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introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro 1. teoria da utilidade e seguro 1 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro 1 introduc¸a˜o 2 breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade 3 alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade 4 elementos de seguro 2 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Introduc¸a˜o Um sistema de seguranc¸a e´, de um modo lato, um mecanismo criado com o objectivo de reduzir o impacto financeiro adverso resultante de acontecimentos aleato´rios que impedem a concretizac¸a˜o de certas perspectivas razoa´veis a` partida. Outro sistema que afecta pagamentos associados na ocorreˆncia de acontecimentos aleato´rios e´ o JOGO. No entanto, este distingue-se do primeiro pelo facto daquele (sistema de seguranc¸a) ser criado com vista a proteger contra oimpacto econo´mico de riscos que existem e esta˜o fora de controle do segurado, enquanto que no jogo o risco e´ ”procurado”voluntariamene pelos participantes. Efectivamente, o u´nico ponto comum entre estes dois sistemas e´ o facto de envolverem uma redistribuic¸a˜o da riqueza. 3 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade Se cada um de no´s pudesse predizer as consequeˆncias das nossas deciso˜es obviamente que a nossa vida seria muito simplificada, mas contudo... desinteressante! Tudo se resumiria a tomar deciso˜es com base nas prefereˆncias relativamente a`s consequeˆncias. No entanto, na possuimos (e ainda bem!) esse dom profe´tico. O melhor que podemos fazer e´ seleccionar uma acc¸a˜o que nos ira´ conduzir preferencialmente a um conjunto de incertezas. A teoria da utilidade e´ uma teoria elaborada no sentido de levar a um conhecimento aprofundado acerca de como tomar deciso˜es face a` incerteza. Trata-se de uma teoria com importaˆncia relevante para os sistemas de seguranc¸a. 4 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Assim, face ao problema de tomar uma decisa˜o face a` incerteza, uma soluc¸a˜o poss´ıvel podera´ ser definir o valor de um projecto econo´mico com resultado aleato´rio atrave´s do seu valor esperado. Em economia e´ designado este valor por Valor Justo ou Valor Actuarial. Atrave´s deste princ´ıpio, o agente de decisa˜o encara de modo indiferente entre assumir um preju´ızo aleato´rio X e efectuar um pagamento de montante E [X ]. 5 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro No entanto, muitos agentes de decisa˜o na˜o adoptam este princ´ıpio (por vezes, designado como Princ´ıpio do Valor Justo); para eles, o n´ıvel de riqueza e outros aspectos da distribuic¸a˜o dos resultados influenciam as suas deciso˜es. No exemplo seguinte esta´ bem patente a insuficieˆncia do princ´ıpio referido. 6 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Exemplo 1.1. (seguro de acidentes) Considere-se P[acidente]=0.1 inalterada. Os treˆs casos seguintes esta˜o escalonados de acordo com o montante de preju´ızo resultante de um acidente, eventualmente. Preju´ızos Poss´ıveis (u.m.)1 Preju´ızo Esperado (u.m.) caso 1 0 1 0.1 caso 2 0 1.000 100 caso 3 0 1.000.000 100.000 No caso 1 o montante de perdas na˜o e´ relevante, pelo que o agente de decisa˜o na˜o estara´ disposto a pagar mais do que o valor esperado dos preju´ızos para efectuar o seguro. 1u.m. - unidade moneta´ria 7 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Contudo, se fixarmos a nossa atenc¸a˜o no caso 3, um preju´ızo de 1.000.000 u.m. podera´ revelar-se catastro´fico e exceder as suas disponibilidades financeiras. Neste caso, possivelmente o agente de decisa˜o podera´ estar disposto a pagar ”mais do que”o valor esperado do preju´ızo de forma a efectuar o seguro. Este facto sugere que o ”princ´ıpio do valor Justo”nem sempre e´ o mais adequado como base da decisa˜o. 8 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro ALTERNATIVAS? Iremos ver uma abordagem que de certo modo explica o facto de um agente de decisa˜o poder estar disposto a pagar mais do que o valor esperado - a func¸a˜o utilidade. 