Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Основы страховой (актуарной) математики - Г.М.Кошкин

.pdf
Скачиваний:
62
Добавлен:
24.05.2014
Размер:
634.88 Кб
Скачать

Проведите сравнительный анализ полученных результатов.

Вывести формулы дляЗадание 4.5.2

для дробных возрастов.

f(tj); s(tj); tj в предположении Балдуччи

Задание 4.5.3

Постройте графики кривых смертей в промежутке (77,79) в предположениях Задания 4.5.1. Задание 4.5.4

Постройте графики кривых функций интенсивности смертности в промежутке (77,79) в предположениях Задания 4.5.1.

51

5 КОЛЛЕКТИВНОЕ СТРАХОВАНИЕ

5.1 Страхование жизни нескольких лиц. Статус сов-

местной жизни (joint-life status)

Результаты, представленные в главах 1 4, могут быть обобщены

на многомерный случай. Такие обобщения необходимы при расчетах,

связанных с пенсионным страхованием, с коллективным страхованием

жизни, здоровья и др. Теория излагается в главе 8 фундаментальной

монографии [1, с.231 258, с.483-510] и [4, гл. 8].

Кратко изложим особенности страхования жизни нескольких лиц.

Рассмотрим случай коллективного страхования жизни, для которого

полезнойумов с возрастамиабстракцией является понятие статуса. Пусть m индивиду-

время жизни

желают заключить страховой до-

говор. Предстоящее (x1; x2; : : : ; xm)

 

 

k-го индивидуума обозначим через

T (xСовокупности) = X x :

k k

ствие статус (status)m чисел T (x1); T (x2); : : : ; T (xm) поставим в соответность жизни U, которому соответствует своя продолжитель-

ляются статусTсовместной(U). Двумяжизнисамымии статусраспространеннымивыживания последнегостатусами[1]яв.-

 

Статус совместной жизни обозначается U := x1 : x2 : : : : : xm èëè

хотя бы одного из индивидуумов,исчитается разрушенным,т.е.

если наступила смерть

(x1

: x2 : : : : : xm)

 

T (U) = minfT (x1); T (x2); : : : ; T (xm)g:

Понятно, что

PfT (U) > tg = Pfmin(T (x1); T (x2); : : : ; T (xm)) > tg =

=PfT (x1) > t; T (x2) > t; : : : ; T (xm) > tg;

èв предположении независимости смертей

 

m

 

PfT (U) > tg =

iY

 

tpxi :

(5.1.1)

 

=1

 

Теперь легко вывести другие вероятностныеопределяетсяхарактеристикив п.3.2. продол-

Смысл вероятностей tpxi = PfT (xi) > tg

 

жительности жизни для T (U), например,

 

 

 

m

tqx1:x2:::::xm = 1 tpx1:x2:::::xm = 1

iY

(1 tqxi ):

 

 

=1

52

 

 

Для плотности распределения времени разрушения рассматриваемого статуса справедливы следующие соотношения:

d

fx1:x2:::::xm (t) = d tPfT (U) > tg =

 

 

 

 

 

 

 

=

d m

tpxi =

d m s(xi + t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

(5.1.2)

 

 

 

 

 

d t

=1

d t

i=1

 

 

 

 

s(xi)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iY

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 5.1.1. В предположении независимости смертей найти плот-

ность распределения статуса совместной жизни двух индивидуумов U :=

1) в общем случае;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 : x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) для модели де Муавра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плотностиР е ш ераспределениян и е. Так какстатуса в соответствииа minс

.1.

