金融数学引论答案第二章北京大学出版[1] - 范文中心

金融数学引论答案第二章北京大学出版[1]

06/19

第二章习题答案

1.某家庭从子女出生时开始累积大学教育费用5万元。如果它们前十年每年底存 款1000元,后十年每年底存款1000+X 元,年利率7%。计算X 。 解:

S = 1000s 20|7%+X X =

50000-1000s 20|7%

s 10|7%

s 10|7%

= 651.72

2.价值10,000元的新车。购买者计划分期付款方式:每月底还250元,期限4年。 月结算名利率18%。计算首次付款金额。 解: 设首次付款为X ,则有

1000=X +250a 48|1.5%

解得X = 1489. 36

3.设有n 年期期末年金,其中年金金额为n ,实利率i = 1

。试计算该年金的现值。 解:

P V =n a n |i =n

1-v 1n

Y -X X

1

n

=

(n + 1)n -n

(n + 1)

n

n 2n +2

4.解: a 2n ]5.已知:a 7]解:

=a n ]+a n ](1-d )

n

则d

= 1-() n

。计算i 。

= 5.58238, a 11]= 7.88687, a 18]= 10.82760

a 18]=a 7]+a 11]v

7

解得i = 6. 0%

=

s 10]+a ∞]

s 10]

6. 证明:证明:

1

1-v 10

(1+i )

s 10]+a ∞]

s 10]

=

10

-1

1i i = 1010

(1+i ) -11-v

i

+

1

7.已知:半年结算名利率6%,计算下面10年期末年金的现值:开始4年每半

年200元,然后减为每次100元。 解:

P V =100a 8p]3%+100a 20]3%= 2189.716

8.某人现年40岁,现在开始每年初在退休金

帐号上存入1000元,共计25年。然

后,从65岁开始每年初领取一定的退休金,共计15年。设前25年的年利率为8%,

后15年的年利率7%。计算每年的退休金。

解: 设每年退休金为X ,选择65岁年初为比较日

1000 s 25]8%¬=X a 15]7%

解得X = 8101. 65

9.已知贴现率为10%,计算a 8]。 解: d = 10%,则

i =

11-d

-1 =

19

8

= 5.6953

8]= (1 +i ) a

1-v i

10. 求证:

n ](1)a

=a n ]+ 1-v ;(2)s n ]=s n ]-1 + (1 +i )

n

n

并给出两等式的实际解释。

=证明: (1)a ¨n ]

1-v d

n

=

1-v i

n

=

1-v i

n

+ 1-v

n

1+i

=所以a ¨n ]

a n ]+ 1-v (1+i ) -1

d

n

n

(1+i ) -1

i

1+i

n

= (2)s ¨n ]

==

(1+i ) -1

i

n

+ (1 +i ) -1

n

=所以a ¨n ]

s n ]-1 + (1 +i )

n

12. 从1980年6月7日开始,每季度年金100元,直至1991年12月7日,季结算名利

率6%,计算:1)该年金在1979年9月7日的现值;2)该年金在1992年6月7日的终 值。 解:

PV = 100a 49】1. 5% − 100a 2]1. 5% = 3256. 88 AV = 100s 49]1. 5% − 100s 2]1. 5% ¬ = 6959. 37

13. 现有价值相等的两种期末年金A 和B 。年金A 在第1-10年和第21-30年中每 年1元,在第11-20年中每年2元;年金B 在第1-10年和第21-30年中每年付款金 额为Y ,在第11-20年中没有。已知:v 10,计算Y 。

解: 因两种年金价值相等,则有

a 30]i +a

10]i v

10

=

12

=Y a 30]i -Y a

1010

i v

10

所以Y

=

3-v 1+v

-2v -2v

3030

= 1.8

14. 已知年金满足:2元的2n 期期末年金与3元的n 期期末年金的现值之和为36;另 外,递延n 年的2元n 期期末年金的现值为6。计算i 。 解: 由题意知,

2a 2n ]i + 3a n ]i = 362a n ]i v = 6

n

解得i = 8. 33% 15. 已知

a 7]a 11]

=

a 3]+s X ]a Y ]+s Z ]

。求X ,Y 和Z 。

解: 由题意得

1-v 1-v

711

=

(1 +i )

X Z

-v

3Y

(1 +i ) -v

解得

X = 4, Y = 7,Z = 4 16. 化简a 15](1 +v 15解:

a 15](1 +v

15

+v

30

) 。

+v

30

) =a 45]

17. 计算下面年金在年初的现值:首次在下一年的4月1日,然后每半年一

次2000元,半年结算名利率9%。

解: 年金在4月1日的价值为P = (1+4. 5%)/4. 5% × 2000 = 46444. 44 ,则

P V =

P (1 +i )