9 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Os treˆs exemplos seguintes situam-se na a´rea dos JOGOS e servem para ilustrar alguns dos conceitos fundamentais na Teoria da Utilidade. Exemplo 1.2. Embora dois jogos distintos X e Y possam ter o mesmo ganho esperado, uma pessoa que seja forc¸ada a aceitar um dos dois jogos, preferira´ tipicamente um deles ao outro. Por exemplo, sejam X : { 500 −400 1/2 1/2 e Y : { 60 50 40 1/3 1/3 1/3 com E [X ] = E [Y ] = 50. 10 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Contudo, uma pessoa que na˜o queira arriscar perder 400 u.m. para ter a possibilidade de ganhar 500 u.m.,preferira´, de um modo geral, o jogo Y , que lhe oferece a possibilidade de um ganho certo de, pelo menos, 40 u.m. . A Teoria da Utilidade foi desenvolvida nos anos 30/40 com o objectivo de descrever as prefereˆncias pessoais em jogos como os que acaba´mos de descrever: Uma pessoa preferira´ um jogo X para o qual o valor esperado de uma certa func¸a˜o u(X ), E [X ], seja um ma´ximo (em vez de E [X ]!) 11 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro u(.) −→ func¸a˜o utilidade x −→ u(x) u(x), que representa o valor que a pessoa atribui ao facto de ganhar o montante x . because giving a bank note to a poor person makes more sense than giving it to a millionaire – Rolski et al. (1999) 12 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro E [u(X )] = 1 2 u(500) + 1 2 u(−400) E [u(Y )] = 1 3 u(60) + 1 3 u(50) + 1 3 u(40) > prefere X E [u(X )] = E [u(Y )] indiferente entre X e Y < prefere Y u(x) e´ uma func¸a˜o crescente do ganho X E´ uma hipo´tese razoa´vel, se pensarmos que pessoa prefere um ganho maior a outro mais pequeno! 13 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Contudo, a forma de uma func¸a˜o utilidade u(.) varia de pessoa para pessoa e depende do balanc¸o pessoal entre o risco assumido referente aos diversos montantes e a tentativa de aumentar os seus ganhos. Exemplo 1.3. jogo 1. jogo 2. X : { −3 2.5 6 0.5 0.4 0.1 Y : { −2 1 3 0.3 0.4 0.3 Qual a prefereˆncia pessoal entre o jogo 1 e o jogo 2? 14 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro a) Func¸a˜o utilidade linear: u(x)= ax + b, a > 0. E [u(X )] = E [aX + b] = aE [X ] + b = aµ X + b, donde E [u(X )] > E [u(Y )] sse µ X > µ Y portanto, quando a utilidade e´ linear o jogo escolhido e´ sempre aquele para o qual o ganho esperado e´ ma´ximo. E [X ] = 0.5× (−3) + 0.4× 2.5 + 0.1× 6 = 0.1 E [Y ] = 0.7 ⇒ E [Y ] > E [X ] e portanto a prefereˆncia e´ pelo jogo 2. 15 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro b) Func¸a˜o utilidade cu´bica: u(x) = x3 E [u(X )] = 0.5× (−3)3 + 0.4× (2.5)3 + 0.1× (6)3 = 14.35 E [u(Y )] = 6.1 E [u(X )] > E [u(Y )] ⇒ prefereˆncia pelo jogo 1 (X ) 16 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Exemplo 1.4. (Paradoxo de St. Petersburg) O exemplo que se segue foi discutido por Daniel Bernoulli nos princ´ıpios do sec. XVIII, como exemplo ilustrativo do facto da func¸a˜o utilidade, considerada como func¸a˜o dos lucros poss´ıveis, podera´ na˜o ser uma func¸a˜o linear. Suponhamos que e´ dada a oportunidade a uma pessoa de participar no seguinte jogo: Uma moeda e´ lanc¸ada repetidamente ate´ que seja obtida a face “cara”pela primeira vez. 17 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Se a primeira vez que a face “cara”aparece e´ no n−e´simo lanc¸amento, enta˜o a pessoa obtem um GANHO de 2n u.m. , (n = 1, 2, . . .) Questa˜o: Qual o montante que uma pessoa esta´ disposta a gastar como entrada de forma a permitir a sua participac¸a˜o no jogo? P[X = 2n] = P[obter primeira face “cara”no n-e´simo lanc¸amento] = = ( 1 2 )n−1 × 1 2 = ( 1 2 )n 18 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro O ganho no jogo e´ descrito por X : { 2n, n = 1, 2, . . .