 

имеем: то для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m = 2; T (U) =

 

 

 

 

(T(5x12); T (x2));

 

 

 

 

fx1:x2 (t) =

d

 

 

fPfmin(T (x1); T (x2)) > tgg =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s(x + t) s(x + t)

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

t =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s(x1)

 

 

 

s(x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

==

f(x1 + t)

 

s(x2 + t)

 

+

f(x2 + t)

 

s(x1 + t)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s(x1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s(x1)

 

 

 

 

 

s(x2)

 

 

 

 

 

 

 

s(x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= fx1 (t) sx2 (t) + fx2 (t) sx1 (t) < fx1 (t) + fx2 (t);

 

 

 

 

s(x + t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ãäå sx(t) =

 

 

 

 

функция выживания случайной величины T (x):

 

 

s(x)

Как будет показано позднее, доказанное неравенство позволяет снижать

страховой компании размер премии участнику коллективного страхова-

ния по сравнению со случаем индивидуального страхования.

Для модели де Муавра fx(t) задается формулой (3.1.2), функция

выживания s

x

(t) = I (

 

 

 

 

 

; !

 

x)

 

t It(0; ! x)

; поэтому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

1

 

 

 

 

 

!

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

(t) =

It(0; ! x1)

I (

1

; !

 

x

)

 

 

t It(0; ! x2)

+

 

x1:x2

 

 

 

 

 

 

! x1

 

 

 

 

t

 

 

 

 

2

 

 

 

! x2

 

 

 

+

It(0; ! x2)

 

 

I (

 

 

; !

 

x

)

 

 

 

t It(0; ! x1)

 

=

 

 

 

 

 

 

! x2

 

 

 

 

 

t

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

! x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(! x1)(! x2)

(! x1)(! x2)

t

1

 

2

 

=

! x2 t

+

! x1 t

I (0; min(!

x ; !

 

x

)):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.1.3)

Перейдем теперь к функции интенсивности разрушения состояния

совместной жизни. Функция интенсивности остаточного времени жизни

T (x) = X x удовлетворяет равенствам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fx(t)

 

f(x + t)

 

 

 

 

d

 

 

 

x(t) =

 

 

=

 

= x+t

=

 

 

 

ln s(x + t) =

sx(t)

s(x + t)

d t

 

d

 

 

 

d

 

s(x + t)

 

d

=

 

[ln s(x + t) ln s(x)] =

 

 

ln

 

 

 

 

=

 

ln tpx;

d t

d t

 

s(x)

d t

ò.å.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x(t) = x+t =

d

 

ln tpx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5.1.4)

 

 

 

 

 

d t

Принимая во внимание (5.1.4), получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

d

m

 

 

 

 

 

 

Xi

x1:x2:::::xm (t) = d t ln tpx1:x2:::::xm = d t

=1

и, следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

x1:x2:::::xm (t) =

Xi

(t).

 

 

xi

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

Xi

(t)

ln tpxi = xi

=1

 

(5.1.5)

5.2 Упрощения для моделей Гомпертца и Мэйкхама

Если смертность всех людей рассматриваемой группы распределена по одному и тому же закону Гомпертца (см. п.2.6), то

 

xi

(t) =

xi+t

= B e (xi+t) = B rxi+t;

(5.2.1)

 

 

 

 

гдеРавенствоr = e ; t (50.1; .5)i =ñ1учетом; : : : ; m:(5.2.1) позволяет составить уравнение

rx1 + rx2 + + rxm = r!;

решив которое относительно !; получаем

! = 1 ln frx1 + rx2 + + rxm g =

54

 

1

+ e x2 + + e xm g :

 

=

ln fe x1

(5.2.2)

Таким образом, функцию интенсивности разрушения состояния совместной жизни можно представить в виде

x1:x2:::::xm (t) = !(t); t 0,

откуда видно, что интенсивность разрушения состояния совместной жизни также подчиняется закону Гомпертца некоторого условного индивиестественно,дуума с начальнымвыражаемымвозрастомчерез!;начальныевычисляемымвозрастыпо формуле (5.2.2) и,

x ; x ; : : : ; x

участников коллективного страхования. Это позволяет 1âñå2расчеты,m всехка-

сающиеся состояния совместной жизни, проводить в терминах одного индивидуумаОпределенные(!). упрощения возникают также, когда смерт-