2+

3

= 41300.657

18. 某递延永久年金的买价为P ,实利率i ,写出递延时间的表达式。 解: 设递延时间为t ,有

P =

1i v

t

解得t

=-

ln iP ln (1+i )

19. 从现在开始每年初存入1000元,一直进行20年。从第三十年底开始每年领取一

定的金额X ,直至永远。计算X 。

解: 设年实利率为i ,由两年金的现值相等,有

20]i =1000a

X i v

29

30

解得X

= 1000((1 +i )

-(1 +i ) )

10

20. 某人将遗产以永久年金的方式留给后代A 、B 、C 、和D :前n 年,A 、B 和C 三人 平分每年的年金,n 年后所有年金由D 一人继承。如果四人的遗产份额的现值相

同。计算(1 +i ) n 。

解: 设遗产为1,则永久年金每年的年金为i ,那么A,B,C 得到的遗产的现值 为

i 3a n ]i

n

,而D 得到遗产的现值为v n 。由题意得

n

1-v 3

=v

所以(1 +i ) n

= 4

21. 永久期末年金有A 、B 、C 、和D 四人分摊,A 接受第一个n 年,B 接受第二

个n 年,C 接受第三个n 年,D 接受所有剩余的。已知:C 与A 的份额之比为0.49, 求B 与D 的份额之比。 解: 由题意知

P V C P V A

=a n ]v

2n

a n ]

= 0.49

那么

P V B P V D

=

a n ]v

1i

n

v

3n

= 0.61

22.1000元年利率4.5%的贷款从第五年底开始每年还贷100元,直至还清,如果最 后一次的还款大于100元。计算最后一次还款的数量和时间。 解:

100a n ]4.5%v 1000

44

解得n = 17

列价值方程

100a 16]4.5%+X v 1 = 1000

2

解得X = 146. 07

23.36年的期末年金每次4元,另有18年的期末年金每次5元;两者现值相等。如果

以同样的年利率计算货币的价值在n 年内将增加一倍,计算n 。 解: 两年金现值相等,则4⨯a 36]i 由题意,(1 +i ) n

= 2

= 5⨯18,可知v

18

= 0.25

解得n = 9

24. 某借款人可以选择以下两种还贷方式:每月底还100元,5年还清;k 个月后一 次还6000元。已知月结算名利率为12%,计算k 。 解: 由题意可得方程

100a 60p 1% ¬ = 6000(1 + i ) −k 解得k = 29 25. 已知a 2]i

= 1.75,求i 。

解: 由题意得

1-v = 1.75i

2

解得i = 9. 38%

26. 某人得到一万元人寿保险赔付。如果购买10年期末年金可以每年得到1538元,20年

的期末年金为每年1072元。计算年利率。 解:

27. 某人在银行中存入一万元10年定期存款,年利率4%,如果前5年半内提前支 取,银行将扣留提款的5% 作为惩罚。已知:在第4、5、6和7年底分别取出K 元, 且第十年底的余额为一万元,计算K 。 解: 由题意可得价值方程

10000 = 105K a 2]4%v +K a 2]4%+ 10000v 则K =

10000-10000v

3

10

5

3

10

105a 2]4%v +a 2]4%v

= 979.94

28. 贷款P 从第六个月开始分十年逐年还清。第一次的还款额为后面还款的一半, 前四年半的年利率为i ,后面的利率为j 。计算首次付款金额X 的表达式。 解: 选取第一次还款日为比较日,有价值方程

1

P (1 +i ) 2=X + 2X 所以X =

a 4]i

+ 2X a 5]j (1 +i )

1

-4

P (1 +i ) 2

1 +2a 4]i +2a 5]j (1 +i )

-4

29. 已知半年名利率为7%,计算下面年金在首次付款8年后的终值:每两年付 款2000元,共计8次。 解:

30. 计算下面十年年金的现值:前5年每季度初支付400元,然后增为600元。已知 年利率为12%。(缺命令) 解:

P V = 4⨯400 + 4⨯600v = 11466.14

5

31. 已知半年结算的名贴现率为9%,计算每半年付款600元的十年期初年金的现 值表达式。 解:

32. 给出下面年金的现值:在第7、11、15、19、23和27年底支付一个货币单位。 解:

P V =

1s 4]i

a 24]i v =

3

(1 +i )

27

24

-1

4

(1 +i ) [(1 +i ) -1]

=

a 28]-a

4]

s 3]+s 1]