( 1 2 )n , E [X ] = ∞∑ n=1 2n ( 1 2 )n =∞ Se a func¸a˜o utilidade fosse uma func¸a˜o linear, enta˜o a pessoa estaria disposta a pagar como entrada qualquer montante arbitra´rio. No entanto, o que acontece de facto e´ que cada pessoa esta´ disposta a pagar apenas uma quantia finita (e eventualmente reduzida), que depende da sua pro´pria func¸a˜o utilidade. 19 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade A func¸a˜o utilidade, u(.), associada a um agente de decisa˜o, pode enta˜o ser usada com o objectivo de comparar duas perspectivas econo´micas aleato´rias X e Y . Seja w a riqueza que possui determinado agente de decisa˜o econo´mica. Sera´ seleccionada a perspectiva econo´mica X se E [u(w + X )] > E [u(w + Y )] e sera´ indiferente entre as duas perspectivas X e Y se E [u(w + X )] = E [u(w + Y )] quer dizer, a relac¸a˜o de prefereˆncia qualitativa ou de indiferenc¸a pode ser substitu´ıda por uma comparac¸a˜o nume´rica consistente. 20 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Vejamos como a teoria da utilidade nos pode levar a um conhecimento aprofundado no campo dos SEGUROS. Suponhamos que um agente de decisa˜o possui uma propriedade que pode ser danificada ou destru´ıda no per´ıodo de tempo seguinte. Seja X a varia´vel aleato´ria que representa o montante de preju´ızos (que pode ser eventualmente zero). Consideremos tambe´m que a distribuic¸a˜o de X e´ conhecida. 21 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro X −→ montante de preju´ızo E [X ] −→ preju´ızo esperado no pro´ximo per´ıodo. SEGURADOR −→ organizac¸a˜o que ajuda a reduzir as consequeˆncias financeiras do dano ou destruic¸a˜o da propriedade. SEGURADO −→ dono da propriedade sujeita a risco 22 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro APO´LICES −→ contratos estabelecidos entre o segurador e o segurado no sentido de ser pago um montante igual ou menor do que o preju´ızo financeiro sofrido face ao dano que venha a ocorrer eventualmente, no per´ıodo de vigeˆncia da apo´lice → pagamento da indemnizac¸a˜o. PRE´MIO −→ pagamento efectuado pelo segurado ao segurador como retribuic¸a˜o das ”promessas”contidas na apo´lice por parte do segurador. 23 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro princ´ıpio do valor justo (ou esperado) Supondo que o segurador adopta uma func¸a˜o de utilidade linear com o objectivo de estabelecer o pre´mio a ser pago pelo segurado, o PRINC´IPIO DO VALOR JUSTO ou ESPERADO estabelece esse montante. µ = E [X ]→ pre´mio puro para o per´ıodo da apo´lice em causa. Este montante e´ incrementado de alguma sobrecarga (ou CARGA) de forma a cobrir despesas, impostos, lucros e alguma seguranc¸a contra o risco. 24 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Pre´mio = pre´mio puro + carga de seguranc¸a + carga admnistrativa por exemplo : P = µ(1 + θ) + c = µ+ θ · µ+ c com θ, c > 0 e onde θ – COEFICIENTE de CARGA DE SEGURANC¸A 25 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Princ´ıpios de Ca´lculo de Pre´mio Existem outros princ´ıpios econo´micos que podem ser adoptados pelas seguradoras. Assim, e com µ := E [X ], quando: carga de seguranc¸a= = θ · µ – Princ´ıpio do Valor Esperado. = θ · VAR[X ] – Princ´ıpio da Variaˆncia. = θ ·√VAR[X ] – Princ´ıpio do Desvio Padra˜o. = θ · VAR[X ]/µ – Princ´ıpio Modificado da Variaˆncia. 