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Percorso della pagina
  1. Area Economico-Statistica
  2. Corso di Laurea Magistrale
  3. Economia e Finanza [F1602M - F1601M]
  4. Insegnamenti
  5. A.A. 2026-2027
  6. 2° anno
  1. Actuarial Mathematics
  2. Introduzione
Insegnamento Titolo del corso
Actuarial Mathematics
Codice identificativo del corso
2627-2-F1602M022
Descrizione del corso SYLLABUS

Syllabus del corso

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Obiettivi formativi

Il tema centrale del corso sono i metodi che si utilizzano per rispondere a domande quali la determinazione del premio di una assicurazione sulla vita, oppure la determinazione dell'ammontare necessario per garantirsi una pensione integrativa. Si tratta di domande fondamentali sia per l'investitore che acquista una protezione (che spesso ha caratteristiche molto simili a quelle di un investimento), sia per le compagnie che le vendono, che a fronte dei premi incassati devono tenere sotto controllo la loro esposizione alle diverse fonti di rischio in uno scenario regolatorio in continua evoluzione. Suggeriamo di inserire questo esame nel piano di studio congiuntamente a Rischi Assicurativi, che si svolge nel secondo semestre ed è invece prevalentemente incentrato sui metodi per le assicurazioni nel ramo danni.

I principali obiettivi formativi sono i seguenti:

- conoscere i concetti fondamentali della modellizzazione della durata della vita umana e saperli utilizzare per il calcolo del valore attuariale e del premio delle principali tipologie di life contingencies

- saper utilizzare R per scaricare, visualizzare e modellizzare dati relativi alla mortalità, nonché per svolgere calcoli attuariali e simulazioni

- comprendere gli aspetti quantitativi della regolamentazione del settore assicurativo, con particolare riferimento alle parti di Solvency II attinenti al ramo vita

Contenuti sintetici

1) La modellizzazione della durata della vita umana

2) Formule per il calcolo del valore attuariale e schemi di pagamento di premi di life contingencies

3) La riserva matematica e la decomposizione dell'utile nella matematica attuariale tradizionale

4) Introduzione a Solvency II e al risk management nelle compagnie di assicurazione

5) Polizze salute e introduzione ai modelli multi-stato

6) I contratti di riassicurazione e introduzione alle metodologie di pricing.

Programma esteso

1) La modellizzazione della durata della vita umana

Tavole di mortalità, probabilità di vita e di morte, probabilità di morte differite. Identità relative a probabilità di vita e di morte. Altre misure monoannuali di mortalità: tasso di mortalità centrale e mortality odds. Il modello probabilistico: la variabile casuale vita residua completa e incompleta, funzione di sopravvivenza e funzione di sopravvivenza condizionata. Calcolo della aspettativa di vita completa e incompleta. Forza di mortalità e leggi di mortalità: Gompertz, Makeham e Heligman e Pollard. Etereogeneità e introduzione all'aggravamento dei rischi. Introduzione alla mortalità stocastica. Il modello di Lee-Carter.

Cose da saper fare in R:

  • scaricare, importare e visualizzare di tavole di mortalità dal sito ISTAT e dallo Human Mortality Database
  • creare oggetti lifetable del package lifecontingencies e utilizzare le funzioni pxt, qxt, exn, rLife.
  • stima, visualizzazione degli output e dei residui, previsione della mortalità con il modello di Lee-Carter e il package demography
  • costruzione di una tavola di mortalità a partire da una legge di mortalità come nell'esempio di Heligman e Pollard con il package MortalityLaws

2) Formule per il calcolo del valore attuariale e schemi di pagamento di premi di life contingencies

Definizione di valore attuariale di una life contingency. Principali tipi di prestazioni nel ramo vita: capitale differito, temporanea caso morte, copertura a vita intera, rendite vitalizie temporanee e perpetue. Formule per il calcolo del valore attuariale e notazioni attuariali standard: nEx, nAx, Ax, nax, ax. Formule ricorsive per i valori attuariali. Determinazione del premio equo: la condizione di equilibrio attuariale. Schemi di pagamento dei premi: premio unico iniziale, premi annui costanti, premi naturali, premi unici ricorrenti.

Cose da saper fare in R:

  • creare oggetti di tipo lifetable e actuarialtable nel package lifecontingencies, sia partendo da dati empirici che da leggi di mortalità
  • calcolare valori attuali e montanti con presentValue, annuity e accumulatedValue
  • calcolare valori attuariali e premi equi con Axn, Exn, axn.

3) La riserva matematica e la decomposizione dell'utile nella matematica attuariale tradizionale

Definizione di riserva matematica netta prospettiva come differenza tra il valore attuariale delle prestazioni ancora da pagare e quello dei premi ancora da prendere. Andamento temporale della riserva nel caso di term insurance, pure endowment ed endowment insurance. Equazione di Fouret per una Endowment insurance. Decomposizione del premio in premio di rischio e premio di risparmio. Formula di contribuzione di Homans.

