Du brauchst €5 000 in 7 Jahren. Ein Konto bringt 4 % pro Jahr bei vierteljährlicher Verzinsung. Wie viel musst du heute einzahlen? Bestimme den Barwert PV.
FV = €5 0004% / 4n = 7
PV = €
2.Zeitwert des GeldesSchwer
Ein Darlehen von €250 000 wird über 20 Jahre in gleichen Monatsraten zurückgezahlt. Der Zinssatz beträgt 6 % pro Jahr bei monatlicher Verzinsung. Bestimme die Monatsrate A.
P = €250 0006% / 12N = 240
A = €
3.Kapitalwert & interner ZinsfußMittel
Eine Maschine kostet heute €50 000, hält 10 Jahre und verursacht €4 000 Betriebskosten pro Jahr (am Ende jedes Jahres gezahlt). Die Kapitalkosten betragen 8 %. Bestimme ihre äquivalenten jährlichen Kosten EAC.
C0 = €50 000M = €4 000n = 10r = 8%
EAC = €
4.Kapitalwert & interner ZinsfußSchwer
Ein Projekt kostet €40 000 und bringt am Ende der Jahre 1 bis 3 €29 500, €24 500, €26 500. Bestimme seinen internen Zinsfuß IRR in Prozent.
CF0 = −40 000CF1 = 29 500CF2 = 24 500CF3 = 26 500
IRR = %
5.Anleihekurs & RenditeMittel
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 zahlt einen jährlichen Kupon von 4% in zwei halbjährlichen Raten und wird in 10 Jahren fällig. Die Rendite bis zur Fälligkeit beträgt 5,5% pro Jahr. Bestimme den Kurs P der Anleihe.
F = €1 000Kuponsatz = 4%YTM = 5,5%n = 10
P = €
6.Anleihekurs & RenditeSchwer
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 und einem jährlichen Kupon von 6% wird in 7 Jahren fällig und kostet €1 090. Bestimme ihre Rendite bis zur Fälligkeit YTM in Prozent.
F = €1 000Kuponsatz = 6%n = 7P = €1 090
YTM = %
7.CAPM & WACCMittel
Ein Unternehmen hat Eigenkapital im Wert von €5 000 000 und Fremdkapital im Wert von €3 000 000. Seine Eigenkapitalkosten betragen 12%, seine Fremdkapitalkosten vor Steuern 4,5% und der Steuersatz 25%. Bestimme den WACC.
Das Geschäft eines Unternehmens hat ein unverschuldetes Beta (Asset-Beta) von 0,9. Es plant einen Verschuldungsgrad D/E von 0,75. Der Steuersatz beträgt 20%, der risikolose Zinssatz 1% und die Marktrisikoprämie 4,5%. Bestimme die Eigenkapitalkosten re bei der neuen Kapitalstruktur.
βU = 0,9D/E = 0,75T = 20%rf = 1%rm − rf = 4,5%
re = %
9.Beschreibende StatistikMittel
Bestimme die Stichproben-Standardabweichung s der Daten: 56, 44, 58, 42, 10, 14.
n = 6
s =
10.Beschreibende StatistikSchwer
Prüfungsergebnisse sind normalverteilt mit Mittelwert 70 und Standardabweichung 8. Bestimme den z-Wert z eines Ergebnisses von 63,6.
μ = 70σ = 8x = 63,6
z =
11.WahrscheinlichkeitMittel
Ein fairer Würfel wird 5-mal geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit P, mindestens eine Sechs zu würfeln?
n = 5
P =
12.WahrscheinlichkeitSchwer
Ein Spiel kostet €10 Einsatz. Du gewinnst €20 mit der Wahrscheinlichkeit 0,3 und €500 mit der Wahrscheinlichkeit 0,01; sonst gewinnst du nichts. Der Einsatz wird nicht zurückgegeben. Bestimme den erwarteten Nettogewinn E(G) pro Spiel.
Einsatz = €10€20: p = 0,3€500: p = 0,01
E(G) = €
13.NormalverteilungMittel
Gegeben sind Schrauben; ihre Massen sind unabhängig und normalverteilt mit dem Mittelwert 40 g und der Standardabweichung 1,2 g. Bestimme die Wahrscheinlichkeit P, dass die Gesamtmasse von 16 davon unter 642,4 g liegt. Runde z auf zwei Dezimalstellen.
