Eine Kreditkarte berechnet einen nominalen Zinssatz von 19,5 % pro Jahr bei monatlicher Verzinsung. Bestimme den effektiven Jahreszins EAR in Prozent.
r = 19,5%m = 12
EAR = %
2.Zeitwert des GeldesSchwer
Du leihst dir €25 000 zu 7,2 % pro Jahr bei monatlicher Verzinsung und zahlst am Ende jedes Monats €625 zurück. Wie viele Monate dauert es, bis das Darlehen getilgt ist (die letzte Rate darf kleiner sein)? Gib die Anzahl der Raten N an.
P = €25 000A = €6257,2% / 12
N = Raten
3.Kapitalwert & interner ZinsfußMittel
Eine Investition von €60 000 bringt am Ende der Jahre 1 bis 4 diese Zahlungen: €24 000, €25 000, €29 000, €20 000. Die Kapitalkosten betragen 5 %. Bestimme den Kapitalwert NPV.
Ein Projekt kostet heute €50 000. Seine Zahlung beträgt €15 000 am Ende von Jahr 1 und wächst um 2 % pro Jahr bis zur letzten Zahlung am Ende von Jahr 4. Die Kapitalkosten betragen 12 %. Bestimme den Kapitalwert NPV.
C0 = €50 000CF1 = €15 000g = 2%n = 4r = 12%
NPV = €
5.Anleihekurs & RenditeMittel
Du kaufst eine Anleihe mit 4 Jahren Restlaufzeit (Nennwert €1 000, jährlicher Kupon 4%), wenn ihre Rendite bis zur Fälligkeit 5% beträgt. Ein Jahr später, direkt nach Erhalt des ersten Kupons, verkaufst du sie bei einer Rendite bis zur Fälligkeit von 5,5%. Bestimme deine Haltedauerrendite HPR in Prozent.
F = €1 000Kuponsatz = 4%n = 4y0 = 5%y1 = 5,5%
HPR = %
6.Anleihekurs & RenditeSchwer
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 und einem jährlichen Kupon von 7% wird in 9 Jahren fällig und kostet €940. Bestimme ihre Rendite bis zur Fälligkeit YTM in Prozent.
F = €1 000Kuponsatz = 7%n = 9P = €940
YTM = %
7.CAPM & WACCMittel
Ein Unternehmen hat Eigenkapital im Wert von €3 000 000 und Fremdkapital im Wert von €5 000 000. Seine Eigenkapitalkosten betragen 13%, seine Fremdkapitalkosten vor Steuern 5% und der Steuersatz 25%. Bestimme den WACC.
Die Aktien eines Unternehmens haben beim aktuellen Verschuldungsgrad D/E von 0,25 ein Beta von 1,2. Es plant, den Verschuldungsgrad auf 1 zu erhöhen. Der Steuersatz beträgt 20%, der risikolose Zinssatz 2,5% und die Marktrisikoprämie 6%. Bestimme die Eigenkapitalkosten re nach der Änderung.
Bestimme die Stichproben-Standardabweichung s der Daten: 51, 56, 39, 38, 16, 12.
n = 6
s =
10.Beschreibende StatistikSchwer
Prüfungsergebnisse sind normalverteilt mit Mittelwert 170 und Standardabweichung 12. Bestimme den z-Wert z eines Ergebnisses von 188.
μ = 170σ = 12x = 188
z =
11.WahrscheinlichkeitMittel
Bestimme für die gezeigte Verteilung die Standardabweichung σ von X.
x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,25, 0,35, 0,2, 0,2
σ =
12.WahrscheinlichkeitSchwer
Ein Test hat 6 Multiple-Choice-Fragen. Eine Studentin, die rät, beantwortet jede unabhängig mit Wahrscheinlichkeit 0,2 richtig. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit P für genau 4 richtige Antworten?
n = 6p = 0,2k = 4
P =
13.NormalverteilungMittel
Die IQ-Werte sind normalverteilt mit dem Mittelwert 100 Punkte und der Standardabweichung 15 Punkte. Welcher Anteil liegt zwischen 82,75 und 115,75 Punkte? Gib P als Dezimalzahl an.
μ = 100σ = 15x1 = 82,75x2 = 115,75
P =
14.NormalverteilungSchwer
Die IQ-Werte sind normalverteilt mit dem Mittelwert 100 Punkte und der Standardabweichung 15 Punkte. Ziehe die Grenze so, dass die schattierten unteren 30 % links davon liegen. Bestimme die Grenze x.