26 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Vejamos agora a perspectiva do dono da propriedade sujeita a risco - segurado - em termos da teoria da utilidade - u(x). perspectiva do segurado A indiferenc¸a entre pagar um montante G ao segurador e assumir o risco ele pro´prio pode ser estabelecido pela igualdade u(w − G ) = E [u(w − X )] (∗) onde u(w − G )→ valor esperado do pagamento de G para protecc¸a˜o financeira dada pela seguradora E [u(w − X )]→ utilidade esperada de na˜o comprar o seguro, quando a riqueza e´ w 27 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro No entanto... O contrato da apo´lice devera´ ser vantajoso para ambas as partes- segurado e segurador. Sob este ponto de vista iremos ver que o dono da propriedade na˜o pode ter uma func¸a˜o utilidade linear. 28 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Por absurdo, suponhamos que u(w) = aw + b, a > 0. De (∗), a(w − G ) + b = E [a(w − X ) + b] ⇔ a(w − G ) + b = aE (w − X ) + b, ⇔ a(w − G ) + b = a(w − µ) + b, pelo que G = µ 29 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro O que quer dizer: O pagamento (ma´ximo) G que o segurado esta´ disposto a pagar de modoa ser indiferente fazer o seguro ou na˜o, e´ igual ao preju´ızo esperado, µ. Ora, vimos anteriormente que na perspectiva da seguradora, para que o contrato resulte, a companhia devera´ cobrar um pre´mio maior do que os preju´ızos esperados. Isto e´, G > µ 30 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Desigualdade de Jensen: Seja u(w) uma func¸a˜o crescente, coˆncava. Isto e´, suponhamos que u′(w) > 0 e u′′(w) < 0. Enta˜o, para toda a v.a. X , desde que os valores me´dios envolvidos existam, tem-se E [u(X )] ≤ u(E [X ]) 31 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Dem: 32 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro u(w) ≤ u(µ) + u′(µ)(w − µ), ∀w pelo que E [u(X )] ≤ E [u(µ) + u′(µ)(X − µ)] ⇔ E [u(X )] ≤ u(µ) + u′(µ)E [(X − µ)] e, consequentemente, E [u(X )] ≤ u(µ), c.q.d. Verifica-se a igualdade apenas se X for constante. Observac¸a˜o: Esta desigualdade e´ de grande aplicabilidade em Matema´ticas Actuariais. 33 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Retomamos agora o problema da func¸a˜o utilidade adoptada pelo dono da propriedade, de forma a tornar vantajoso para ambas as partes o contrato constante da apo´lice. De (*) vem o seguinte quando u(.) e´ coˆncava: u(w − G ) = E [u(w − X )] ≤ u(w − µ) a desigualdade decorre da desigualdade de Jensen e, porque u(.) e´ crescente, conclui-se que w − G ≤ w − µ e consequentemente G ≥ µ. Com G > µ a menos que X seja constante. 34 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Enta˜o, o segurado pagara´ um montante maior do que o preju´ızo esperado de forma a efectuar o seguro → ADVERSO AO RISCO. Voltemos ao ponto de vista do segurador, associando uma func¸a˜o utilidade coˆncava u1(.). Consideremos tambe´m H → pre´mio m´ınimo aceita´vel para assumir o preju´ızo aleato´rio X w1 → riqueza corrente 35 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro perspectiva do segurador u1(w1) = E [u1(w1 + H − X )] Corresponde ao Princ´ıpio de utilidade nula: a utilidade da riqueza corrente seja igual ao valor esperado da riqueza final, i.e., depois de feito o seguro (recebidos os pre´mios (H) e pagos os preju´ızos ou indemnizac¸o˜es (X )). 36 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Enta˜o, se u1(.) e´ coˆncava (e crescente) vem H ≥ µ apo´lice pratica´vel Se G ≥ H ≥ µ enta˜o a apo´lice e´ pratica´vel! 37 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Exemplos de func¸o˜es utilidade func¸o˜es utilidade exponenciais u(w) = −e−αw propriedades da func¸o˜es utilidade exponenciais u(w) e´ uma f. utilidade associada a uma atitude adversa face ao risco. (u′(w) > 0 e u′′(w) < 0) Tem-se que E [u(X )] = −M X (−α), com M X (r) = E [erX ] a f.g.m. de X . 