffDur = 4,5, EffCon = -120. Estimar el cambio de precio para un desplazamiento de la curva de -75 pb.
- Respuesta: +3,72% [4,5×0,0075 + 0,5×(-120)×0,0075²]
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Suma de tasa clave: El bono tiene duraciones de tasa clave: 2 años = 0,3, 5 años = 0,8, 10 años = 2,1, 30 años = 3,8. ¿Qué es la duración efectiva?
- Answer: 7.0 years (sum of all key rates)
Nivel intermedio
-
Impacto de convexidad negativa:
Callable bond: EffDur = 6.2, EffCon = -250 Compare price changes for ±100 bps: -100 bps: +6.2% - 1.25% = +4.95% +100 bps: -6.2% - 1.25% = -7.45% Asymmetry: 2.50% worse on downside -
Escenario de tasa clave:
Portfolio exposures: 5-year: KeyDur = 1.5 10-year: KeyDur = 4.0 30-year: KeyDur = 6.5 Curve flattening: 5yr +30bps, 10yr +10bps, 30yr -20bps Impact: -1.5(0.003) - 4.0(0.001) + 6.5(0.002) = +0.45% -
Empírico versus analítico:
Corporate bond: Analytical Duration = 7.5 During crisis: Treasury yields -150 bps, Spreads +100 bps Correlation = -0.6 Empirical Duration ≈ 4.5 Actual price change: +2.25% (not +11.25% from analytical)
Nivel avanzado
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Modelado de prepago de MBS:
Current coupon MBS: Price = 102.5 Rate scenarios with prepayment model: -100 bps: Price = 103.8 (high prepayments cap upside) +100 bps: Price = 99.2 EffDur = 2.3 (vs 5.8 for comparable Treasury) EffCon = -480 For -200 bps: Estimate vs actual price change -
Duración de múltiples factores:
Convertible bond sensitive to: - Interest rates (EffDur = 3.5) - Credit spreads (SpreadDur = 3.0) - Equity prices (Delta = 0.4) Scenario: Rates -50bps, Spreads +30bps, Equity +5% Total return: 1.75% - 0.90% + 2.00% = +2.85% -
Riesgo del protocolo DeFi:
Compound cDAI position: $10M supplied Empirical analysis shows: - Duration to USDC rates: 1.8 - Duration to ETH staking: 0.5 - Cross-effects: -0.3 If USDC rates +100bps, ETH staking -50bps: Net impact on APY?
Aplicaciones DeFi y ejemplos del mundo real
Protocolos perpetuos
Duración de los tokens GMX y GLP:
- GLP muestra una duración empírica negativa durante las tensiones del mercado
- Los rendimientos del Tesoro bajan → Aversión al riesgo → Reembolsos de GLP
- La duración empírica capta esto mejor que la analítica.
- Exposición a tipos clave principalmente a tipos DeFi a corto plazo
Diseño de protocolo de tasa fija
Tokens YT de Pendle Finance:
Yield Token characteristics:
- High effective duration (leveraged rate exposure)
- Negative convexity near maturity
- Key rate duration concentrated at maturity date
Example: 1-year YT-aUSDC
EffDur = 0.95 × (1 + Yield/Price)
If trading at 5% discount: EffDur ≈ 20
Protocolos de opciones
Opciones de tasa de interés Dopex:- Las opciones atlánticas sobre tipos requieren un modelo de convexidad eficaz
- Las duraciones de las tasas clave determinan la ubicación óptima del strike
- Correlaciones empíricas entre las tasas DeFi/TradFi críticas
- La cobertura delta utiliza cálculos de duración efectiva
Riesgo del protocolo de préstamo
Sensibilidad de frecuencia de Aave V3:
Variable rate positions:
- Analytical duration ≈ 0.25 (quarterly reset assumption)
- Empirical duration ≈ 0.10 (actual daily adjustments)
Stable rate positions:
- Effective duration depends on rebalancing threshold
- Key rate exposure to both supply/borrow curves
Errores comunes y consejos para los exámenes
Errores de cálculo que se deben evitar
- Desplazamiento de curva incorrecto: usar el cambio YTM en lugar de la curva de referencia
- Confusión de signos: la convexidad negativa todavía usa la misma fórmula
- Suma de tasa clave: la suma olvidada debe ser igual a la duración efectiva
- Interpretación de la regresión: la duración empírica es negativa del coeficiente
Trampas conceptuales
- Efectivo ≠ Modificado: Incluso para bonos sin opciones si la curva no es plana
- Convexidad negativa: solo para bonos rescatables cuando las tasas caen
- Empírico siempre inferior: solo es cierto en escenarios de búsqueda de calidad
- Tasas clave independientes: en realidad tienen cierta correlación en la práctica
Estrategia de examen
- Identifique primero el tipo de bono: Opciones integradas → Utilice medidas efectivas
- Compruebe las correlaciones: Riesgo crediticio → Considere la duración empírica
- La forma de la curva importa: No paralela → Utilice duraciones de tasas clave
- Asignación de tiempo: estos problemas normalmente requieren de 3 a 4 minutos.
