Méthode de Laplace générale

Bonjour, j'essaye à tout prix de trouver l'équivalent de l'intégrale ci-dessous avec $\tau \rightarrow 0$ et $x>\ln K, \sigma>0$ sans succès. La grosse difficulté réside dans le fait que cette intégrale n'est pas directement une intégrale de Laplace (dépendance sous la racine en $\tau$). Toutefois, il est clair que la fonction dans l'exp est maximale en $y=0 $ et ce pour tout $\tau$, on serait donc tenter d'approcher la fonction dans l'exp par son DL en y=0 ? En faisait cela, je reste coincé également. Si vous avez des idées, je suis preneur. Merci !

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\begin{align*}
I\left(\tau\right) & =\int_{0}^{1}\sqrt{1-y}\exp\left(-\frac{\left(x-\ln K+\sigma\sqrt{-\tau y\ln\tau y}\right)^{2}}{2\tau\sigma^{2}\left(1-y\right)}\right)dy\\
& =\int_{0}^{1}\sqrt{1-y}\exp\left(-\frac{\left(x-\ln K\right)^{2}}{2\tau\sigma^{2}\left(1-y\right)}\times\left(1+\frac{\sigma}{x-\ln K}\sqrt{-\tau y\ln\tau y}\right)^{2}\right)dy\\
& =\int_{0}^{1}\sqrt{1-y}\exp\left(-\frac{\left(x-\ln K\right)^{2}}{2\tau\sigma^{2}}\times\left(1+\frac{2\sigma}{x-\ln K}\sqrt{-\tau y\ln\tau y}-\frac{\sigma^{2}\tau y\ln\tau y}{\left(x-\ln K\right)^{2}}\right)\times\sum_{n=0}^{\infty}y^{n}\right)dy.
\end{align*}
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Réponses

  • Juste une suggestion - je n'ai pas fait le calcul dans le détail .
    Tu poses a² = (x-lnK)²/2.t.s² et tu intègres juste le terme principal (les autres sont plus petits quand t->0) .
    Tu as alors l'intégrale de Sqrt(1-y) exp - (a²/(1-y)) dy

    On pose u = 1/sqrt (1-y) et on obtient l'intégrale de 1 à l'infini de u². exp( - (a².u²)) du
    Or on sait que cette intégrale de 0 à l'infini vaut sqrt (Pi) /4.a3
    Donc Intégrale de 1 à l'infini = sqrt (Pi) /4.a3 - Integrale de 0 à 1 de u². exp( - (a².u²)) du

    Or quand t->0 , a² -> + infini donc il se pourrait que la 2e intégrale tende vers 0 plus vite que 1/a 3 (il faudrait le démontrer)
    Si c'était vrai alors l'équivalent serait sqrt (Pi) /4.a3

    Même si ça marchait, ça m'a l'air relativement long mais je n'ai pas trouvé plus rapide .
  • Salut ThomasV et merci pour ta réponse. Je suis d'accord avec toi sur le fait qu'on peut calculer directement l'intégrale si on suppose que les termes supérieurs sont négligeables. Pour ma part, je trouve :
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    \int_{0}^{1}\sqrt{y}\exp\left(-\frac{a^{2}}{\tau y}\right)dy = \frac{4 \sqrt{\pi } a^3 \text{erfc}\left(\frac{a}{\sqrt{\tau }}\right)}{3 \tau ^{3/2}}+\frac{2 e^{-\frac{a^2}{\tau }} \left(\tau -2 a^2\right)}{3
    \tau } = e^{-\frac{a^2}{\tau }} \left(\frac{\tau }{a^2}+O\left(\tau ^2\right)\right)
    $

    avec $a = (x-\ln K) / \sigma$ et changement de variable en 1-y. Le problème est que tu dis qu'on néglige les termes d'autres supérieurs dans dénominateur mais je ne suis pas persuadé qu'on puisse le faire puisque les deux exp ne sont pas équivalentes.
  • Tu as raison il ne suffit pas de supposer . Il faudrait le démontrer .
    Ce que je vois avec ton expression est qu'elle tend vers 0 exponentiellement alors que avec la supposition le terme de tête tendrait vers 0 comme t3/2 ce qui est bien plus lent que l'exponentielle .

    Si tu as calculé l'intégrale pour les 3 termes alors ton expression doit être bonne aux erreurs de calcul près .
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