38 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro propriedades da func¸o˜es utilidade exponenciais O pre´mio de seguro na˜o depende da riqueza do agente de decisa˜o (segurado ou seguradora) u(w − G ) = E [u(w − X )]⇒ −e−α(w−G) = E [−e−α(w−X )] ⇒ eαG = M X (α)⇒ G = log MX (α) α que na˜o depende de w . Analogamente, u1(w1) = E [u1(w1 + H − X )]⇒ H = log MX (α1) α1 39 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Exemplo de aplicac¸a˜o: Um agente de decisa˜o tem f. utilidade u(w) = −e−5w . Face a duas perspectivas econo´micas X e Y , qual delas prefere quando 1 X ∼ N(5, 2) e Y ∼ N(6, 2.5) 2 X ∼ N(5, 2) e Y ∼ N(6, 2.4) 40 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Resoluc¸a˜o: Recorde-se que X ∼ N(µ, σ2)⇒ M X (r) = eµr+σ 2r2/2 1 E [u(X )] = −M X (−5) = −1 e E [u(Y )] = −M Y (−5) = −e−1.25 tem-se E [u(X )] > E [u(Y )] e portanto prefere X . Observac¸a˜o: note-se que µ X < µ Y 2 Neste caso, E [u(Y )] = −1 e portanto e´ indiferente entre X e Y . 41 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro func¸o˜es utilidade poteˆncia fracciona´rias u(w) = wγ , w > 0, 0 < γ < 1 propriedades da func¸o˜es utilidade poteˆncia fracciona´rias atitude adversa face ao risco. (u′(w) > 0 e u′′(w) < 0) pre´mios dependem da riqueza do agente de decisa˜o. 42 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Exemplo de aplicac¸a˜o: u(w) = √ w ; considere-se w = 10 e X ∼ U(0, 10). Qual o montante ma´ximo (G ) que o agente esta´ disposto a pagar para ter cobertura face a um preju´ızo aleato´rio X ? Resoluc¸a˜o: u(10− G ) = E [u(10− X )] ⇔ √10− G = ∫ 10 0 √ 10− x 1 10 dx ⇔ G == 2 3 √ 10⇔ G = 10× 5 9 = 5.56 Observac¸a˜o: Note-se que se verifica, tal como foi discutido atra´s, G > E [X ] 43 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro func¸o˜es utilidade quadra´ticas u(w) = w − αw 2, w < 1 2α , α > 0 propriedades das func¸o˜es utilidade quadra´ticas atitude adversa face ao risco. (u′(w) > 0 e u′′(w) < 0) a decisa˜o depende apenas do valor me´dio e da variaˆncia de X, E [X ] e E [X 2]. Observac¸a˜o: este tipo de func¸o˜es utilidade pode ter como consequeˆncia certas atitudes “absurdas”face ao risco. Vejamos um exemplo disso: 44 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Exemplo de aplicac¸a˜o: Consideremos o seguinte cena´rio: u(w) = w − 0.01w 2, w < 50; X : { 0 c p 1− p Qual o montante ma´ximo (G ) que o agente de decisa˜o esta´ disposto a pagar para ter cobertura face a um preju´ızo aleato´rio X ? Considere c = 10 e p = 12 e compare os resultados para dois valores de w , w1 = 10 e w2 = 20. 45 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Resoluc¸a˜o: u(w − G ) = E [u(w − X )] pelo que G devera´ satisfazer a seguinte equac¸a˜o de segundo grau: (w − G )− 0.01(w − G )2 = pu(w) + (1− p)u(w − c) = p[w − 0.01w 2] + (1− p)[(w − c)− 0.01(w − c)2] w1 = 10 −→ G = 5.28 w1 = 20 −→ G = 5.37 46 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Observac¸o˜es: 1 em ambos os casos G > E [X ] = 5 (adverso ao risco); 2 a conclusa˜o e´ algo absurda! O agente de decisa˜o esta´ disposto a pagar um pre´mio superior no caso se ser, a` partida, mais rico, exactamente pelo mesmo valor do dano (c = 10)! As func¸o˜es utilidade quadra´ticasna˜o sa˜o convenientes para agentes de decisa˜o com tendeˆncia a sofrer preju´ızos que aumentam no sentido da riqueza. 47 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro tipos de cobertura Temos vindo a falar de seguros de cobertura total face a um poss´ıvel dano que afecte um agente de decisa˜o. Vejamos no seguinte exemplo as consequeˆncias que adveˆm do facto de ser adoptada uma pol´ıtica de cobertura parcial. 48 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Exemplo: Consideremos u(w) = −e−0.005w . A probabilidade que uma propriedade na˜o seja danificada, no pro´ximo per´ıodo, e´ de 0.75; sendo sujeita a um dano convenientemente modelado pelo modelo EXPONENCIAL de valor me´dio 100, caso contra´rio. Compare os montantes pre´mio quando tem a` sua escolha cada uma das seguintes pol´ıticas face ao dano: 1 Cobertura total; 2 Cobertura parcial, de metade dos danos. (seguro PROPORCIONAL). e calcule o montante de excesso face a`s indemnizac¸o˜es esperadas, em cada um dos casos. 