ность всех рассматриваемых индивидуумов подчиняется одному и тому же закону Мэйкхама (см. п.2.6):

xi (t) = xi+t = A + B e (xi+t) = A + B rxi+t;

t Составив0; i = 1; :равенство: : ; m; r = e :

A+ B rx1+t + + A + B rxm+t = m A + B r!+t

èрассуждая как и в случае закона Гомпертца, приходим к уравнению

rx1 + rx2 + + rxm = m r!;

решение которого имеет вид:

! = 1 [lnfrx1 + rx2 + + rxm g ln m] =

=

1

[lnfe x1

+ e x2 + + e xm g ln m] :

(5.2.3)

 

 

Таким образом, для закона Гомпертца

 

 

 

 

 

 

 

 

x1:x2:::::xm (t) = m !(t) = !:!:::::!(t),

 

 

лицамии, следовательно,одинаковогоm

лиц"начального"возраставозраста

 

 

x1; x2; : : : ; xm могут быть заменены m

формуле (5.2.3).

 

 

 

 

 

!; который вычисляется по

 

 

 

 

 

 

55

 

 

5.3 Статус выживания последнего (last-survivor status)

Статус выживания последнего обозначается

U := x1 : x2 : : : : : xmèëè(x1 : x2 : : : : : xm)

и считается разрушенным, если все представители коллектива умерли, т.е.

T (U) = max(T (x1); T (x2); : : : ; T (xm)):

Состояние совместной жизни соответствует последовательному соединению электролампочек в цепи, состояние выживания последнего их параллельному соединению. Понятно, что

tqx1:::::xm = PfT (U) tg = Pfmax(T (x1); T (x2); : : : ; T (xm)) tg =

=PfT (x1) t; T (x2) t; : : : ; T (xm) tg;

èв предположении независимости смертей

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

Y

 

 

 

 

 

iY

tq

x1:x2:::::xm

= tqxi ;

tp

x1:x2:::::xm

= 1

(1 tpxi ) :

 

 

 

 

i=1

 

 

 

 

 

 

=1

Плотность распределения времени разрушения статуса выживания

последнего равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

d

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iY

 

 

fx1:x2:::::xm (t) = d tPfT (U) tg = d t

(1 tpxi ) :

 

=1

Пример 5.3.1. В предположении независимости смертей найти плотность распределения статуса выживания последнего двух индивидуумов U := x : x

1) в общем1 случае;2

2) для модели де Муавра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плотностиРе ш ераспределениян и е. Так какстатусаm = 2имеем:; à T (U) = max(T (x1); T (x2)); òî äëÿ

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

f

 

(t) =

 

 

fP(T (x1)

t)P(T (x2) t)g =

 

 

 

fFx1 (t) Fx2 (t)g =

x1:x2

 

dt

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

d

 

F (x1 + t)

F (x2 + t)

=

f(x1 + t)

 

F (x2 + t)

+

 

 

 

 

 

dt

 

 

s(x1)

 

s(x2)

 

 

 

s(x1)

 

s(x2)

 

 

 

 

+

f(x2 + t)

 

F (x1 + t)

= f

x1

(t) F

x2

(t) + f

x2

(t) F

x1

(t) < f

x1

(t) + f

x2

(t):

 

 

 

 

s(x2)

 

s(x1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для модели де Муавра

 

x1

:x2

 

 

 

! x1

 

 

! x2

t

 

 

1

 

 

2

 

f

 

 

(t) =

It(0; !

x1)

 

t It(0; ! x2)

+ I (

 

 

; !

 

 

x

) +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! x2

 

 

 

! x1

t

1

 

 

1

 

 

 

 

+

It(0; ! x2)

 

t It(0; ! x1)

 

+ I

(

; !

 

x

) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2t It(0; min(! x1; ! x2))

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(! x1)(! x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

It(min(! x1; ! x2); max(! x1; ! x2))

:

 

(5.3.1)

Понятно, что

 

 

 

 

min(! x1; ! x2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1:::::xm (t) = fx1:::::xm (t) sx1:::::xm (t)

=

d

m

(1 tpxi ) ,

1 m

(1 tpxi )!:

d t

iY

 

 

 

Y

 

 

 

=1

 

i=1

 

5.4 Примеры на оба статуса

Прежде всего проиллюстрируем возможности использования характеристик ТПЖ при вычислении вероятностей, связанных с рассмотренными статусами.