Cose da saper fare in R:

  • costruzione di una funzione in R per il calcolo della evoluzione temporale della riserva di una endowment insurance applicando la definizione
  • costruzione di una funzione in R per il calcolo della evoluzione temporale della riserva di una endowment insurance usando la equazione di Fouret
  • costruzione di una funzione in R per il calcolo di premi naturali, premi al rischio e premi di risparmio di una endowment insurance

4) Introduzione a Solvency II e al risk management nelle compagnie di assicurazione

Principi base di Solvency II. Parole chiave: Best estimate, Risk Margin, Solvency Capital Requirement, Own Funds. Approcci al calcolo dell'SCR: standard formula, undertaking specific parameters, internal models.

5) Polizze salute e introduzione ai modelli multi-stato

Tipologie di polizze e di coperture salute. Introduzione al modello di rischio collettivo (non richiesto all'esame, lo approfondirete in Actuarial Statistics). I modelli multistato.

Cose da saper fare in R:

  • simulazione e pricing di polizze multi-stato con il package markovchain

6) I contratti di riassicurazione e introduzione alle metodologie di pricing

I contratti riassicurativi. Metodologie di pricing (non richiesto all'esame, lo approfondirete in Rischi Assicurativi)

7) Concetti base di R

  • Concetti base sull'ambiente di lavoro in RStudio
  • tipologie di dati fondamentali: vettori, liste, dataframe
  • NA, null e NaN
  • concetti base sulla visualizzazione dati in R base: hist e plot
  • simulazione di numeri casuali
  • costruzione di cicli
  • costruzione di funzioni
  • oggetti di tipo lifetable e actuarialtable e funzioni associate

Prerequisiti

Conoscenze di base di matematica generale (derivate e integrali), di matematica finanziaria (rendite e valori attuali) e di probabilità (variabili casuali).

Metodi didattici

Lezioni frontali, programmazione in R in modalità bring-your-own-device

Modalità di verifica dell'apprendimento

Esame orale e discussione di un progetto in R.

Testi di riferimento

Testi di riferimento per l'esame (vedere le sezioni nel programma dettagliato)

  • OP Olivieri, A., Pitacco, E., Introduction to Insurance Mathematics
  • PDHO Pitacco, E., Denuit, M., Haberman, S., Olivieri, A. Modelling Longevity Dynamics for Pensions and Annuity Business
  • CV Cesari, R., Valerio A. Risk Management e imprese di assicurazione

Testi di approfondimento

  • D Davies, T. The book of R: a first course in programming and statistics
  • P1 Pitacco, E. Health insurance: basic actuarial models
  • P2 Pitacco, E. ERM and QRM in Life Insurance
  • AI Wutrich et al. AI tools for actuaries

Periodo di erogazione dell'insegnamento

Primo semestre

Lingua di insegnamento

Italiano

Sustainable Development Goals

ISTRUZIONE DI QUALITÁ
Esporta

Learning objectives

The central theme of the course is the set of mathematical and statistical methods used to answer questions such as determining the premium of a life insurance policy or calculating the amount needed to secure a supplementary pension. These are fundamental questions both for the investor purchasing protection (which often has features very similar to those of an investment), and for the insurance companies selling it, which—while collecting premiums—must monitor their exposure to various sources of risk in a continuously evolving regulatory environment.

The course consists of two modules: Actuarial Mathematics (taught by Prof. Fabio Bellini) and Statistics for Insurance (taught by an industry professional). We recommend including this course in your study plan alongside Insurance Risks, held in the second semester, which focuses more on methods for non-life insurance.

In summary, we outline the following learning objectives:

  • Understand the fundamental concepts of modeling human life duration and use them to calculate the actuarial value and premium of the main types of life contingencies

  • Use R to download, visualize, and model mortality data, as well as to perform actuarial calculations and simulations

  • Understand the quantitative aspects of insurance regulation, with particular focus on the Solvency II framework as it applies to life insurance

Contents

1) The modelling of human lifetime duration

2) Formulas for the calculation of actuarial present values and premium payment schemes in life contingencies

3) The mathematical reserve and the profit decomposition in traditional actuarial mathematics

4) Introduction to Solvency II and to risk management in insurance companies

5) Health insurance policies and an introduction to multi-state models

6) Reinsurance contracts and an introduction to pricing methodologies

Detailed program

  1. Modelling human lifetime

Mortality tables, life and death probabilities, deferred death probabilities. Identities related to life and death probabilities. Other one-year measures of mortality: central death rate and mortality odds. The probabilistic model: the complete and curtate future lifetime random variable, survival function, and conditional survival function. Calculation of complete and curtate life expectancy. Force of mortality and mortality laws: Gompertz, Makeham, and Heligman and Pollard. Heterogeneity and introduction to risk aggravation. Introduction to stochastic mortality. The Lee-Carter model.

