Tesouraria de IFs · Renda fixa

Convexidade: a curva que a duration não vê

A Duration Modificada é uma reta; o PU é uma curva. A convexidade mede essa curvatura: corrige a estimativa para choques grandes e explica por que duas carteiras com a mesma duration podem reagir de forma diferente ao mesmo choque.

Da reta à parábola

Na animação de Duration vimos que a tangente erra quando o choque é grande, e erra sempre para o mesmo lado: a curva PU × taxa fica acima da reta. A convexidade é a medida dessa curvatura, e entra como um segundo termo na estimativa:

ΔPU ≈ −DMod · PU · Δy + ½ · C · PU · (Δy)² 1º termo: a duration (reta)  ·  2º termo: a convexidade (curvatura)
C = Σ ti(ti+1) · VPi / [ PU · (1+y)² ] ti = DUi/252  ·  VPi = Fi/(1+y)ti  ·  para uma LTN de prazo T: C = T(T+1)/(1+y)²

Repare no (Δy)²: ao quadrado, o choque fica positivo, suba ou desça a taxa. Para quem está comprado no título, a convexidade é um termo a favor nos dois sentidos: na alta, a perda é menor do que a duration prevê; na queda, o ganho é maior.

De onde vem a fórmula? (Taylor de 2ª ordem)

Expanda o PU em torno da taxa atual: PU(y+Δy) ≈ PU + PU′·Δy + ½·PU″·Δy². Já sabemos que PU′ = −DMod·PU. Derivando de novo cada termo Fi(1+y)−ti:

PU″ = Σ ti(ti+1)·Fi·(1+y)−ti−2 = C · PU

Dividindo pelo PU, chega-se à convexidade. Ela é medida em “anos ao quadrado”, por isso os números parecem grandes (dezenas): o Δy² é que os traz de volta para a escala do PU.

✓ CERTO

NTN-F de 10 anos a 13% (PU 840,98; DMod 5,55; C 45,50), alta de 300 bp:
−5,55 × 840,98 × 0,03 + ½ × 45,50 × 840,98 × 0,03² = −139,98 + 17,22 = −R$ 122,76. O exato é −R$ 124,31.

✗ ARMADILHAS

Esquecer o ½ dá −R$ 105,54. Subtrair a convexidade “porque a taxa subiu” dá −R$ 157,20. Usar C · Δy (sem o quadrado) dá um número absurdo. O termo da convexidade é sempre somado para o comprador.

Duas carteiras com a mesma duration

Para ver a convexidade agir sozinha, vamos comparar duas formas de aplicar R$ 1.000 com a mesma Duration Modificada (taxa de 13% a.a. para todos os títulos):

CarteiraComposiçãoDMacConvexidade
A · um título sóR$ 1.000,00 numa LTN de 5 anos5,0023,49
B · duas pontasR$ 555,56 numa LTN de 1 ano + R$ 444,44 numa LTN de 10 anos5,0039,16

Como a B é montada: a duration de uma carteira é a média das durations dos títulos, ponderada pelo valor aplicado. Com w na LTN de 10 anos e (1−w) na de 1 ano, basta resolver (1−w)·1 + w·10 = 5 ⇒ w = 4/9. As duas carteiras têm o mesmo ponto de equilíbrio, mas a B espalha o dinheiro para longe dele, e é isso que dá mais convexidade.

No mercado, uma carteira concentrada num vencimento é chamada de bullet e uma carteira com duas pontas, de barbell. Voltaremos a elas mais adiante no curso.

💡 O que a animação vai mostrar
• A parábola de 2ª ordem praticamente encosta na curva verdadeira, mesmo com choques de centenas de pontos-base.
• Mesma duration não é mesmo risco: num choque paralelo, a carteira B perde menos na alta e ganha mais na queda.
• Por isso a convexidade tem preço: a B costuma render um pouco menos, e só compensa se a taxa andar o suficiente.
⚠️ Cuidado
Tudo aqui supõe choques paralelos (todas as taxas andam igual). Se a curva mudar de inclinação, as pontas da carteira B podem andar diferente, e a comparação muda: é outro risco, que não é medido pela convexidade.
🌎 Janela para o mundo real
A convexidade é a taxa com que a duration muda quando a taxa se mexe. Por isso, nas mesas, ela aparece como a variação do DV01 do book a cada movimento da curva: um book com convexidade alta precisa de menos ajuste de hedge quando a taxa anda.

Convenções: DU/252, capitalização exponencial, face R$ 1.000,00; NTN-F com cupom de 10% a.a. e semestres de 126 DU (aproximação didática).

A parábola que encosta na curva

Mesma curva PU × taxa da animação de Duration, agora com duas estimativas: a reta (só duration) e a parábola (duration + convexidade). Aplique um choque e veja quanto do erro a convexidade elimina.

PU verdadeiro 1ª ordem: só duration (reta) 2ª ordem: duration + convexidade (parábola)
efeito da duration efeito da convexidade ΔPU verdadeiro
ΔPU verdadeiro
1ª ordem (erro )
2ª ordem (erro )
convexidade (DMod = )

🔍 O que está acontecendo

Mesmo ponto de equilíbrio, gangorras diferentes

Em cima, o dinheiro de cada carteira na linha do tempo: as duas equilibram no mesmo ponto (mesma duration). Embaixo, a variação de valor de cada uma para cada choque paralelo. Aperte ▶ Varrer choques e acompanhe a distância entre as duas.

Carteira A · LTN 5 anos Carteira B · LTN 1 ano + LTN 10 anos vantagem da B
Carteira A (por R$ 1.000)
Carteira B (por R$ 1.000)
vantagem da B
convexidade A · B

🔍 O que está acontecendo

Convexidade não é almoço grátis

Se a carteira B ganhasse em qualquer choque, todo mundo a compraria, e os preços se ajustariam. Na prática, ela rende um pouco menos (um spread negativo). A curva abaixo mostra o retorno da B menos o da A ao fim do horizonte, para cada choque que acontecer logo no início. Aperte ▶ Aumentar o spread.

retorno da B − retorno da A B vence A vence choques de empate
B − A se a taxa não andar (carrego perdido)
choques de empate
B − A no choque realizado
quem vence no choque realizado

🔍 O que está acontecendo

Pesos da B recalculados a cada spread para manter a DMod igual à da A. Choque paralelo aplicado no início e mantido até o horizonte; horizonte em meses de 21 DU. Retornos exatos (reprecificação), não aproximações.

Teste rápido

Cinco questões. Os erros mais comuns estão entre as alternativas.