金融数学 中、赫尔-怀特模型 （英：Hull-White model）、是利率 模型的一种。此模型中、为了把未来利率的变动变换成数学上较简洁的Lattice model ，将利率当作百慕大选择权 （选择权存续期间中设定复数个期间，在这些期间可以执行的选择权），以此便能将利率的变动价值以选择权模评价型来评价。
赫尔-怀特模型的原型是由约翰·赫尔 艾伦·怀特
单一要素模型
此模型假设短期利率服从下面的随机微分方程式 ：
d
r
(
t
)
=
{
θ
(
t
)
−
α
(
t
)
r
(
t
)
}
d
t
+
σ
(
t
)
d
W
(
t
)
{\displaystyle dr(t)=\left\{\theta (t)-\alpha (t)r(t)\right\}dt+\sigma (t)dW(t)}
然而不论哪个变数都可以假定跟时间相关，因此依对各变数的假设，一般实务上作以下的区别：
θ 是常数 ─ 瓦西塞克模型 θ 是跟时间相关的变数 ─ 即赫尔·怀特模型θ 还有 α 都是跟时间相关的变数 ─ 赫尔-怀特模型对瓦西塞克模型，又称为扩展瓦西塞克模型。双要素模型
双要素赫尔-怀特模型 (Hull 2006 ，第657–658页) harv模板错误: 无指向目标: CITEREFHull2006 (帮助 ) 假设利率的变动服从以下的随机过程:
d
f
(
r
(
t
)
)
=
[
θ
(
t
)
+
u
−
α
(
t
)
f
(
r
(
t
)
)
]
d
t
+
σ
1
(
t
)
d
W
1
(
t
)
{\displaystyle d\,f(r(t))=\left[\theta (t)+u-\alpha (t)\,f(r(t))\right]dt+\sigma _{1}(t)\,dW_{1}(t)\!}
方程中的
u
{\displaystyle \displaystyle u}
d
u
=
−
b
u
d
t
+
σ
2
d
W
2
(
t
)
{\displaystyle du=-bu\,dt+\sigma _{2}\,dW_{2}(t)}
也就是双要素赫尔-怀特模型，多了一个记为
u
{\displaystyle \displaystyle u}
以下说明基本的赫尔-怀特模型 、也就是只有θ ，没有额外的干扰项
u
{\displaystyle \displaystyle u}
r ＞ θ (t )/α ）， 利率在服从此一随机微分方程下，对时间的漂移项 变动量将会是负值；若目前的利率水准相当低，则漂移项的变动量将会为正。也就是说利率的随机过程将会服从平均奥恩斯坦-乌伦贝克过程 。）
θ 是由利率期间结构曲线 计算而来，而α 代表的是利率的变动朝着θ 收敛回归的速度，是由使用者自行设定的系数，一般由历史资料推估而来。σ 是由市场上所存在可以交易的利率交换选择权 利率上限选择权 的波动校正项历史资料所计算得知。
当α 、θ 、σ 为常数，依伊藤引理 可以证明以下方程成立。
r
(
t
)
=
e
−
α
t
r
(
0
)
+
θ
α
(
1
−
e
−
α
t
)
+
σ
e
−
α
t
∫
0
t
e
α
u
d
W
(
u
)
{\displaystyle r(t)=e^{-\alpha t}r(0)+{\frac {\theta }{\alpha }}\left(1-e^{-\alpha t}\right)+\sigma e^{-\alpha t}\int _{0}^{t}e^{\alpha u}\,dW(u)}
且服从正态分布：
r
(
t
)
∼
N
(
e
−
α
t
r
(
0
)
+
θ
α
(
1
−
e
−
α
t
)
,
σ
2
2
α
(
1
−
e
−
2
α
t
)
)
{\displaystyle r(t)\sim N\left(e^{-\alpha t}r(0)+{\frac {\theta }{\alpha }}\left(1-e^{-\alpha t}\right),{\frac {\sigma ^{2}}{2\alpha }}\left(1-e^{-2\alpha t}\right)\right)}
现在时刻为 S ，到期日为 T 的债券折现价格为：（需注意此模型具有仿射期限结构）
P
(
S
,
T
)
=
A
(
S
,
T
)
e
−
B
(
S
,
T
)
r
(
S
)
{\displaystyle P(S,T)=A(S,T)e^{-B(S,T)r(S)}}
且
B
(
S
,
T
)
=
1
−
e
−
α
(
T
−
S
)
α
{\displaystyle B(S,T)={\frac {1-e^{-\alpha (T-S)}}{\alpha }}}
A
(
S
,
T
)
=
P
(
0
,
T
)
P
(
0
,
S
)
exp
(
{\displaystyle A(S,T)={\frac {P(0,T)}{P(0,S)}}\exp(}
−
B
(
S
,
T
)
∂
log
(
P
(
0
,
t
)
)
d
t
−
σ
2
(
e
−
α
T
−
e
−
a
S
)
2
(
e
2
a
S
−
1
)
4
a
3
)
{\displaystyle -B(S,T){\frac {\partial \log(P(0,t))}{dt}}-{\frac {\sigma ^{2}(e^{-\alpha T}-e^{-aS})^{2}(e^{2aS}-1)}{4a^{3}}})}
P (S ,T ) 的到期时价格、服从对数正态分布。
将到期日为S的债券作为基准财 格赛若夫定理 S 时具有收益 V (S ) 在时刻 t 的价值 V (t ) 以下面的公式计算：
V
(
t
)
=
P
(
t
,
S
)
E
S
[
V
(
S
)
|
F
(
t
)
]
{\displaystyle V(t)=P(t,S)\mathbb {E} _{S}[V(S)|{\mathcal {F}}(t)]}
这边的
E
S
{\displaystyle \mathbb {E} _{S}}
S 时的风险中立测度所计算的附条件几率期待值。并且依一般的风险中立理论，可得在时刻 T 时有收益 V (T ) 远期契约价格
F
V
(
t
,
T
)
{\displaystyle F_{V}(t,T)}
F
V
(
t
,
T
)
=
V
(
t
)
/
P
(
t
,
S
)
{\displaystyle F_{V}(t,T)=V(t)/P(t,S)}
F
V
(
t
,
T
)
=
E
T
[
V
(
T
)
|
F
(
t
)
]
.