Things to be able to do in R:

  • download, import, and visualize mortality tables from the ISTAT website and the Human Mortality Database
  • create lifetable objects using the lifecontingencies package and use the functions pxt, qxt, exn, rLife
  • estimate, visualize outputs and residuals, and forecast mortality using the Lee-Carter model and the demography package
  • construct a mortality table starting from a mortality law, as in the Heligman and Pollard example, using the MortalityLaws package
  1. Formulas for calculating actuarial values and premium payment schemes for life contingencies

Definition of the actuarial value of a life contingency. Main types of benefits in life insurance: pure endowment, term insurance, whole life insurance, temporary and whole life annuities. Formulas for calculating actuarial values and standard actuarial notation: nEx, nAx, Ax, nax, ax. Recursive formulas for actuarial values. Determination of the fair premium: the actuarial equivalence principle. Premium payment schemes: single initial premium, level annual premiums, natural premiums, recurring single premiums.

Things to be able to do in R:

  • create lifetable and actuarialtable objects in the lifecontingencies package, starting either from empirical data or from mortality laws
  • calculate present values and accumulated values using presentValue, annuity, and accumulatedValue
  • calculate actuarial values and fair premiums using Axn, Exn, axn
  1. Mathematical reserve and profit decomposition in traditional actuarial mathematics

Definition of the prospective net mathematical reserve as the difference between the actuarial value of future benefits still to be paid and the actuarial value of future premiums still to be received. Time evolution of the reserve in the case of term insurance, pure endowment, and endowment insurance. Fouret’s equation for endowment insurance. Decomposition of the premium into risk premium and savings premium. Homans’ contribution formula.

Things to be able to do in R:

  • build an R function to calculate the time evolution of the reserve of an endowment insurance contract by applying the definition
  • build an R function to calculate the time evolution of the reserve of an endowment insurance contract using Fouret’s equation
  • build an R function to calculate natural premiums, risk premiums, and savings premiums for an endowment insurance contract
  1. Introduction to Solvency II and risk management in insurance companies

Basic principles of Solvency II. Keywords: Best Estimate, Risk Margin, Solvency Capital Requirement, Own Funds. Approaches to SCR calculation: standard formula, undertaking-specific parameters, internal models.

  1. Health insurance policies and introduction to multi-state models

Types of health insurance policies and coverages. Introduction to the collective risk model, not required for the exam and to be studied in more depth in Actuarial Statistics. Multi-state models.

Things to be able to do in R:

  • simulation and pricing of multi-state policies using the markovchain package
  1. Reinsurance contracts and introduction to pricing methodologies

Reinsurance contracts. Pricing methodologies, not required for the exam and to be studied in more depth in Insurance Risks.

  1. Basic R concepts
  • Basic concepts of the RStudio working environment
  • fundamental data types: vectors, lists, data frames
  • NA, NULL, and NaN
  • basic concepts of data visualization in base R: hist and plot
  • simulation of random numbers
  • construction of loops
  • construction of functions
  • lifetable and actuarialtable objects and associated functions

Prerequisites

Basic knowledge of general mathematics (derivatives and integrals), financial mathematics (annuities and present values), and probability (random variables).

Teaching methods

Lectures, bring-your-own-device R programming

Assessment methods

Oral exam and discussion of an R project.

Textbooks and Reading Materials

Testi di riferimento per l'esame (vedere le sezioni nel programma dettagliato)

  • OP Olivieri, A., Pitacco, E., Introduction to Insurance Mathematics
  • PDHO Pitacco, E., Denuit, M., Haberman, S., Olivieri, A. Modelling Longevity Dynamics for Pensions and Annuity Business
  • CV Cesari, R., Valerio A. Risk Management e imprese di assicurazione

Testi di approfondimento

  • D Davies, T. The book of R: a first course in programming and statistics
  • P1 Pitacco, E. Health insurance: basic actuarial models
  • P2 Pitacco, E. ERM and QRM in Life Insurance
  • AI Wutrich et al. AI tools for actuaries

Semester

First semester

Teaching language

Italian

Sustainable Development Goals

QUALITY EDUCATION
Entra

Scheda del corso

Settore disciplinare
SECS-S/06
CFU
8
Periodo
Primo Semestre
Tipo di attività
Obbligatorio a scelta
Ore
56
Tipologia CdS
Laurea Magistrale
Lingua
Italiano

Staff

    Docente

  • Fabio Bellini
    Fabio Bellini

Opinione studenti

Vedi valutazione del precedente anno accademico

Bibliografia

Trova i libri per questo corso nella Biblioteca di Ateneo

Metodi di iscrizione

Iscrizione manuale

Obiettivi di sviluppo sostenibile

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