μ = 40 gσ = 1,2 gn = 16< 642.4 g
P =
14.NormalverteilungSchwer
Bohrungsdurchmesser D sind normalverteilt mit dem Mittelwert 25,05 mm und der Standardabweichung 0,01 mm. Wellendurchmesser d sind unabhängig und normalverteilt mit dem Mittelwert 25 mm und der Standardabweichung 0,02 mm. Eine zufällig gewählte Welle passt, wenn D − d > 0 ist. Bestimme die Wahrscheinlichkeit P, dass sie passt. Runde z auf zwei Dezimalstellen.
Bohrung: μ = 25,05 mm, σ = 0,01 mmWelle: μ = 25 mm, σ = 0,02 mm
P =
15.KonfidenzintervalleMittel
Ein 95-%-Konfidenzintervall für einen Mittelwert, basierend auf 100 Beobachtungen und bekanntem σ, hat eine Fehlermarge von 11,7. Wie groß ist die Fehlermarge E₂ eines 90-%-Intervalls auf Basis von 900 Beobachtungen?
95%n₁ = 100E₁ = 11,790%n₂ = 900
E₂ =
16.KonfidenzintervalleSchwer
Zwei Dünger werden getestet. Parzellengruppe 1: 6 Parzellen, mittlerer Ertrag 94 kg, Standardabweichung 8 kg. Parzellengruppe 2: 16 Parzellen, Mittelwert 91 kg, Standardabweichung 9 kg. Nimm gleiche Varianzen an (gepoolter t-Test, df = n₁ + n₂ − 2). Bestimme die Fehlermarge E des 95-%-Konfidenzintervalls für μ₁ − μ₂.
Eine Stichprobe von 64 Studierenden hat einen mittleren Punktwert von 45,35 und eine Stichproben-Standardabweichung von 12. Bestimme die Teststatistik t für H₀: μ = 50.
μ₀ = 50x̄ = 45,35s = 12n = 64
t =
18.Hypothesentests & KonfidenzintervalleSchwer
Ein einseitiger z-Test bei α = 0,01 soll eine Verschiebung des Mittelwerts um 1 Einheiten mit einer Teststärke von 90 % erkennen. Die Standardabweichung beträgt 6. Bestimme den Mindeststichprobenumfang n.
Die Tabelle enthält 5 Wertepaare von x = Fahrzeugalter in Jahren und y = Preis in k€. Bestimme den Korrelationskoeffizienten nach Pearson r.
n = 5
r =
20.Lineare Regression und KorrelationSchwer
Die Tabelle enthält 6 Wertepaare von x = Temperatur in °C und y = verkaufte Eiskugeln. Verwende die Regressionsgerade ŷ = a + b·x nach der Methode der kleinsten Quadrate. Eine neue Beobachtung (25,5, 131) wird gemacht. Bestimme ihr Residuum e = y − ŷ.
n = 6(25,5, 131)
e =
3Lösungen
1.Zeitwert des Geldes
Antwort: PV = 3784 €
Zeitwert des Geldes: Geld heute ist mehr wert als derselbe Betrag später, weil es Zinsen bringen kann. Bei einem Zinssatz i pro Periode wächst ein Betrag auf FV = PV·(1 + i)n. Eine Reihe gleicher Zahlungen (eine Annuität) wird bewertet, indem man alle Zahlungen aufsummiert; daraus ergeben sich die Rentenformeln.
Zinssatz und Anzahl der Perioden
i = 0,04/4 = 0,01
N = 4·7 = 28
Barwert
PV = FV/(1 + i)N = 5 000/1,321 = €3 784,18
Antwort
PV = €3 784,18
2.Zeitwert des Geldes
Antwort: A = 1791 €
Zeitwert des Geldes: Geld heute ist mehr wert als derselbe Betrag später, weil es Zinsen bringen kann. Bei einem Zinssatz i pro Periode wächst ein Betrag auf FV = PV·(1 + i)n. Eine Reihe gleicher Zahlungen (eine Annuität) wird bewertet, indem man alle Zahlungen aufsummiert; daraus ergeben sich die Rentenformeln.
Monatszins und Anzahl der Raten
i = 0,06/12 = 0,005
N = 12·20 = 240
Rate
Der Barwert von N gleichen Raten A ist A·(1 − (1 + i)⁻ᴺ)/i. Setze ihn gleich dem Darlehen und löse nach A auf.