33.750元的永久年金和每20年付款750元的永久年金可以用每次R 元的30年期末 年金代替,半年换算名利率4%,求R 的表达式。

解: 设年实利率为i ,则(1 + 2%)2 = 1 + i 。有题意得

750i +750s 20]p i i

=R a 30]i

解得R = 1114. 77

34. 已知每三年付款一元的永久期末年金的现值为125/91,计算年利率。

解: 由题意知

1is 3]i

=12591

解得i = 20%

35. 已知:1元永久期初年金的现值为20,它等价于每两年付款R 元的永久期初年 金,计算R 。 解: 由题意得

20 =

1d =

R a 2]i i

解得R = 1. 95

36. 已知每半年付款500元的递延期初年金价格为10000元。试用贴现率表示递延 时间。

解: 设贴现率为d ,则1 +

i

(2)

2

=

1(1-d )

12

设递延时间为t ,由题意得

∞]10000 = 2⨯500v a

t

(2)

解得t

(2)

=

ln 20 + ln(1-(1-d ) )

ln (1-d )

(2)

1

2

37. 计算:3a n (])

2

=2a 2n ]= 45s 1],计算i 。

解:

3⨯

i i

(2)

a n ]i = 2⨯

i i

2

a n ]i = 45⨯

i i

2

s 1]i 解得:v =

n

12

, i =

130

39. 已知:δt

=

t

11+t

δs d s

。求ˉ的表达式。 n ]

-

=解:ˉn ]

⎰0e

n

d t = ln(1 +n )

40. 已知一年内的连续年金函数为常数1,计算时刻t ,使得只要在该时刻一次性

付一个货币单位,则两种年金的现值相等。 解: 第一种年金的现值为⎰0v

1

t

d t =

1-e

δ

第二种年金的现值为e -δt ,则

1-e

δ

=e

-δt

所以t

= 1 +

1

δ

ln

δi

41. 已知:δ = 0. 08。计算从现在开始每个季度初存入100元的20年期初年金的现

值。(结果和李凌飞的不同)

1

解: 设季度实利率为i 。因a (t )

80]i = 100(1 +i ) P V = 100a

1-v i

80

=e

δt

,则e 4

δ

= (1 +i )

所以

= 4030.53

42. 现有金额为40,000元的基金以4%的速度连续累积。同时每年以2400元的固定

速连续地从基金中取钱,该基金可以维持多少时间? 解: 设年实利率为i ,则i

=e -1设基金可维持t 年,由两现值相等得

δ

40000 = 2400a t ]i 解得t = 28

43. 已知某永久期末年金的金额为:1,3,5,. . . 。另外,第6次和第7次付款的现值

相等,计算该永久年金的现值。 解: 由题意:

11(1+i )

6

=

13(1+i )

2

7

⇒i =

211

n

P V =v + 3v + + (2n -1) v + =v [1 +P V + 2(v +v + )]=v (1 +P V + 2

v 1-v

)

2

解得:PV = 66

44. 给出现值表达式A a |+

B (D a ) |所代表的年金序列。用这种表达式给出如

下25年递减年金的现值:首次100元,然后每次减少3元。

解: 年金序列:A + nB,A + (n − 1) B, . . . ,A + 2B,A + B 所求为25a 25|+

3(D a ) 25|

45. 某期末年金(半年一次)为:800, 750, 700, . . . , 350。已知半年结算名利率

为16%。若记:A

=a 10|8%

,试用A 表示这个年金的现值。

解: 考虑把此年金分割成300元的固定年金和500元的递减,故有:

300a 10|8%+ 500(D a ) 10|8%=300A +

2⨯(10-A )

i

(2)

= 6250-325A

47. 已知永久年金的方式为:第5、6年底各100元;第7、8年底各200元,第9、10年底各300元,依此类推。证明其现值为:

100

v

4

i -vd

解: 把年金分解成:从第5年开始的100元永久年金,从第7年开始的100元永久

年金. . .。从而

P V =v

4

100i

11a 2|i i

= 100v

4

11

2

i 1-v

= 100

v

4

i -vd

48. 十年期年金:每年的1月1日100元;4月1日200元;7月1日300元;10月1日400元。

(4)(4)

(I a ) 证明其现值为:1600a 元 10|1|

证: 首先把一年四次的付款折到年初:m

= 4, n = 1,R = 100m

2

= 1600

(4)

) 元 从而每年初当年的年金现值:1600(I (4)a 1|(

(I 再贴现到开始时:1600a 10|

4)

) a 1|

(4)

49. 从现在开始的永久年金:首次一元,然后每半年一次,每次增加3%,年利

率8%,计算现值。 解: 半年的实利率:

P V = 1 +

1.031 +j 1.031 +j

) +

-1

j = (1 + 8%)-1 = 3.923%

2

2

12

1.03

(1 +j )

+

= (1-

= 112.59

50. 某人为其子女提供如下的大学费用:每年的前9个月每月初500元,共计4年。 证明当前的准备金为:

a 6000a 证: 首先把9个月的支付贴现到年初:m = 12, n = 9/12,R = 500m = 4|9/12|

(12)

6000 从而

每年初当年的年金现值:

a 6000a 贴现到当前:6000a 4|9/12|9/12|

(12)

(12)

51. 现有如下的永久年金:第一个k 年每年底还;第二个k 年每年底还2R ;第

个k 年每年底还3R ;依此类推。给出现值表达式。

解: 把此年金看成从第nk 年开始的每年为R 的永久年金(n = 0, 1, 2, · · · ): 每个年金的值为

R a ∞

在分散在每个k 年的区段里:

R (a ∞|) a k |

R a ∞|a k |

2

再按标准永久年金求现值:v

52. X 表示首次付款从第二年底开始的标准永久年金的现值,20X 表示首次付款

从第三年底开始的永久年金:1, 2, 3, · · · 的现值。计算贴现率。 解: 由题意:

X =

11i 1+i

1

1

1

20X = (+2) 2

i i (1+i )

解得:i = 0. 05 即:d

=

i 1+i

= 0.04762

53. 四年一次的永久年金:首次1元,每次增加5元,v 4 = 0. 75,计算现值。与原答案有出入 解: (期初年金)

P V = 1 + 6v + 11v + =

49

i =1

(5n -4) v

(4n -4)

=

5(1-v )

4

2

-

41-v

4

= 64

V (期末年金) P ¨

=v + 6v + 11v + =v P V = 59.5587

510

54. 永久连续年金的年金函数为:(1 + k ) t ,年利率i ,如果:0

该年

金现值。与原答案有出入

解: 由于0

P V =⎰0(1 +k ) e

t

-δt

d t =⎰0(

1 +k 1 +i

) d t =

t

1

ln (1 +i ) -ln (1 +k )

59. 计算m + n 年的标准期末年金的终值。已知:前m 年年利率7%,后n 年年利 率11%,s m |7%

= 34, s n |11%= 128

n

解: 由s n |的表达式有:(1 + 0.11) = 0.11n |11%+ 1

n

A V =s m |7% ⨯(1 + 0.11) +s n |11%=s m |7%⨯(0.11s n |11%+ 1) +s n |11%= 640.72

60. 甲持有A 股票100股,乙持有B 股票100股,两种股票都是每股10元。A 股票每 年底每股分得红利0.40元,共计10年,在第10次分红后,甲以每股2元的价格将所

有的股票出售,假设甲以年利率6%将红利收入和股票出售的收入进行投资。B 股 票在前10年没有红利收入,从第11年底开始每年每股分得红利0.80元,如果乙也 是以年利率6%进行投资,并且在n 年后出售其股票。为了使甲乙在乙的股票出售 时刻的累积收入相同,分别对n = 15, 20两种情况计算乙的股票出售价格。 解: 设X 为买价,有价值方程:

0.4s 10|6%+ 2 = 0.8s n -10|6%+X (1 + 0.06)

-(n -10)

从而有:

X = (0.4s10|6%¬+ 2-0.8s n -10|6%)(1 + 0.06)

(n -10)

解得:X =

5. 22 n = 15 2. 48 n = 20

61. 某奖学金从1990年元旦开始以十万元启动,每年的6月30日和12月31日用半 年结算名利率8%结算利息。另外,从1991年元旦开始每年初可以固定地收到捐 款5000元。(从1991年的7月开始?) 每年的7月1日要提供总额为一万二千元的奖 金。计算在2000年元旦的5000元捐款后基金的余额。 解: 由题意:

A V = 100000(1+4%

)

20

+5000

s 20|4%s 2|4%

-12000(1+4%)

s 20|4%s 2|4%

= 109926.021

62. 已知贷款L 经过N (偶数)次、每次K 元还清,利率i 。如果将还贷款次数减少

一半,记每次的还款为K 1,试比较K 1与2K 的大小。 解: 由题意:

K 1a m |i =K a 2m |i ⇒K 1=K [1 +

1(1 +i )

m

]

63. 已知贷款L 经过N 次、每次K 元还清,利率i 。如果将每次的还款额增加一倍, 比较新的还款次数与N/2的大小。 解: 由题意:

2K a M |i =K a N |i ⇒v

M

=

1 +v

2

N

> v

N 2

即:M


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