Du brauchst €25 000 in 10 Jahren. Ein Konto bringt 3 % pro Jahr bei vierteljährlicher Verzinsung. Wie viel musst du heute einzahlen? Bestimme den Barwert PV.
FV = €25 0003% / 4n = 10
PV = €
2.Zeitwert des GeldesSchwer
Du sparst 19 Jahre lang am Ende jedes Monats €150. Das Konto bringt 6 % pro Jahr bei monatlicher Verzinsung. Wie viel hast du am Ende gespart? Bestimme FV.
A = €1506% / 12N = 228
FV = €
3.Kapitalwert & interner ZinsfußMittel
Eine Investition von €20 000 bringt am Ende der Jahre 1 bis 3 diese Zahlungen: €9 000, €6 000, €8 000. Die Kapitalkosten betragen 12 %. Bestimme den Kapitalwert NPV.
Ein Projekt kostet €10 000 und bringt am Ende der Jahre 1 bis 3 €4 500, €5 000, €4 500. Bestimme seinen internen Zinsfuß IRR in Prozent.
CF0 = −10 000CF1 = 4 500CF2 = 5 000CF3 = 4 500
IRR = %
5.Anleihekurs & RenditeMittel
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 zahlt einen jährlichen Kupon von 6% und wird in 7 Jahren fällig. Ihre Rendite bis zur Fälligkeit ändert sich von 4% auf 6%. Um wie viel ΔP ändert sich der Anleihekurs?
F = €1 000Kuponsatz = 6%n = 7y1 = 4%y2 = 6%
ΔP = €
6.Anleihekurs & RenditeSchwer
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 und einem jährlichen Kupon von 7% wird in 4 Jahren fällig und kostet €920. Bestimme ihre Rendite bis zur Fälligkeit YTM in Prozent.
F = €1 000Kuponsatz = 7%n = 4P = €920
YTM = %
7.CAPM & WACCMittel
Ein Unternehmen hat Eigenkapital im Wert von €2 000 000 und Fremdkapital im Wert von €4 000 000. Seine Eigenkapitalkosten betragen 12%, seine Fremdkapitalkosten vor Steuern 7% und der Steuersatz 25,8%. Bestimme den WACC.
Ein Unternehmen hat 1 000 000 Aktien zu je €42,00 und 5 000 Anleihen mit einem Kurs von je €1 000. Die Fremdkapitalkosten vor Steuern betragen 4,5% und der Steuersatz 21%. Das Beta der Aktie ist 1,1, der risikofreie Zinssatz 2,5% und die Marktrendite 7,5%. Bestimme den WACC.
β = 1,1rf = 2,5%rm = 7,5%rd = 4,5%T = 21%
WACC = %
9.Beschreibende StatistikMittel
Bestimme die Stichproben-Standardabweichung s der Daten: 44, 57, 10, 53, 19, 27, 51.
n = 7
s =
10.Beschreibende StatistikSchwer
Eine Größe ist normalverteilt mit Mittelwert 60 und Standardabweichung 10. Welcher Anteil P der Werte liegt unter 72,5?
μ = 60σ = 10x = 72,5
P =
11.WahrscheinlichkeitMittel
Auf wie viele Arten N kann ein Ausschuss von 4 Personen aus einer Gruppe von 10 gewählt werden? Die Reihenfolge spielt keine Rolle.
n = 10k = 4
N =
12.WahrscheinlichkeitSchwer
Ein Spiel kostet €10 Einsatz. Du gewinnst €20 mit der Wahrscheinlichkeit 0,3 und €500 mit der Wahrscheinlichkeit 0,02; 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 = 0,02
E(G) = €
13.NormalverteilungMittel
Die Gewichte von Beuteln sind normalverteilt mit dem Mittelwert 250 g und der Standardabweichung 5 g. Welcher Anteil liegt zwischen 240 und 252,5 g? Gib P als Dezimalzahl an.
μ = 250σ = 5x1 = 240x2 = 252,5
P =
14.NormalverteilungSchwer
Die Prüfungsergebnisse sind normalverteilt mit dem Mittelwert 65 Punkte und der Standardabweichung 10 Punkte. Bestimme den Wert x, unter dem 75 % von ihnen liegen (das 75. Perzentil).
μ = 65σ = 10P = 75%
x = Punkte
15.KonfidenzintervalleMittel
Eine Stichprobe von 30 Elementen hat den Mittelwert 55 und die Standardabweichung s = 18,5. Die Grundgesamtheit ist annähernd normalverteilt. Bestimme die obere Grenze des 99-%-Konfidenzintervalls für den Mittelwert.
n = 30x̄ = 55s = 18,599%t(29) = 2,756
obere Grenze =
16.KonfidenzintervalleSchwer
Die Durchmesser von 11 gefertigten Wellen haben eine Stichprobenstandardabweichung von 10 µm. Bestimme unter der Annahme normalverteilter Durchmesser die untere Grenze σ des 95-%-Konfidenzintervalls für die Standardabweichung der Grundgesamtheit. Bei df = 10 liegen 2,5 % der χ²-Verteilung unter 3,247 und 2,5 % über 20,483.
n = 11s = 10 µmχ² = 3,247, 20,483
σ = µm
17.Hypothesentests & KonfidenzintervalleMittel
Der Mittelwert einer Grundgesamtheit soll 500 betragen; die Standardabweichung der Grundgesamtheit ist bekanntermaßen 24. Eine Zufallsstichprobe von 36 Beobachtungen hat den Mittelwert 493,12. Teste H₀: μ = 500 gegen H₁: μ < 500. Bestimme den p-Wert p.
