Eine Rente zahlt am Ende jedes Jahres €8 000, 12 Jahre lang. Der Zinssatz beträgt 3 % pro Jahr. Bestimme den Barwert PV der Rente.
A = €8 000i = 3%n = 12
PV = €
2.Zeitwert des GeldesSchwer
Ein Darlehen von €25 000 wird über 7 Jahre mit gleichen Monatsraten bei 3 % pro Jahr und monatlicher Verzinsung getilgt. Wie viel Zinsen I werden über die gesamte Laufzeit gezahlt?
P = €25 0003% / 12N = 84
I = €
3.Kapitalwert & interner ZinsfußMittel
Eine Investition von €60 000 bringt am Ende der Jahre 1 bis 4 diese Zahlungen: €12 000, €27 000, €17 000, €28 000. Die Kapitalkosten betragen 12 %. Bestimme den Kapitalwert NPV.
Ein Projekt kostet €25 000 und bringt am Ende der Jahre 1 bis 4 jeweils €11 500, €11 500, €11 000, €8 000. Die Zahlungen können zu den Kapitalkosten von 6 % wieder angelegt werden. Bestimme den modifizierten internen Zinsfuß MIRR in Prozent.
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 zahlt einen jährlichen Kupon von 5% in zwei halbjährlichen Raten und wird in 6 Jahren fällig. Die Rendite bis zur Fälligkeit beträgt 8% pro Jahr. Bestimme den Kurs P der Anleihe.
F = €1 000Kuponsatz = 5%YTM = 8%n = 6
P = €
6.Anleihekurs & RenditeSchwer
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 und einem jährlichen Kupon von 7% wird in 3 Jahren fällig und kostet €960. Bestimme ihre Rendite bis zur Fälligkeit YTM in Prozent.
F = €1 000Kuponsatz = 7%n = 3P = €960
YTM = %
7.CAPM & WACCMittel
Ein Unternehmen ist finanziert mit Stammaktien im Wert von €10 000 000, Vorzugsaktien im Wert von €2 000 000 und Fremdkapital im Wert von €6 000 000. Die Eigenkapitalkosten betragen 9%, die Kosten der Vorzugsaktien 8% und die Fremdkapitalkosten vor Steuern 4,5%. Der Steuersatz beträgt 28%. Bestimme den WACC.
Ein Unternehmen hat 2 500 000 Aktien zu je €16,50 und 10 000 Anleihen mit einem Kurs von je €1 000. Die Fremdkapitalkosten vor Steuern betragen 5% und der Steuersatz 21%. Das Beta der Aktie ist 1,8, der risikofreie Zinssatz 2,5% und die Marktrendite 9%. Bestimme den WACC.
β = 1,8rf = 2,5%rm = 9%rd = 5%T = 21%
WACC = %
9.Beschreibende StatistikMittel
Bestimme die Stichproben-Standardabweichung s der Daten: 26, 58, 39, 46, 60, 10.
n = 6
s =
10.Beschreibende StatistikSchwer
Prüfungsergebnisse sind normalverteilt mit Mittelwert 50 und Standardabweichung 10. Bestimme den z-Wert z eines Ergebnisses von 62,5.
μ = 50σ = 10x = 62,5
z =
11.WahrscheinlichkeitMittel
Ein fairer Würfel wird 7-mal geworfen. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit P, mindestens eine Sechs zu würfeln?
n = 7
P =
12.WahrscheinlichkeitSchwer
Ein Test hat 8 Multiple-Choice-Fragen. Eine Studentin, die rät, beantwortet jede unabhängig mit Wahrscheinlichkeit 0,7 richtig. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit P für genau 1 richtige Antworten?
n = 8p = 0,7k = 1
P =
13.NormalverteilungMittel
X ist normalverteilt mit dem Mittelwert 60 s und der Standardabweichung 5 s; Y ist unabhängig und normalverteilt mit dem Mittelwert 45 s und der Standardabweichung 4 s. Bestimme die Wahrscheinlichkeit P, dass X + Y größer als 110,1 s ist. Runde z auf zwei Dezimalstellen.
μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 110,1 s
P =
14.NormalverteilungSchwer
Die Gewichte von Beuteln sind normalverteilt mit dem Mittelwert 250 g und der Standardabweichung 5 g. Bestimme den Wert x, unter dem 95 % von ihnen liegen (das 95. Perzentil).
μ = 250σ = 5P = 95%
x = g
15.KonfidenzintervalleMittel
Eine Stichprobe von 15 Elementen hat den Mittelwert 30,5 und die Standardabweichung s = 10. Die Grundgesamtheit ist annähernd normalverteilt. Bestimme die obere Grenze des 99-%-Konfidenzintervalls für den Mittelwert.
n = 15x̄ = 30,5s = 1099%t(14) = 2,977
obere Grenze =
16.KonfidenzintervalleSchwer
Die Durchmesser von 20 gefertigten Wellen haben eine Stichprobenstandardabweichung von 0,9 µm. Bestimme unter der Annahme normalverteilter Durchmesser die untere Grenze σ des 95-%-Konfidenzintervalls für die Standardabweichung der Grundgesamtheit. Bei df = 19 liegen 2,5 % der χ²-Verteilung unter 8,907 und 2,5 % über 32,852.
n = 20s = 0,9 µmχ² = 8,907, 32,852
σ = µm
17.Hypothesentests & KonfidenzintervalleMittel
Zwei Fertigungslinien stellen dasselbe Teil her. Linie 1: Eine Stichprobe von 100 Teilen hat die mittlere Länge 95,5 mm, und die bekannte Standardabweichung der Linie ist 17 mm. Linie 2: Eine Stichprobe von 80 Teilen hat den Mittelwert 89,7 mm, bekannte Standardabweichung 12 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 95-%-Konfidenzintervall für einen Mittelwert eine Fehlermarge von höchstens 2,5 hat? Die Standardabweichung ist 12. Bestimme den kleinsten Stichprobenumfang n.
σ = 12E = 2,595%
n =
19.Lineare Regression und KorrelationMittel
Die Tabelle enthält 5 Wertepaare von x = Temperatur in °C und y = verkaufte Eiskugeln. Bestimme den Korrelationskoeffizienten nach Pearson r.
n = 5
r =
20.Lineare Regression und KorrelationSchwer
Die Tabelle enthält 6 Wertepaare von x = Fahrzeugalter in Jahren und y = Preis in k€. Verwende die Regressionsgerade ŷ = a + b·x nach der Methode der kleinsten Quadrate. Sage ŷ für x = 3,5 voraus.
n = 6x = 3,5
ŷ =
3Lösungen
1.Zeitwert des Geldes
Antwort: PV = 79632 €
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.
Rentenbarwertfaktor
(1 − (1 + i)−n)/i = (1 − 0,7014)/0,03 = 9,954
Barwert
PV = 8 000·9,954 = €79 632,03
Antwort
PV = €79 632,03
2.Zeitwert des Geldes
Antwort: I = 2748 €
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.
Monatliche Rate
i = 0,0025, N = 84
A = 25 000·0,0025/(1 − (1 + 0,0025)−84) = €330,33
Gesamtzinsen
I = N·A − P = 84·330,3 − 25 000 = €2 747,93
Antwort
I = €2 747,93
3.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: NPV = 2133 €
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 + 0,12)1 = 12 000/1,12 = 10 714,29
CF2/(1 + 0,12)2 = 27 000/1,254 = 21 524,23
CF3/(1 + 0,12)3 = 17 000/1,405 = 12 100,26
CF4/(1 + 0,12)4 = 28 000/1,574 = 17 794,51
Addieren
NPV = €2 133,29
Antwort
NPV = €2 133,29
Der Kapitalwert ist positiv, das Projekt verdient also mehr als die geforderte Rendite.
4.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: MIRR = 16,64 %
Modifizierter interner Zinsfuß: Zinse jede Einzahlung mit dem Wiederanlagezins (meist den Kapitalkosten) bis zum Projektende auf, um den Endwert TV zu erhalten. Der MIRR ist der Zinssatz, der die Anfangsinvestition in TV überführt: MIRR = (TV/C₀)^(1/n) − 1.
