Asymptotics of optimal investment behavior under a risk process with two-sided jumps

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

We study an optimal investment control problem for an insurance company having two business branches, life annuity insurance and non-life insurance. The company can invest its surplus into a risk-free asset and a risky asset with the price dynamics given by a geometric Brownian motion. The optimization objective is to maximize the survival probability of the total portfolio over the infinite time interval. In the absence of investments, the portfolio surplus is described by a stochastic process involving two-sided jumps and a continuous drift. Downward jumps correspond to the claim sizes, and upward jumps are interpreted as random gains that arise at the final moments of the life annuity contracts' realizations (i.e., at the moments of death of policyholders) as a result of the release of unspent funds. The drift is determined by the difference between premiums in the non-life insurance contracts and the annuity payments. The solving to the optimization problem that yields the maximal survival probability, as well as the optimal strategy, is related to the classical solution of the corresponding Hamilton – Jacobi – Bellman (HJB) equation, if this solution exists. In the considered risk model, HJB includes integral operators of two types: Volterra and non-Volterra ones. The presence of the latter makes the asymptotic analysis of the solution quite complicated. However, for the case of small jumps (when the jumps have exponential distributions), we obtained asymptotic representations of solutions for both small and large values of the initial surplus.

About the authors

Tatiana Andreevna Belkina

Central Economics and Mathematics Institute RAS

ORCID iD: 0000-0001-7384-0025
SPIN-code: 9513-8256
Scopus Author ID: 6701440591
ResearcherId: K-3015-2018
47 Nakhimovsky Ave., Moscow, 117418

Sergey V. Kurochkin

Federal Research Center “Computer Science and Control” RAS

ORCID iD: 0000-0001-9484-6012
SPIN-code: 1857-9863
40 Vavilova St., Moscow 119333, Russia

Anna E. Tarkhova

Sberbank of Russia

Novosibirsk, Russia

References

  1. Browne S. Optimal investment policies for a firm with a random risk process: Exponential utility and minimizing the probability of ruin. Mathematics of Operations Research, 1995, vol. 20, iss. 4, pp. 937–958. DOI: https://doi.org/10.1287/moor.20.4.937
  2. Grandell J. Aspects of risk theory. New York, Springer-Verlag, 1991. 175 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4613-9058-9
  3. Hipp C., Plum M. Optimal investment for insurers. Insurance: Mathematics and Economics, 2000, vol. 27, iss. 2, pp. 215–228. DOI: https://doi.org/10.1016/S0167-6687(00)00049-4
  4. Hipp C., Plum M. Optimal investment for investors with state dependent income, and for insurers. Finance and Stochastics, 2003, vol. 7, pp. 299–321. DOI: https://doi.org/10.1007/s007800200095
  5. Belkina T., Hipp C., Luo S., Taksar M. Optimal constrained investment in the Cramer–Lundberg model. Scandinavian Actuarial Journal, 2014, vol. 2014, iss. 5, pp. 383–404. DOI: https://doi.org/10.1080/03461238.2012.699001
  6. GaierJ.,Grandits P., Schachermayer W. Asymptotic ruin probabilities and optimal investment. The Annals of Applied Probability, 2003, vol. 13, iss. 3, pp. 1054–1076. DOI: https://doi.org/10.1214/aoap/1060202834
  7. Hipp C. Asymptotics of ruin probabilities for controlled risk processes in the small claims case. Scandinavian Actuarial Journal, 2004, vol. 2004, iss. 5, pp. 321–335. DOI: https://doi.org/10.1080/03461230410000538
  8. Belkina T. A., Konyukhova N. B., Kurochkin S. V. Optimal control of investment in a collective pension insurance model: Study of singular nonlinear problems for integro-differential equations. Computational Mathematics and Mathematical Physics, 2022, vol. 62, iss. 9, pp. 1438–1454. DOI: https://doi.org/10.1134/S0965542522090056
  9. Belkina T., Luo Sh. Asymptotic investment behaviors under a jump-diffusion risk process. North American Actuarial Journal, 2017, vol. 21, iss. 1, pp. 36–62. DOI: https://doi.org/10.1080/10920277.2016.1246252
  10. Kabanov Yu., Pukhlyakov N. Ruin probabilities with investments: Smoothness, integro-differential and ordinary differential equations, asymptotic behavior. Journal of Applied Probability, 2022, vol. 59, iss. 2, pp. 556–570. DOI: https://doi.org/10.1017/jpr.2021.74
  11. Belkina T. A., Ogareva A. S. Risky investments and survival probability in the insurance model with two-sided jumps: Problems for integrodifferential equations and ordinary differential equation and their equivalence. Izvestiya of Saratov University. Mathematics. Mechanics. Informatics, 2023, vol. 23, iss. 3, pp. 278–285. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9791-2023-23-3-278-285, EDN: HYOWQI
  12. Dufresne F., Gerber H. U. Risk theory for the compound Poisson process that is perturbed by diffusion. Insurance: Mathematics and Economics, 1991, vol. 10, iss. 1, pp. 51–59. DOI: https://doi.org/10.1016/0167-6687(91)90023-Q

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».