μ₀ = 500σ = 24n = 36x̄ = 493,12H₁: μ < μ₀
p =
18.Hypothesentests & KonfidenzintervalleSchwer
Wie groß muss eine Stichprobe sein, damit das 95-%-Konfidenzintervall für einen Mittelwert eine Fehlermarge von höchstens 3 hat? Die Standardabweichung ist 10. Bestimme den kleinsten Stichprobenumfang n.
σ = 10E = 395%
n =
19.Lineare Regression und KorrelationMittel
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 5 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 = 1,5 voraus.
n = 5x = 1,5
ŷ =
3Lösungen
1.Zeitwert des Geldes
Antwort: PV = 18541 €
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 = 0,03/4 = 0,0075
N = 4·10 = 40
Barwert
PV = FV/(1 + i)N = 25 000/1,348 = €18 541,20
Antwort
PV = €18 541,20
2.Zeitwert des Geldes
Antwort: FV = 63537 €
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.
Du hast selbst €34 200 eingezahlt; der Rest sind Zinsen.
3.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: NPV = −1487 €
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 = −20 000
CF1/(1 + 0,12)1 = 9 000/1,12 = 8 035,71
CF2/(1 + 0,12)2 = 6 000/1,254 = 4 783,16
CF3/(1 + 0,12)3 = 8 000/1,405 = 5 694,24
Addieren
NPV = €−1 486,88
Antwort
NPV = €−1 486,88
Der Kapitalwert ist negativ, das Projekt verdient also weniger als die geforderte Rendite.
4.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: IRR = 18,89 %
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(15%) = 652,58
NPV(20%) = −173,61
Eingrenzen
Lineare Interpolation liefert eine erste Schätzung; Wiederholen (oder die IRR-Funktion eines Rechners) liefert den genauen Zinssatz.
IRR ≈ 15 + 5·652,58/(652,58 − (−173,61)) = 18,95%
exakt: NPV(18,89%) = 0 → IRR = 18,89%
Antwort
IRR = 18,89%
5.Anleihekurs & Rendite
Antwort: ΔP = −120 €
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
€920 = €70·(1 − (1 + y)⁻⁴)/y + €1 000/(1 + y)⁴
Numerisch lösen
P(9%) = €935,21, P(10%) = €904,90
YTM = 9,496%
Antwort
YTM = 9,496%
7.CAPM & WACC
Antwort: WACC = 7,463 %
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 = 1,25
Standardnormalverteilungstabelle
Φ(1,25) = 0,8944
P = 0,8944
Antwort
P = 0,8944
11.Wahrscheinlichkeit
Antwort: N = 210
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(10, 4) = (10·9·8·7)/(4·3·2·1) = 210
Antwort
N = 210
12.Wahrscheinlichkeit
Antwort: E(G) = 6 €
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 = 0,02), −10 (p = 0,68)
Erwartungswert
E(G) = 10·0,3 + 490·0,02 − 10·0,68 = 6 €
Antwort
E(G) = 6 €
Ein positiver Wert bedeutet, dass du im Durchschnitt Geld gewinnst.
13.Normalverteilung
Antwort: P = 0,6687
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 = (240 − 250)/5 = −2
z₂ = (252,5 − 250)/5 = 0,5
Fläche dazwischen
P = Φ(0,5) − Φ(−2) = 0,6915 − 0,02275 = 0,6687
Antwort
P = 0,6687
14.Normalverteilung
Antwort: x = 71,75 Punkte
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) = 0,75 → z = 0,6745
Zurück zu x
x = 65 + 0,6745·10 = 71,75 Punkte
Antwort
x = 71,75 Punkte
15.Konfidenzintervalle
Antwort: obere Grenze = 64,31
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 = 29, t = 2,756
Fehlermarge
E = 2,756·18,5/√30 = 9,309
Intervall
55 ± 9,309 → [45,69, 64,31]
Antwort
obere Grenze = 64,31
16.Konfidenzintervalle
Antwort: σ = 6,987 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 = 10·10² = 1000
Grenzen für σ²
1000/20,483 = 48,82
1000/3,247 = 308
Grenze für σ
σ = √48,82 = 6,987 µm
Antwort
σ = 6,987 µm
95-%-Intervall für σ: [6,987, 17,55] µm.
17.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: p = 0,04272
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.
Teststatistik
SE = σ/√n = 24/√36 = 4
z = (493,12 − 500)/4 = −1,72
Endfläche
Φ(1,72) = 0,9573
1 − Φ(1,72) = 0,0427
p-Wert
p = 0,04272
Antwort
p = 0,04272
p ≤ 0,05, also wird H₀ auf dem 5-%-Niveau verworfen.
18.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: n = 43
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 = (1,96·10/3)² = 42,68
Aufrunden
n = 43
Antwort
n = 43
19.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: r = −0,9596
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 = 88/5 = 17,6
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −32
Syy = Σ(y − ȳ)² = 111,2
Korrelationskoeffizient
r = −32/√(10·111,2) = −0,9596
Antwort
r = −0,9596
20.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: ŷ = 24,9
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 = 108/5 = 21,6
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −22
Regressionsgerade
b = −22/10 = −2,2
a = 21,6 − (−2,2)·3 = 28,2
ŷ = 28,2 − 2,2·x
Vorhersage
ŷ = 28,2 + (−2,2)·1,5 = 24,9
Antwort
ŷ = 24,9
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