читьПримервыражения5.4.1вероятностей,. Предполагая,чточто T (70) è T (75) независимы, полу-

(ii)(i) перваяпоследняясмертьсмертьпроизойдетпроизойдетв промежуткев том же промежуткеот 5 äî 10 .ëåò;

(iii) Подсчитать эти вероятности для мужчин и женщин СССР, сравнить с соответствующими индивидуальными вероятностями.

Р е ш е н и е. (i) Для искомой вероятности статуса совместной жизни двухравенств:лиц (70 : 75) с учетом (5.1.1) справедлива следующая цепочка

Pf5 < T (70 : 75) 10g = PfT (70 : 75) > 5g PfT (70 : 75) > 10g =

= 5p70:75 10p70:75 = 5p70 5p75 10p70 10p75 =

= l70

 

l75

l70

l75

= l70

1 l75

:

 

l75

 

l80

 

l80

l85

 

l80

 

l85

 

лучаем:(ii)Здесь для статуса выживания последнего двух лиц (70 : 75) ïî-

Pf5 < T (70 : 75) 10g = PfT (70 : 75) 10g PfT (70 : 75) 5g =

57

=10q70:75 5q70:75 = 10q70 10q75 5q70 5q75 =

=(1 10p70)(1 10p75) (1 5p70)(1 5p75) =

=

1 l70

1 l75

 

1 l70

1 l75

:

 

 

l80

l85

 

 

l75

 

l80

 

(iii) Согласно ТПЖ (Приложение 1) имеем для мужчин СССР

Pmf5 < T (70 : 75) 10g = 43; 405

1

 

 

30; 857

= 0; 3057;

 

 

 

 

 

 

18; 787

 

 

 

 

 

 

 

9; 063

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pmf5 < T (70 : 75) 10g =

 

1 43; 405

1 30; 857

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18; 787

 

 

 

 

 

9; 063

 

1 43; 405

1 30; 857

= 0; 2875

 

 

30; 857

 

 

 

 

 

18; 7870

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pm1 = Pf5 < T (70) 10g =

l75

 

 

 

l80

=

30;

857

 

18; 787

= 0; 2781;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l70

 

l70

43;

405

43; 405

Pm2 = Pf5 < T (75) 10g =

l80

 

 

 

l85

=

18;

787

 

9; 063

= 0; 3151;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l75

 

l75

30;

857

30; 857

а для женщин СССР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

57; 679

= 0; 3447;

Pwf5 < T (70 : 75) 10g = 70; 043

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41; 674

 

 

 

 

 

 

 

 

24; 265

 

 

 

 

Pwf5 < T (70 : 75) 10g =

 

1 70; 043

1

57; 679

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41; 674

 

 

 

 

 

 

24; 265

 

1 70; 043

1 57; 679

= 0; 1856;

 

 

57; 679

 

 

 

 

41; 674

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pw1 = Pf5 < T (70) 10g =

57; 679

 

 

 

 

41; 674

= 0; 2285;

 

 

 

 

 

 

70; 043

 

 

 

70; 043

Pw2 = Pf5 < T (75) 10g

=

41; 674

 

 

24; 265

 

= 0; 30182:

 

 

 

 

57; 679

 

57; 679

 

Ìожно найти и различные числовые характеристики для статусов U := x1 : x2 : : : : : xm è U := x1 : x2 : : : : : xm; в частности, согласно п.3.3

Z 1 Z 1

eU = ET (U) = t fU (t) dt = tpU dt;

00

58

Z 1 2 2 Z 1 2

DT (U) = t fU (t) dt eU = 2 t tpU dt eU :

0 0

Пример 5.4.2. В предположении независимости смертей найти

для модели де Муавра.

