Du brauchst €20 000 in 9 Jahren. Ein Konto bringt 4 % pro Jahr bei monatlicher Verzinsung. Wie viel musst du heute einzahlen? Bestimme den Barwert PV.
FV = €20 0004% / 12n = 9
PV = €
2.Zeitwert des GeldesSchwer
Du möchtest in 14 Jahren €50 000 haben. Du sparst am Ende jedes Monats denselben Betrag auf einem Konto mit 4,8 % pro Jahr bei monatlicher Verzinsung. Bestimme die monatliche Einzahlung A.
FV = €50 0004,8% / 12N = 168
A = €
3.Kapitalwert & interner ZinsfußMittel
Eine Investition von €30 000 bringt am Ende der Jahre 1 bis 3 diese Zahlungen: €10 000, €11 000, €11 000. Die Kapitalkosten betragen 9 %. Bestimme den Kapitalwert NPV.
Ein Projekt kostet €20 000 und bringt am Ende der Jahre 1 bis 2 €13 500, €10 500. Bestimme seinen internen Zinsfuß IRR in Prozent.
CF0 = −20 000CF1 = 13 500CF2 = 10 500
IRR = %
5.Anleihekurs & RenditeMittel
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 zahlt einen jährlichen Kupon von 8% in zwei halbjährlichen Raten und wird in 10 Jahren fällig. Die Rendite bis zur Fälligkeit beträgt 9% pro Jahr. Bestimme den Kurs P der Anleihe.
F = €1 000Kuponsatz = 8%YTM = 9%n = 10
P = €
6.Anleihekurs & RenditeSchwer
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 und einem jährlichen Kupon von 3% wird in 3 Jahren fällig und kostet €960. Bestimme ihre Rendite bis zur Fälligkeit YTM in Prozent.
F = €1 000Kuponsatz = 3%n = 3P = €960
YTM = %
7.CAPM & WACCMittel
Ein Unternehmen hat einen Verschuldungsgrad (zu Marktwerten) von D/E = 0,6. Seine Eigenkapitalkosten betragen 14%, seine Fremdkapitalkosten vor Steuern 7% und der Steuersatz 25%. Bestimme den WACC.
D/E = 0,6re = 14%rd = 7%T = 25%
WACC = %
8.CAPM & WACCSchwer
Ein Unternehmen hat 4 000 000 Aktien zu je €59,00 und 20 000 Anleihen mit einem Kurs von je €960. Die Fremdkapitalkosten vor Steuern betragen 6% und der Steuersatz 28%. Das Beta der Aktie ist 0,9, der risikofreie Zinssatz 3% und die Marktrendite 8,5%. Bestimme den WACC.
β = 0,9rf = 3%rm = 8,5%rd = 6%T = 28%
WACC = %
9.Beschreibende StatistikMittel
Bestimme die Stichproben-Standardabweichung s der Daten: 29, 35, 30, 19, 13.
n = 5
s =
10.Beschreibende StatistikSchwer
Eine Größe ist normalverteilt mit Mittelwert 60 und Standardabweichung 10. Welcher Anteil P der Werte liegt unter 80?
μ = 60σ = 10x = 80
P =
11.WahrscheinlichkeitMittel
Auf wie viele Arten N kann ein Ausschuss von 5 Personen aus einer Gruppe von 12 gewählt werden? Die Reihenfolge spielt keine Rolle.
n = 12k = 5
N =
12.WahrscheinlichkeitSchwer
12 Bauteile werden geprüft, und jedes fällt unabhängig mit Wahrscheinlichkeit 0,4 aus. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit P, dass höchstens eines ausfällt?
n = 12p = 0,4
P =
13.NormalverteilungMittel
Die Gewichte von Beuteln sind normalverteilt mit dem Mittelwert 250 g und der Standardabweichung 5 g. Welcher Anteil liegt zwischen 245,25 und 256,25 g? Gib P als Dezimalzahl an.
