科克斯(Cox),英格索尔(Ingersoll)和罗斯(Ross)连续发表了两篇论文,这两篇论文代表了金融学中广义
均衡理论方法的里程碑。首先,Cox,Ingersoll和
Ross(1985a)对一个简单而又完备的
经济体提出了一个时间连续的广义均衡模型,并且用它来检验
资产价格的行为。其次,Cox,Ingersoll和Ross(1985b)则是用在Cox,Ingersoll和Ross(1985a)中提出建立了CIR模型。
CIR模型把
期限结构视为一种随机过程,它是
利率的一种总体均衡模型。该模型的基础是,个人从消费单一商品中取得的预期
效用达到最大化。在实现
效用最大化过程中,每一个人选择:
然后,剩余的财富按短期无
风险利率进行投资,如果不存在剩余,而是出现短缺,则通过借款来弥补短缺。根据
科克斯等人的观点,随着个人做出选择,并实现
效用最大化,
短期利率和
债券预期收益率会出现调整直至所有的财富都投资于实物生产为止。该均衡过程就被称为总体均衡概念。CIR模型的特点是,对于所有期限的
债券来说,
风险—收益比例相同,
套利是导致这种现象的力量。
CIR模型认为,
利率围绕一个平均值波动,如果利率偏离了平均值,它总是要回到平均值的。
利率回到平均值的时间由模型中的调整速度描述。如果调整速度接近于1,
利率将很快回到平均值。用△r表示
利率的变化,r表示现行
短期利率,R表示平均利率,a表示r的调整速度,δ表示期望值为0的误差项,可以得到基本的
单因素模型公式如下:
通过重点分析纯贴水金融工具,
科克斯等人试图勾画出
债券价格行为背后的随机过程。在单一
因素模型中,他们假设技术状态用单一状态变量来表示。他们发现,
债券的
实际价格是
短期利率的递减的凸形
函数,这就是说,各种利率同步变化。此外,与
复利的数学计量相符,
债券价格是期限的递减
函数。更加令人感兴趣的结论是,
债券价格是
利率与财富之间协方差的递增
函数。在协方差较大的条件下,财富值大,则
利率高,
债券价格低;财富值小,则利率低,债券价格高。这种理想的资产拥有正的
边际效用,因而影响着财富的价值。
在CIR模型中,
债券价格还是
利率方差的递增的凹形
函数。
科克斯等人认为,较高的方差反映了未来实际生产机会具有较大的不确定性,因而未来的消费具有较大的不确定性,
风险回避投资者就会对
债券定价较高,而它的某些收益与各种经济状况有关。总体而言,CIR模型认为,在大多数情况下,
利率期限结构中包含着正值的期限
溢价。根据该模型,
期限结构曲线任何一点上
收益率的变化都与曲线高一点上收益率的变化完全相关。此外,
长期利率收敛于正常利率即前面
公式中的平均值,因此长期利率可以被视为CIR模型
期限结构所围绕的核心。调整系数是一项重要的回归参数,它告诉我们,
长期利率在何种程度上迅速地向正常利率回归。
科克斯—英格索尔—罗斯把他们的模型扩展到债券以外的其他
证券——这些证券的偿付取决于
利率——如债券的
期权和
期货合同。另外他们探讨了
期限结构的
多因素模型。更新的CIR模型是两因素的。两
因素模型认为,随着时间的推移,
短期利率将趋向
长期利率水平。与
单因素模型描述
短期利率,认为短期利率趋向一个平均值不同,两因素模型将利率的变化描述为两种随机过程,即短期利率的随机过程和
长期利率的随机过程。在对诸如
长期利率期权等相关
证券定价时,这种形式很有用处。
期限结构的CIR模型的优点是它产生于经济中的
内在经济变量和总体均衡。因此,它包含了
风险回避、时间
消费偏好、财富限制、导致
风险补偿的因素和众多的投资选择。尽管该
公式具有众多优点,但是它太复杂,在估算
经济参数、
风险参数和进行现实预测方面产生困难。使用CIR模型的研究者试图简化假设,并简化该模型中包括的连续数学计算,可以推导出
债券以及其他金融工具的定价
公式。