Р е ш е н и е. Воспользовавшись формулой (5.3.1), имеем

ex1:x2

1

 

 

min(! x1;! x2)

 

2t

e

 

= Z0

t f

 

(t) dt = Z0

 

t

 

dt+

x1:x2

x1:x2

 

(! x1)(! x2)

 

 

 

 

Z max(! x1;! x2)

dt

 

 

 

+min(! x1;! x2) t(! x1)(! x2) =

= 2 min3(! x1; ! x2)+ 3(! x1)(! x2)

+max2(! x1; ! x2) min2(! x1; ! x2) = 2 max(! x1)(! x2)

= 2 min2(! x1; ! x2) + 3 max(! x1)(! x2)

+max2(! x1; ! x2) min2(! x1; ! x2) = 2 max(! x1)(! x2)

= min2(! x1; ! x2) + 3 max2(! x1; ! x2): 6 max(! x1)(! x2)

Пример 5.4.3. В предположении независимости смертей найти для модели де Муавра.

Р е ш е н и е. Воспользовавшись формулой (5.1.3), получаем

ex:x

e

= 2

! x t

! x t

dt =

! x

:

 

3

x:x

Z0

 

(! x)2)

 

5.5 poundСтатусыstatuses)k выживших, смешанные статусы (com-

Статус выживания k последних (k-survivor status) обозначается

U :=

(5.5.1)

k

x1 : x2 : : : : : xm

59

имовсуществует до тех пор, пока живы по крайней мере k èç m индивидуу-

(x1); (x2); : : : ; (xm); т.е. он считается разрушенным при наступлении (m k + 1)-й смерти. Понятно, что

m

x1 : x2 : : : : : xm

= (x1 : x2 : : : : : xm);

1

x1 : x2 : : : : : xm

= (x1 : x2 : : : : : xm);

выживанияи, следовательно,последнегосостояние( совместной жизни ( k = m) и состояние (5.5.2). k = 1) являются частными случаями статуса

обозначаетсяТочныйстатус выживания k последних ([k]-deferred survivor status)

U :=

 

 

[k]

(5.5.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и существует, если живы в

 

x1

: x2 : : : : : xm

 

 

точности

 

 

т.е. он начинается в момент

 

 

k èç m индивидуумов (x1); (x2); : : : ; (xm);

 

(m k)-й смерти и прекращается в момент

расчете(m k +аннуинитетов1)-й смерти.(последовательностейЭтот статус находит платежейширокое применениесограниченнымпри

сроком длительности) [1, с.484], [4, с.107].

Итак, мы определили статусы для группы индивидуумов через обкомбинироватьщий статус k выжившихиз рассмотренных.Отметим,в даннойчто новыеглавестатусыбазовыхможностатусовтакже.

Смешанным статусом назовем состояние, в основе которого лежит

комбинация статусов, причем хотя бы один из них задан для более, чем

одного индивидуума.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ïðèìер 5.5.1. Опишите следующие смешанные статусы:

(i) (x1 : x2 :

 

: x4

) ; (ii)

 

 

 

 

 

 

; (iii) (x1

: x2

:

x3 : x4

) :

x3

x1

: x2

: (x3 : x4)

Р е ш е н и е. (i) Это состояние сохраняется, если жив по крайней

ìåðå îäèí èç (

x1

) è (

x2

) и по крайней мере один из (

x3

) è (

x4

 

 

разрушения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

). Моментом

 

статуса

(

x1 : x2

:

x3 : x4

) является

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T (U) = minfmaxfT (x1); T (x2)g; maxfT (x3); T (x4)gg:

(ii) Такое состояние сохраняется, если живы по крайней мере двое

из четырех, именно, (

x3

) è (

x4), или, когда только один жив, и это

ëèáî (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ), ëèáî (x x : x : (x : x ) является1 2). Моментом разрушения статуса 1 2 3 4

T (U) = maxfmaxfT (x1); T (x2)g; minfT (x3); T (x4)gg:

60