μ = 250σ = 5x1 = 245,25x2 = 256,25
P =
14.NormalverteilungSchwer
Die Körpergrößen erwachsener Männer sind normalverteilt mit dem Mittelwert 178 cm und der Standardabweichung 7 cm. Bestimme den Wert x, unter dem 25 % von ihnen liegen (das 25. Perzentil).
μ = 178σ = 7P = 25%
x = cm
15.KonfidenzintervalleMittel
Eine Stichprobe von 12 Elementen hat den Mittelwert 117,5 und die Standardabweichung s = 15. Die Grundgesamtheit ist annähernd normalverteilt. Bestimme die obere Grenze des 90-%-Konfidenzintervalls für den Mittelwert.
n = 12x̄ = 117,5s = 1590%t(11) = 1,796
obere Grenze =
16.KonfidenzintervalleSchwer
Die Standardabweichung der Grundgesamtheit ist 32. Wie groß muss die Stichprobe n sein, damit ein 95-%-Konfidenzintervall für den Mittelwert eine Fehlermarge von höchstens 1 hat?
σ = 32E = 195%
n =
17.Hypothesentests & KonfidenzintervalleMittel
Eine Stichprobe von 25 Studierenden hat einen mittleren Punktwert von 61,6 und eine Stichproben-Standardabweichung von 20. Bestimme die Teststatistik t für H₀: μ = 50.
μ₀ = 50x̄ = 61,6s = 20n = 25
t =
18.Hypothesentests & KonfidenzintervalleSchwer
Eine Stichprobe von 64 Messungen hat den Mittelwert 99,9. Die Standardabweichung der Grundgesamtheit ist 10. Bestimme die obere Grenze U des 99-%-Konfidenzintervalls für den Mittelwert.
x̄ = 99,9σ = 10n = 6499%
U =
19.Lineare Regression und KorrelationMittel
Die Tabelle enthält 6 Wertepaare von x = Last in kN und y = Verlängerung in mm. 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. Eine neue Beobachtung (3, 5) wird gemacht. Bestimme ihr Residuum e = y − ŷ.
n = 5(3, 5)
e =
3Lösungen
1.Zeitwert des Geldes
Antwort: PV = 13962 €
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 = 0,04/12 = 0,003333
N = 12·9 = 108
Barwert
PV = FV/(1 + i)N = 20 000/1,432 = €13 961,88
Antwort
PV = €13 961,88
2.Zeitwert des Geldes
Antwort: A = 209,3 €
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.
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 = −30 000
CF1/(1 + 0,09)1 = 10 000/1,09 = 9 174,31
CF2/(1 + 0,09)2 = 11 000/1,188 = 9 258,48
CF3/(1 + 0,09)3 = 11 000/1,295 = 8 494,02
Addieren
NPV = €−3 073,19
Antwort
NPV = €−3 073,19
Der Kapitalwert ist negativ, das Projekt verdient also weniger als die geforderte Rendite.
4.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: IRR = 13,68 %
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(10%) = 950,41
NPV(15%) = −321,36
Eingrenzen
Lineare Interpolation liefert eine erste Schätzung; Wiederholen (oder die IRR-Funktion eines Rechners) liefert den genauen Zinssatz.
IRR ≈ 10 + 5·950,41/(950,41 − (−321,36)) = 13,74%
exakt: NPV(13,68%) = 0 → IRR = 13,68%
Antwort
IRR = 13,68%
5.Anleihekurs & Rendite
Antwort: P = 935 €
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 = €40,00, i = 0,045, N = 20
Barwert der Kupons
€40,00·(1 − 0,4146)/0,045 = €520,32
Barwert des Nennwerts
€1 000·0,4146 = €414,64
Kurs
P = €934,96
Antwort
P = €934,96
Die Rendite liegt über dem Kuponsatz, also notiert die Anleihe unter pari.