(1 + i)−N = 0,3021
A = 250 000·0,005/(1 − 0,3021) = €1 791,08
Antwort
A = €1 791,08
3.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: EAC = 11451 €
Äquivalente jährliche Kosten: Verteile den Barwert aller Kosten als gleichen jährlichen Betrag (eine Rente) über die Lebensdauer: EAC = PV·r/(1 − (1 + r)⁻ⁿ). So lassen sich Maschinen mit unterschiedlicher Lebensdauer vergleichen.
Rentenbarwertfaktor
(1 − 1,08−10)/0,08 = 6,71
Annualisierter Kaufpreis
50 000/6,71 = 7 451,47
EAC
EAC = 7 451,47 + 4 000 = €11 451,47
Antwort
EAC = €11 451,47
4.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: IRR = 46,46 %
Kapitalwert: Zinse jeden Zahlungsstrom mit der geforderten Rendite r auf heute ab und addiere alle: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. Ein Projekt mit NPV > 0 verdient mehr als r und schafft Wert. Der interne Zinsfuß (IRR) ist der Zinssatz, bei dem NPV = 0 ist.
Den IRR eingrenzen
Der Kapitalwert sinkt mit steigendem Zins, also liegt der IRR zwischen einem Zinssatz mit positivem und einem mit negativem Kapitalwert.
NPV(45%) = 690,07
NPV(50%) = −1 592,59
Eingrenzen
Lineare Interpolation liefert eine erste Schätzung; Wiederholen (oder die IRR-Funktion eines Rechners) liefert den genauen Zinssatz.
Anleihebewertung: Der Kurs einer Anleihe ist der Barwert ihrer Zahlungen, abgezinst mit der Rendite bis zur Fälligkeit (YTM): Die Kupons bilden eine Annuität, und der Nennwert wird bei Fälligkeit zurückgezahlt. P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ. Liegt die Rendite über dem Kuponsatz, notiert die Anleihe unter dem Nennwert, und umgekehrt.
Pro Periode
C = €20,00, i = 0,0275, N = 20
Barwert der Kupons
€20,00·(1 − 0,5813)/0,0275 = €304,55
Barwert des Nennwerts
€1 000·0,5813 = €581,25
Kurs
P = €885,80
Antwort
P = €885,80
Die Rendite liegt über dem Kuponsatz, also notiert die Anleihe unter pari.
6.Anleihekurs & Rendite
Antwort: YTM = 4,474 %
Anleihebewertung: Der Kurs einer Anleihe ist der Barwert ihrer Zahlungen, abgezinst mit der Rendite bis zur Fälligkeit (YTM): Die Kupons bilden eine Annuität, und der Nennwert wird bei Fälligkeit zurückgezahlt. P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ. Liegt die Rendite über dem Kuponsatz, notiert die Anleihe unter dem Nennwert, und umgekehrt.
Gleichung für die Rendite
€1 090 = €60·(1 − (1 + y)⁻⁷)/y + €1 000/(1 + y)⁷
Numerisch lösen
P(4%) = €1 120,04, P(5%) = €1 057,86
YTM = 4,474%
Antwort
YTM = 4,474%
7.CAPM & WACC
Antwort: WACC = 8,766 %
Kapitalkosten: Das CAPM liefert die Rendite, die Aktionäre fordern: re = rf + β·(rm − rf). Die gewichteten durchschnittlichen Kapitalkosten mischen Eigen- und Fremdkapital nach ihren Marktwerten: WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T), mit V = E + D. Zinsen sind steuerlich abzugsfähig, daher der Faktor (1 − T).
Gewichte
V = €8 000 000, E/V = 0,625, D/V = 0,375
WACC
WACC = 0,625·12% + 0,375·4,5%·(1 − 0,25) = 8,766%
Antwort
WACC = 8,766%
8.CAPM & WACC
Antwort: re = 7,48 %
Levered Beta (Hamada): Fremdkapital macht das Eigenkapital riskanter. βL = βU·(1 + (1 − T)·D/E), wobei βU das Beta des Geschäfts ohne Fremdkapital ist. Um ein Beta auf eine andere Kapitalstruktur zu übertragen, entschulde es zuerst und verschulde es dann beim neuen D/E wieder.