μ = 100 Punkteσ = 15 Punkte30%
x = Punkte
15.KonfidenzintervalleMittel
Der Blutdruck von 10 Patienten wird vor und nach einer Behandlung gemessen. Die Differenzen d = vorher − nachher (mmHg) haben den Mittelwert 2,8 und die Standardabweichung 3,1. Bestimme die obere Grenze des 95-%-Konfidenzintervalls für die mittlere Differenz.
n = 10d̄ = 2,8sd = 3,195%t(9) = 2,262
obere Grenze = mmHg
16.KonfidenzintervalleSchwer
Die Standardabweichung der Grundgesamtheit ist 37. Wie groß muss die Stichprobe n sein, damit ein 90-%-Konfidenzintervall für den Mittelwert eine Fehlermarge von höchstens 0,5 hat?
σ = 37E = 0,590%
n =
17.Hypothesentests & KonfidenzintervalleMittel
Zwei Fertigungslinien stellen dasselbe Teil her. Linie 1: Eine Stichprobe von 30 Teilen hat die mittlere Länge 145 mm, und die bekannte Standardabweichung der Linie ist 18 mm. Linie 2: Eine Stichprobe von 30 Teilen hat den Mittelwert 140,4 mm, bekannte Standardabweichung 7 mm. Bestimme die Teststatistik z für H₀: μ₁ = μ₂, mit der Differenz x̄₁ − x̄₂ (Linie 1 minus Linie 2).
Wie groß muss eine Stichprobe sein, damit das 99-%-Konfidenzintervall für einen Mittelwert eine Fehlermarge von höchstens 0,5 hat? Die Standardabweichung ist 10. Bestimme den kleinsten Stichprobenumfang n.
σ = 10E = 0,599%
n =
19.Lineare Regression und KorrelationMittel
Die Tabelle enthält 6 Wertepaare von x = Werbeausgaben in k€ und y = Umsatz in k€. Bestimme den Korrelationskoeffizienten nach Pearson r.
n = 6
r =
20.Lineare Regression und KorrelationSchwer
Die Tabelle enthält 5 Wertepaare von x = Last in kN und y = Verlängerung in mm. Verwende die Regressionsgerade ŷ = a + b·x nach der Methode der kleinsten Quadrate. Für welchen Wert x sagt die Gerade ŷ = 19 voraus?
n = 5ŷ = 19
x =
3Lösungen
1.Zeitwert des Geldes
Antwort: EAR = 21,34 %
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 pro Periode
r/m = 0,195/12 = 0,01625
Über ein Jahr aufzinsen
EAR = (1 + 0,01625)12 − 1 = 1,213 − 1 = 21,34%
Antwort
EAR = 21,34%
Der effektive Jahreszins liegt immer über dem Nominalzins, wenn die Zinsen mehr als einmal im Jahr gutgeschrieben werden.
2.Zeitwert des Geldes
Antwort: N = 46 Raten
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.
Die Rentenformel umstellen
i = 0,006
(1 + i)−N = 1 − 25 000·0,006/625 = 0,76
Mit Logarithmen lösen
N = −ln(0,76)/ln(1,006) = 45,88
Auf ganze Raten aufrunden
45 volle Raten lassen eine kleine Restschuld, die die letzte, kleinere Rate tilgt.
N = 46
Antwort
N = 46 Raten
3.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: NPV = 27038 €
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.
Barwert jeder Zahlung
CF0 = −60 000
CF1/(1 + 0,05)1 = 24 000/1,05 = 22 857,14
CF2/(1 + 0,05)2 = 25 000/1,103 = 22 675,74
CF3/(1 + 0,05)3 = 29 000/1,158 = 25 051,29
CF4/(1 + 0,05)4 = 20 000/1,216 = 16 454,05
Addieren
NPV = €27 038,22
Antwort
NPV = €27 038,22
Der Kapitalwert ist positiv, das Projekt verdient also mehr als die geforderte Rendite.
4.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: NPV = −3186 €
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.
Der Kapitalwert ist negativ, das Projekt verdient also weniger als die geforderte Rendite.
5.Anleihekurs & Rendite
Antwort: HPR = 3,628 %
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.
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
€940 = €70·(1 − (1 + y)⁻⁹)/y + €1 000/(1 + y)⁹
Numerisch lösen
P(7%) = €1 000,00, P(8%) = €937,53
YTM = 7,959%
Antwort
YTM = 7,959%
7.CAPM & WACC
Antwort: WACC = 7,219 %
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 = 0,375, D/V = 0,625
WACC
WACC = 0,375·13% + 0,625·5%·(1 − 0,25) = 7,219%
Antwort
WACC = 7,219%
8.CAPM & WACC
Antwort: re = 13,3 %
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.
Das Beta entschulden
βU = 1,2/(1 + 0,8·0,25) = 1
Beim neuen D/E wieder verschulden
βL = 1·(1 + 0,8·1) = 1,8
Eigenkapitalkosten (CAPM)
re = 2,5% + 1,8·6% = 13,3%
Antwort
re = 13,3%
9.Beschreibende Statistik
Antwort: s = 17,95
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 = (188 − 170)/12 = 1,5
Antwort
z = 1,5
11.Wahrscheinlichkeit
Antwort: σ = 1,062
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.