6.Anleihekurs & Rendite
Antwort: YTM = 4,454 %
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
€960 = €30·(1 − (1 + y)⁻³)/y + €1 000/(1 + y)³
Numerisch lösen
P(4%) = €972,25, P(5%) = €945,54
YTM = 4,454%
Antwort
YTM = 4,454%
7.CAPM & WACC
Antwort: WACC = 10,72 %
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 aus D/E
E/V = 1/(1 + 0,6) = 0,625
D/V = 0,6/(1 + 0,6) = 0,375
WACC
WACC = 0,625·14% + 0,375·7%·(1 − 0,25) = 10,72%
Antwort
WACC = 10,72%
8.CAPM & WACC
Antwort: WACC = 7,677 %
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).
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 = 2
Standardnormalverteilungstabelle
Φ(2) = 0,9772
P = 0,9772
Antwort
P = 0,9772
11.Wahrscheinlichkeit
Antwort: N = 792
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.
Kombinationen
C(12, 5) = (12·11·10·9·8)/(5·4·3·2·1) = 792
Antwort
N = 792
12.Wahrscheinlichkeit
Antwort: P = 0,01959
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.
Null und ein Ausfall
P(X = 0) = 0,612 = 0,002177
P(X = 1) = 12·0,4·0,611 = 0,01741
Addieren
P = 0,002177 + 0,01741 = 0,01959
Antwort
P = 0,01959
13.Normalverteilung
Antwort: P = 0,7233
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 = (245,25 − 250)/5 = −0,95
z₂ = (256,25 − 250)/5 = 1,25
Fläche dazwischen
P = Φ(1,25) − Φ(−0,95) = 0,8944 − 0,1711 = 0,7233
Antwort
P = 0,7233
14.Normalverteilung
Antwort: x = 173,3 cm
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 für das Perzentil
Φ(z) = 0,25 → z = −0,6745
Zurück zu x
x = 178 + −0,6745·7 = 173,28 cm
Antwort
x = 173,28 cm
15.Konfidenzintervalle
Antwort: obere Grenze = 125,3
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.
Kritischer Wert
df = n − 1 = 11, t = 1,796
Fehlermarge
E = 1,796·15/√12 = 7,777
Intervall
117,5 ± 7,777 → [109,7, 125,3]
Antwort
obere Grenze = 125,3
16.Konfidenzintervalle
Antwort: n = 3934
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 = (1,96·32/1)² = 3934
Aufrunden
Ein Stichprobenumfang ist eine ganze Zahl, und Abrunden würde die Fehlermarge zu groß machen.
n = 3934
Antwort
n = 3934
17.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: t = 2,9
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 = 20/√25 = 20/5 = 4
Teststatistik
t = (61,6 − 50)/4 = 2,9
Antwort
t = 2,9
t0,025; df = 24 = 2,064
|t| > 2,064, also wird H₀ auf dem 5-%-Niveau (zweiseitig) verworfen.
18.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: U = 103,1
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).
Fehlermarge
E = 2,576·10/√64 = 3,22
Intervallgrenze
U = 99,9 + 3,22 = 103,1
Antwort
U = 103,1
19.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: r = 0,9912
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 = 42/6 = 7
ȳ = 101/6 = 16,83
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 149
Syy = Σ(y − ȳ)² = 322,8
Korrelationskoeffizient
r = 149/√(70·322,8) = 0,9912
Antwort
r = 0,9912
20.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: e = −3,5
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 = 89/5 = 17,8
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 124
Regressionsgerade
b = 124/40 = 3,1
a = 17,8 − 3,1·6 = −0,8
ŷ = −0,8 + 3,1·x
Vorhergesagter Wert
ŷ = −0,8 + 3,1·3 = 8,5
Residuum
e = 5 − 8,5 = −3,5
Antwort
e = −3,5
Der Punkt liegt unter der Geraden.
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