Verschuldetes Beta
βL = 0,9·(1 + 0,8·0,75) = 1,44
Eigenkapitalkosten (CAPM)
re = 1% + 1,44·4,5% = 7,48%
Antwort
re = 7,48%
9.Beschreibende Statistik
Antwort: s = 20,66
Beschreibende Statistik: Der Mittelwert ist die Summe geteilt durch n; der Median ist der mittlere Wert der sortierten Daten (bei geradem n der Mittelwert der beiden mittleren Werte). Die Stichproben-Standardabweichung ist s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Ein z-Wert z = (x − μ)/σ gibt an, wie viele Standardabweichungen ein Wert vom Mittelwert entfernt liegt.
Beschreibende Statistik: Der Mittelwert ist die Summe geteilt durch n; der Median ist der mittlere Wert der sortierten Daten (bei geradem n der Mittelwert der beiden mittleren Werte). Die Stichproben-Standardabweichung ist s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). Ein z-Wert z = (x − μ)/σ gibt an, wie viele Standardabweichungen ein Wert vom Mittelwert entfernt liegt.
Standardisieren
z = (63,6 − 70)/8 = −0,8
Antwort
z = −0,8
11.Wahrscheinlichkeit
Antwort: P = 0,5981
Wahrscheinlichkeit: Bei gleich wahrscheinlichen Ergebnissen gilt P(A) = günstige/mögliche. Bei unabhängigen Ereignissen wird multipliziert: P(A und B) = P(A)·P(B). Das Gegenereignis hilft oft: P(mindestens eins) = 1 − P(keins). Binomial: Bei n unabhängigen Versuchen mit Erfolgswahrscheinlichkeit p gilt P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
Gegenereignis
P(keine Sechs) = (5/6)5 = 0,4019
P = 1 − 0,4019 = 0,5981
Antwort
P = 0,5981
12.Wahrscheinlichkeit
Antwort: E(G) = 1 €
Diskrete Zufallsvariablen: Eine Wahrscheinlichkeitsverteilung listet jeden Wert x, den eine Variable annehmen kann, mit seiner Wahrscheinlichkeit p(x) auf; die Wahrscheinlichkeiten liegen zwischen 0 und 1 und summieren sich zu 1. Der Erwartungswert (Mittelwert) ist E(X) = Σx·p(x), der Durchschnitt auf lange Sicht. Die Varianz ist Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ², und die Standardabweichung ist σ = √Var(X). Für eine lineare Änderung Y = aX + b gilt: E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X) und σY = |a|·σX; das Addieren einer Konstanten ändert die Streuung nicht.
Nettoergebnisse
G: 10 (p = 0,3), 490 (p = 0,01), −10 (p = 0,69)
Erwartungswert
E(G) = 10·0,3 + 490·0,01 − 10·0,69 = 1 €
Antwort
E(G) = 1 €
Ein positiver Wert bedeutet, dass du im Durchschnitt Geld gewinnst.
13.Normalverteilung
Antwort: P = 0,6915
Summen und Differenzen normalverteilter Variablen: Sind X und Y unabhängig und normalverteilt, sind auch X + Y und X − Y normalverteilt. Die Mittelwerte werden addiert oder subtrahiert: E(X ± Y) = μX ± μY. Die Varianzen addieren sich immer, auch bei einer Differenz: Var(X ± Y) = σX² + σY², also σ = √(σX² + σY²). Standardabweichungen werden nie direkt addiert. Die Summe von n unabhängigen Objekten mit derselben Verteilung hat den Mittelwert n·μ und die Standardabweichung σ·√n. Standardisiere dann wie gewohnt: z = (x − Mittelwert)/σ und lies Φ(z) ab.
Verteilung der Summe
μT = 640 g, σT = 1,2·√16 = 4,8 g
Standardisieren
z = (642,4 − 640)/4,8 = 0,5
Wahrscheinlichkeit
P = Φ(0,5) = 0,6915
Antwort
P = 0,6915
14.Normalverteilung
Antwort: P = 0,9875
Summen und Differenzen normalverteilter Variablen: Sind X und Y unabhängig und normalverteilt, sind auch X + Y und X − Y normalverteilt. Die Mittelwerte werden addiert oder subtrahiert: E(X ± Y) = μX ± μY. Die Varianzen addieren sich immer, auch bei einer Differenz: Var(X ± Y) = σX² + σY², also σ = √(σX² + σY²). Standardabweichungen werden nie direkt addiert. Die Summe von n unabhängigen Objekten mit derselben Verteilung hat den Mittelwert n·μ und die Standardabweichung σ·√n. Standardisiere dann wie gewohnt: z = (x − Mittelwert)/σ und lies Φ(z) ab.