{\displaystyle F_{V}(t,T)=\mathbb {E} _{T}[V(T)|{\mathcal {F}}(t)].\,}
如此一来就可以评价只依存于债券 P (S ,T )的各种衍生性金融商品 V 的价格。
举例而言，债券卖权的价值为：
V
(
S
)
=
{
K
−
P
(
S
,
T
)
}
+
{\displaystyle V(S)=\left\{K-P(S,T)\right\}^{+}}
P (S ,T )服从对数正态分布，便可依照布莱克-休斯模型 的方法进行一般化计算：
E
S
[
{
K
−
P
(
S
,
T
)
}
+
]
=
K
N
(
−
d
2
)
−
F
(
t
,
S
,
T
)
N
(
d
1
)
{\displaystyle {E}_{S}[\left\{K-P(S,T)\right\}^{+}]=KN(-d_{2})-F(t,S,T)N(d_{1})}
且
d
1
=
log
F
K
+
σ
P
2
S
2
{\displaystyle d_{1}=\log {\frac {F}{K}}+{\frac {\sigma _{P}^{2}S}{2}}}
d
2
=
d
1
−
σ
P
S
{\displaystyle d_{2}=d_{1}-\sigma _{P}{\sqrt {S}}}
依此，将（P (0,S ) 乘回去后，现在的価値是：
P
(
0
,
S
)
K
N
(
−
d
2
)
−
P
(
0
,
T
)
N
(
−
d
1
)
{\displaystyle P(0,S)KN(-d_{2})-P(0,T)N(-d_{1})}
σP 乃是关于 P (S ,T ) 的对数正态分布的标准。
这边进行复杂的代数计算后，便可得出下列公式并依此了解到跟此模型最基本变数的关系：
S
σ
P
=
σ
α
{
1
−
e
−
α
(
T
−
S
)
}
1
−
e
−
2
α
S
2
a
{\displaystyle {\sqrt {S}}\sigma _{P}={\frac {\sigma }{\alpha }}\left\{1-e^{-\alpha (T-S)}\right\}{\sqrt {\frac {1-e^{-2\alpha S}}{2a}}}}
需要注意的是，价值的计算使用了依到期时刻 S 的债券的风险中立测度所计算的期待值，原本的赫尔・怀特过程并不指定特定的测度进行计算。但衍生性金融商品计算时攸关的问题是波动性 的测量，因此影响不大。
因为利率上限选择权 跟债券的卖权与买权等价，便可依此评价方法评价利率上限选择权 。
借着Jamshidian's trick ，利率交换选择权 的价格的计算，便只是跟即期的短期利率相关的单调函数，因此此选择权的价格便可以赫尔-怀特模型计算。
John Hull and Alan White, "Using Hull-White interest rate trees," Journal of Derivatives, Vol. 3, No. 3 (Spring 1996), pp 26-36
John Hull and Alan White, "Numerical procedures for implementing term structure models I," Journal of Derivatives, Fall 1994, pp 7-16
John Hull and Alan White, "Numerical procedures for implementing term structure models II," Journal of Derivatives, Winter 1994, pp 37-48
John Hull and Alan White, "The pricing of options on interest rate caps and floors using the Hull-White model" in Advanced Strategies in Financial Risk Management, Chapter 4, pp 59-67.
John Hull and Alan White, "One factor interest rate models and the valuation of interest rate derivative securities," Journal of Financial and Quantitative Analysis, Vol 28, No 2, (June 1993) pp 235-254
John Hull and Alan White, "Pricing interest-rate derivative securities", The Review of Financial Studies, Vol 3, No. 4 (1990) pp. 573-592
![{\displaystyle d\,f(r(t))=\left[\theta (t)+u-\alpha (t)\,f(r(t))\right]dt+\sigma _{1}(t)\,dW_{1}(t)\!}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/ec2df16dd456c399591a9a8d4c866e88f40f01f1)
![{\displaystyle V(t)=P(t,S)\mathbb {E} _{S}[V(S)|{\mathcal {F}}(t)]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0a0a80d6912055b4d7ecc9fc13ec250f33fc8cb2)
![{\displaystyle F_{V}(t,T)=\mathbb {E} _{T}[V(T)|{\mathcal {F}}(t)].\,}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d0d273e76bfd54e2ddba563e41ecddc93fc899bb)
![{\displaystyle {E}_{S}[\left\{K-P(S,T)\right\}^{+}]=KN(-d_{2})-F(t,S,T)N(d_{1})}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0f4e402de8c5be038a4f6c6daadd5e91ef40cde8)