Endwert der Einzahlungen
11 500·1,063 = 13 696,68
11 500·1,062 = 12 921,40
11 000·1,061 = 11 660,00
8 000·1,060 = 8 000,00
TV = 46 278,08
MIRR
MIRR = (46 278,08/25 000)1/4 − 1 = 16,64%
Antwort
MIRR = 16,64%
5.Anleihekurs & Rendite
Antwort: P = 859,2 €
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 = €25,00, i = 0,04, N = 12
Barwert der Kupons
€25,00·(1 − 0,6246)/0,04 = €234,63
Barwert des Nennwerts
€1 000·0,6246 = €624,60
Kurs
P = €859,22
Antwort
P = €859,22
Die Rendite liegt über dem Kuponsatz, also notiert die Anleihe unter pari.
6.Anleihekurs & Rendite
Antwort: YTM = 8,568 %
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 = €70·(1 − (1 + y)⁻³)/y + €1 000/(1 + y)³
Numerisch lösen
P(8%) = €974,23, P(9%) = €949,37
YTM = 8,568%
Antwort
YTM = 8,568%
7.CAPM & WACC
Antwort: WACC = 6,969 %
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).
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 = (62,5 − 50)/10 = 1,25
Antwort
z = 1,25
11.Wahrscheinlichkeit
Antwort: P = 0,7209
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)7 = 0,2791
P = 1 − 0,2791 = 0,7209
Antwort
P = 0,7209
12.Wahrscheinlichkeit
Antwort: P = 0,001225
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.
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
μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6,403 s
Standardisieren
z = (110,1 − 105)/6,403 = 0,8
Oberer Rand
P = 1 − Φ(0,8) = 1 − 0,7881 = 0,2119
Antwort
P = 0,2119
14.Normalverteilung
Antwort: x = 258,2 g
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) = 0,95 → z = 1,645
Zurück zu x
x = 250 + 1,645·5 = 258,22 g
Antwort
x = 258,22 g
15.Konfidenzintervalle
Antwort: obere Grenze = 38,19
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 = 14, t = 2,977
Fehlermarge
E = 2,977·10/√15 = 7,687
Intervall
30,5 ± 7,687 → [22,81, 38,19]
Antwort
obere Grenze = 38,19
16.Konfidenzintervalle
Antwort: σ = 0,6844 µm
Intervall für eine Varianz: (n − 1)s²/σ² ist χ²-verteilt mit n − 1 Freiheitsgraden. Das 95-%-Intervall für σ² reicht von (n − 1)s² geteilt durch den oberen χ²-Wert (2,5 % darüber) bis (n − 1)s² geteilt durch den unteren χ²-Wert (2,5 % darunter); das Intervall für σ ist die Wurzel beider Grenzen. Es ist nicht symmetrisch um s.
Quadratsumme
(n − 1)s² = 19·0,9² = 15,39
Grenzen für σ²
15,39/32,852 = 0,4685
15,39/8,907 = 1,728
Grenze für σ
σ = √0,4685 = 0,6844 µm
Antwort
σ = 0,6844 µm
95-%-Intervall für σ: [0,6844, 1,314] µm.
17.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: z = 2,678
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 = √(17²/100 + 12²/80) = √4,69 = 2,166
Teststatistik
z = (95,5 − 89,7)/2,166 = 2,678
Antwort
z = 2,678
|z| > 1,96, also wird H₀ auf dem 5-%-Niveau (zweiseitig) verworfen.
18.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: n = 89
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 = (1,96·12/2,5)² = 88,51
Aufrunden
n = 89
Antwort
n = 89
19.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: r = 0,9951
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 = 115/5 = 23
ȳ = 593/5 = 118,6
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 471
Syy = Σ(y − ȳ)² = 2489
Korrelationskoeffizient
r = 471/√(90·2489) = 0,9951
Antwort
r = 0,9951
20.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: ŷ = 20,83
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 = 125/6 = 20,83
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −34,5
Regressionsgerade
b = −34,5/17,5 = −1,971
a = 20,83 − (−1,971)·3,5 = 27,73
ŷ = 27,73 − 1,971·x
Vorhersage
ŷ = 27,73 + (−1,971)·3,5 = 20,83
Antwort
ŷ = 20,83
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