Verteilung der Differenz
μ = 25,05 − 25 = 0,05 mm, σ = 0,02236 mm
Standardisieren
z = (0 − 0,05)/0,02236 = −2,24
Wahrscheinlichkeit
P = 1 − Φ(−2,24) = 0,9875
Antwort
P = 0,9875
15.Konfidenzintervalle
Antwort: E₂ = 3,273
Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1,645 (90%), 1,96 (95%), 2,576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.
Verhältnis der Fehlermargen
E₂/E₁ = (1,645/1,96)·√(100/900) = 0,2798
Neue Fehlermarge
E₂ = 11,7·0,2798 = 3,273
Antwort
E₂ = 3,273
16.Konfidenzintervalle
Antwort: E = 8,748 kg
Interval for a difference: estimate ± critical value × standard error. For two independent means with known σ: SE = √(σ₁²/n₁ + σ₂²/n₂) and z. With equal unknown variances: pooled s_p and t with n₁ + n₂ − 2 degrees of freedom. For paired data, work with the differences: d̄ ± t·s_d/√n.
Gepoolte Standardabweichung
sp² = (5·8² + 15·9²)/20 = 76,75
sp = 8,761
Fehlermarge
E = 2,086·8,761·√(1/6 + 1/16) = 8,748
Antwort
E = 8,748 kg
17.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: t = −3,1
Test eines Mittelwerts: Die Teststatistik misst, wie viele Standardfehler der Stichprobenmittelwert vom in H₀ behaupteten Wert entfernt liegt: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n), wenn σ bekannt ist, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n), wenn es aus der Stichprobe geschätzt wird. Ein Konfidenzintervall ist x̄ ± (kritischer Wert)·(Standardfehler).
Standardfehler
SE = 12/√64 = 12/8 = 1,5
Teststatistik
t = (45,35 − 50)/1,5 = −3,1
Antwort
t = −3,1
t0,025; df = 63 = 1,998
|t| > 1,998, also wird H₀ auf dem 5-%-Niveau (zweiseitig) verworfen.
18.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: n = 469
Stichprobenumfang für einen Test: Um eine wahre Verschiebung δ mit der Teststärke 1 − β in einem einseitigen z-Test zum Niveau α zu erkennen, muss der Standardfehler δ = (z_α + z_β)·σ/√n erfüllen, also n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², aufgerundet.
Nach n auflösen
n = ((2,326 + 1,282)·6/1)² = 468,6
Aufrunden
n = 469
Antwort
n = 469
19.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: r = −0,9486
Regression nach der Methode der kleinsten Quadrate: Mit den Mittelwerten x̄ und ȳ, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² und Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) hat die Gerade ŷ = a + b·x die Steigung b = Sxy/Sxx und den Achsenabschnitt a = ȳ − b·x̄; sie geht also immer durch (x̄, ȳ). Der Korrelationskoeffizient nach Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) liegt zwischen −1 und 1; r² ist der Anteil der Streuung von y, der durch die Gerade erklärt wird.
Mittelwerte
x̄ = 15/5 = 3
ȳ = 89/5 = 17,8
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −31
Syy = Σ(y − ȳ)² = 106,8
Korrelationskoeffizient
r = −31/√(10·106,8) = −0,9486
Antwort
r = −0,9486
20.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: e = 4,529
Regression nach der Methode der kleinsten Quadrate: Mit den Mittelwerten x̄ und ȳ, Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)² und Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) hat die Gerade ŷ = a + b·x die Steigung b = Sxy/Sxx und den Achsenabschnitt a = ȳ − b·x̄; sie geht also immer durch (x̄, ȳ). Der Korrelationskoeffizient nach Pearson r = Sxy/√(Sxx·Syy) liegt zwischen −1 und 1; r² ist der Anteil der Streuung von y, der durch die Gerade erklärt wird.
Mittelwerte
x̄ = 135/6 = 22,5
ȳ = 675/6 = 112,5
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 157,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 733,5
Regressionsgerade
b = 733,5/157,5 = 4,657
a = 112,5 − 4,657·22,5 = 7,714
ŷ = 7,714 + 4,657·x
Vorhergesagter Wert
ŷ = 7,714 + 4,657·25,5 = 126,5
Residuum
e = 131 − 126,5 = 4,529
Antwort
e = 4,529
Der Punkt liegt über der Geraden.
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