49 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Resoluc¸a˜o: O dano, X , e´ uma v.a. mista: X : { 0 Z ∼ Exp(100) 0.75 0.25 , f Z (z) = 0.01e−0.01z , z > 0; I (X ) := cobertura. 1 Cobertura Total, i.e., tem-se I (X ) = X . E [I (X )] = E [X ] = 0.75×0+0.25×E [Z ] = 0.25×100 = 25u.m. 2 Cobertura Parcial de tipo Proporcional tem-se I (X ) = X2 . E [I (X )] = 25 2 = 12.5u.m. 50 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Determinemos para ambos os casos o montante ma´ximo que o agente esta´ disposto a pagar para ter a cobertura contratada, G : caso 1: cobertura total u(w − G ) = E [u(w − X )] = 0.75u(w) + 0.25E [u(w − Z )] −e−0.005(w−G) = 0.75(−e−0.005w ) + 0.25E [−e−0.005(w−Z)] (−e−0.005w )e0.005G = 0.75(−e−0.005w ) +0.25(−e−0.005w )E [e0.005Z ] e0.005G = 0.75 + 0.25E [e0.005Z ] Note-se que E [e0.005Z ] = M Z (0.005). 51 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Sendo M Z (r) = 11−100r , para r < 0.01, obtemos MZ (0.005) = 2 e portanto G = 44.63u.m. donde o excesso face a` indemnizac¸a˜o esperada e´ G − E [I (X )] = G − E [X ] = 44.63− 25 = 19.63u.m. 52 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro caso 2: cobertura parcial de metade dos danos. Desta vez vamos igualar a utilidade esperada com cobertura parcial a` utilidade esperada sem cobertura. E [u(w − G − (X − I (X )))] = E [u(w − X )] E [ u ( w − G − X 2 )] = E [u(w − X )] 0.75u(w − G ) + 0.25E [ u ( w − G − Z 2 )] = = 0.75u(w) + 0.25E [u(w − Z )] ... G = 28.62u.m. G−E [I (X )] = 28.62−12.5 = 16.12 > 12.5 (perda parcial esperada) 53 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro elementos de seguro Uma vez identificada uma classe de situac¸o˜es sujeitas a risco (e como tal candidatas a seguro) podem ser obtidas informac¸o˜es acerca das utilidades esperadas, associadas ao processo de preju´ızos respectivo. As ideias acerca da teoria da utilidade que foram apresentadas teˆm sido usadas como fundamento para uma teoria elaborada no sentido de constituir um guia para os agentes de decisa˜o, no sentido de tomarem acc¸o˜es consistentes com as suas prefereˆncias. Fac¸amos um ponto da situac¸a˜o nesse campo: 0 ≤ I (X ) ≤ X .(apo´lices admiss´ıveis) 54 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Hipo´tese simplificadora do problema Suponhamos que qualquer apo´lice admiss´ıvel pode ser adquirida pelo montante respeitante a` indemnizac¸a˜o esperada −→ E [I (X )] ≤ E [X ] Suponhamos que a func¸a˜o utilidade e´ tal que o agente de decisa˜o e´ adverso ao risco (u′(w) > 0 e u′′(w) < 0) P- pre´mio a ser pago pelo agente de decisa˜o. 0 < P = E [I (X )] ≤ E [X ] E [X ] = µ 55 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Teorema: Arrow (1963) (seguro de sau´de) De acordo com as condic¸o˜es anteriores, a utilidade de um agente de decisa˜o adverso face ao risco e´ MAXIMIZADA adquirindo uma apo´lice de seguro tipo ”STOP-LOSS”ou ”EXCESS-OF-LOSS” I d∗ (x) = { 0 , x < d∗ x − d∗ , x ≥ d∗ em que d∗ e´ soluc¸a˜o da equac¸a˜o P = ∫ ∞ d (x − d)f (x)dx (= E [I d∗ (X )]) 56 / 57 introduc¸a˜o breves noc¸o˜es acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro Observac¸o˜es: Uma apo´lice de seguro na˜o pode ser adquirida simplesmente pelo valor esperado das indemnizac¸o˜es. (despesas admnistrativas, lucro, carga de seguranc¸a) O teorema indica o tipo de contrato a estabelecer entre a seguradora e o segurado, mas na˜o estabelece o pre´mio P a ser pago. (P fixado a` partida.) 57 / 57 introdução breves noções acerca da teoria da utilidade alguns conceitos em seguros sob uma perspectiva da utilidade elementos de seguro
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