Mittelwert
μ = 0·0,25 + 1·0,35 + 2·0,2 + 3·0,2 = 1,35
Mittelwert der Quadrate
E(X²) = 0·0,25 + 1·0,35 + 4·0,2 + 9·0,2 = 2,95
Varianz
Var(X) = 2,95 − 1,35² = 1,127
σ = √1,127 = 1,062
Antwort
σ = 1,062
12.Wahrscheinlichkeit
Antwort: P = 0,01536
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.
Normalverteilung: Rechne einen Wert x in einen z-Wert um, z = (x − μ)/σ; er gibt an, wie viele Standardabweichungen x vom Mittelwert entfernt liegt. Eine z-Tabelle (oder Φ(z)) liefert die Fläche links von z, also P(X < x). Die Fläche rechts ist 1 − Φ(z), und die Fläche zwischen zwei Werten ist die Differenz ihrer beiden Flächen.
z-Werte
z₁ = (82,75 − 100)/15 = −1,15
z₂ = (115,75 − 100)/15 = 1,05
Fläche dazwischen
P = Φ(1,05) − Φ(−1,15) = 0,8531 − 0,1251 = 0,7281
Antwort
P = 0,7281
14.Normalverteilung
Antwort: x = 92,2 Punkte
Von einer Fläche zurück zu z: Φ(z) ist die Fläche links von z. Für eine linke Randfläche A suche in der Tabelle z mit Φ(z) = A. Eine rechte Randfläche A bedeutet Φ(z) = 1 − A. Eine zentrale Fläche A zwischen −z und z lässt (1 − A)/2 auf jedem Rand übrig, also Φ(z) = (1 + A)/2. Für einen Wert x verwende x = μ + zσ.
Fläche links
Φ(z) = 0,3
z aus der Tabelle
z ≈ −0,52
Zurück zu den ursprünglichen Einheiten
x = 100 − 0,52·15 = 92,2 Punkte
Antwort
x = 92,2 Punkte
15.Konfidenzintervalle
Antwort: obere Grenze = 5,017 mmHg
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.
Kritischer Wert
df = 9, t = 2,262
Fehlermarge
E = 2,262·3,1/√10 = 2,217
Intervall
2,8 ± 2,217 → [0,5825, 5,017]
Antwort
obere Grenze = 5,017 mmHg
16.Konfidenzintervalle
Antwort: n = 14819
Konfidenzintervall für einen Mittelwert: x̄ ± Fehlermarge. Bei bekanntem σ der Grundgesamtheit ist die Fehlermarge z·σ/√n; ist nur die Stichproben-Standardabweichung s bekannt, nimm t mit n − 1 Freiheitsgraden: t·s/√n. Kritische Werte: z = 1,645 (90 %), 1,96 (95 %), 2,576 (99 %). Für eine Fehlermarge von höchstens E brauchst du n ≥ (z·σ/E)², aufgerundet.
Nach n auflösen
n = (1,645·37/0,5)² = 14818
Aufrunden
Ein Stichprobenumfang ist eine ganze Zahl, und Abrunden würde die Fehlermarge zu groß machen.
n = 14819
Antwort
n = 14819
17.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: z = 1,305
Hypothesis test: the test statistic = (estimate − value under H₀)/(standard error under H₀). The p-value is the probability, assuming H₀ is true, of a statistic at least as extreme as the one observed: the area in one tail for a one-sided H₁, twice the tail area for a two-sided H₁. Reject H₀ when p ≤ α.
Standardfehler der Differenz
SE = √(18²/30 + 7²/30) = √12,43 = 3,526
Teststatistik
z = (145 − 140,4)/3,526 = 1,305
Antwort
z = 1,305
|z| < 1.96, also wird H₀ auf dem 5-%-Niveau (zweiseitig) nicht verworfen.
18.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: n = 2655
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).
Nach n auflösen
n = (2,576·10/0,5)² = 2654
Aufrunden
n = 2655
Antwort
n = 2655
19.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: r = 0,9746
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 = 21/6 = 3,5
ȳ = 322/6 = 53,67
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 87
Syy = Σ(y − ȳ)² = 455,3
Korrelationskoeffizient
r = 87/√(17,5·455,3) = 0,9746
Antwort
r = 0,9746
20.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: x = 5,143
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 = 30/5 = 6
ȳ = 107/5 = 21,4
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 112
Regressionsgerade
b = 112/40 = 2,8
a = 21,4 − 2,8·6 = 4,6
ŷ = 4,6 + 2,8·x
Nach x auflösen
x = (19 − 4,6)/2,8 = 5,143
Antwort
x = 5,143
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