Patrones de reconocimiento rápido
- “Callable/putable” → Duración efectiva/convexidad
- “Giro/mariposa” → Duración de la tasa clave
- “Vuelo hacia la calidad” → Duración empírica
- “Curva de referencia” → Medidas no basadas en YTM
Conclusiones clave
Conceptos imprescindibles
- ✅ Se requieren medidas efectivas para las opciones integradas
- ✅ Las duraciones de las tasas clave se suman a la duración efectiva
- ✅ Duración empírica < Analítica durante el vuelo hacia la calidad
- ✅ Los bonos rescatables pueden tener una convexidad efectiva negativa
- ✅ Las medidas basadas en curvas utilizan cambios de referencia, no YTM
Fórmulas críticas
- ✅ EfDur = (PV⁻ − PV⁺)/(2 × ΔCurva × PV₀)
- ✅ %ΔPV ≈ −EffDur × ΔCurva + ½ × EffCon × (ΔCurva)²
- ✅ Σ(KeyRateDurₖ) = EffDur
Aplicaciones prácticas
- ✅ Uso eficaz para MBS, bonos rescatables y putable
- ✅ Aplicar tasas clave para estrategias de posicionamiento en curvas
- ✅ Considere empíricos para carteras sensibles al crédito
- ✅ Los protocolos DeFi necesitan los tres enfoques
Referencias cruzadas y recursos adicionales
Temas financieros relacionados
- Tema 11: Duración basada en el rendimiento (fundación) duration
- Tema 12: Convexidad (complementario)
- Tema 14: Riesgo de crédito (aplicaciones empíricas de duración) credit-analysis
- Temas 17-19: Titulización (duración efectiva de MBS)
- Tema 9: Estructura de términos (curvas de referencia) yield-curve
Documentación del protocolo DeFi
- Pendle Docs - Tokenización de rendimiento fijo
- Element Finance - Divisiones de principal/rendimiento
- Maple Finance - Préstamos institucionales con opciones
- Nocional V3 - Préstamos a tasa fija
Lectura avanzada1. Fabozzi: “Análisis de Renta Fija” Cap. 7-8
- Tuckman & Serrat: “Valores de Renta Fija” Cap. 7
- Investigación: “Duración de las tasas clave: medidas de los riesgos de las tasas de interés” (J.P. Morgan)
- Documento DeFi: “Riesgo de tasa de interés en DeFi” (Gauntlet)
Herramientas y calculadoras en línea
- Terminal Bloomberg - Análisis profesional de tasas clave
- QuantLib Python - Cálculos de duración de código abierto
- DeFi Pulse - Seguimiento de la tasa de DeFi
- Dune Analytics - Análisis empírico en cadena
Revisar la lista de verificación
Comprensión conceptual
- Explique por qué se necesitan medidas efectivas para las opciones integradas
- Describe la convexidad negativa en bonos rescatables
- Comprender las aplicaciones de duración de la tasa clave
- Diferenciar duración empírica vs analítica
Competencia en cálculo
- Calcula la duración efectiva y la convexidad a partir de los precios.
- Estimar cambios de precios utilizando medidas efectivas
- Aplicar duraciones de tasas clave a escenarios de curvas
- Ajuste para correlaciones empíricas
Habilidades de aplicación
- Identificar cuándo utilizar cada tipo de duración
- Analizar MBS y riesgos de bonos rescatables
- Diseño de estrategias de posicionamiento de curvas.
- Aplicar conceptos a los protocolos DeFi
Preparación para el examen
- Problemas de práctica completos y sin errores.
- Reconoce tipos de problemas rápidamente
- Recuerda todas las variaciones de fórmula
- Comprender todos los objetivos de aprendizaje