Eine Rente zahlt am Ende jedes Jahres €8 000, 7 Jahre lang. Der Zinssatz beträgt 10 % pro Jahr. Bestimme den Barwert PV der Rente.
A = €8 000i = 10%n = 7
PV = €
2.Zeitwert des GeldesSchwer
Ein Darlehen von €12 000 wird über 4 Jahre in gleichen Monatsraten zurückgezahlt. Der Zinssatz beträgt 2,4 % pro Jahr bei monatlicher Verzinsung. Bestimme die Monatsrate A.
P = €12 0002,4% / 12N = 48
A = €
3.Kapitalwert & interner ZinsfußMittel
Eine Maschine kostet heute €80 000, hält 9 Jahre und verursacht €1 000 Betriebskosten pro Jahr (am Ende jedes Jahres gezahlt). Die Kapitalkosten betragen 12 %. Bestimme ihre äquivalenten jährlichen Kosten EAC.
C0 = €80 000M = €1 000n = 9r = 12%
EAC = €
4.Kapitalwert & interner ZinsfußSchwer
Ein Projekt kostet €25 000 und bringt am Ende der Jahre 1 bis 3 €14 500, €15 000, €18 000. Bestimme seinen internen Zinsfuß IRR in Prozent.
CF0 = −25 000CF1 = 14 500CF2 = 15 000CF3 = 18 000
IRR = %
5.Anleihekurs & RenditeMittel
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 wird in 10 Jahren fällig und zahlt jährliche Kupons. Sie wird bei einer Rendite bis zur Fälligkeit von 6% für €1 074 verkauft. Bestimme den Kuponsatz c in Prozent.
F = €1 000n = 10P = €1 074YTM = 6%
c = %
6.Anleihekurs & RenditeSchwer
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 und einem jährlichen Kupon von 6% wird in 9 Jahren fällig und kostet €1 150. Bestimme ihre Rendite bis zur Fälligkeit YTM in Prozent.
F = €1 000Kuponsatz = 6%n = 9P = €1 150
YTM = %
7.CAPM & WACCMittel
Ein Unternehmen ist finanziert mit Stammaktien im Wert von €5 000 000, Vorzugsaktien im Wert von €500 000 und Fremdkapital im Wert von €2 000 000. Die Eigenkapitalkosten betragen 13%, die Kosten der Vorzugsaktien 7% und die Fremdkapitalkosten vor Steuern 5%. Der Steuersatz beträgt 28%. Bestimme den WACC.
Ein Unternehmen hat 2 000 000 Aktien mit einem Kurs von €18,50; der Buchwert seines Eigenkapitals beträgt €14 800 000. Es hat gerade eine Dividende von €1,70 pro Aktie gezahlt, und die Dividenden wachsen um 2% pro Jahr. Sein Fremdkapital hat einen Marktwert von €22 200 000 und Kosten vor Steuern von 4%. Der Steuersatz beträgt 25,8%. Bestimme den WACC, mit dem Dividendenwachstumsmodell für die Eigenkapitalkosten.
Bestimme die Stichproben-Standardabweichung s der Daten: 43, 53, 13, 48, 12, 33.
n = 6
s =
10.Beschreibende StatistikSchwer
Eine Größe ist normalverteilt mit Mittelwert 500 und Standardabweichung 60. Welcher Anteil P der Werte liegt unter 410?
μ = 500σ = 60x = 410
P =
11.WahrscheinlichkeitMittel
Bestimme für die gezeigte Verteilung die Varianz Var(X) von X.
x: 0, 1, 2, 3p(x): 0,25, 0,35, 0,05, 0,35
Var(X) =
12.WahrscheinlichkeitSchwer
Ein Test hat 5 Multiple-Choice-Fragen. Eine Studentin, die rät, beantwortet jede unabhängig mit Wahrscheinlichkeit 0,6 richtig. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit P für genau 1 richtige Antworten?
n = 5p = 0,6k = 1
P =
13.NormalverteilungMittel
Ziehe z so, dass die schattierte Fläche zwischen −z und z unter der Standardnormalverteilung gleich 0,5821 ist. Bestimme z auf zwei Nachkommastellen.
A = 0,5821
z =
14.NormalverteilungSchwer
Die Prüfungsergebnisse sind normalverteilt mit dem Mittelwert 65 Punkte und der Standardabweichung 10 Punkte. Ziehe die Grenze so, dass die schattierten unteren 20 % links davon liegen. Bestimme die Grenze x.
μ = 65 Punkteσ = 10 Punkte20%
x = Punkte
15.KonfidenzintervalleMittel
Die Akkulaufzeit zweier Handymodelle wird verglichen. Modell 1: 30 Handys, Mittelwert 66 h, bekannte Standardabweichung 14 h. Modell 2: 60 Handys, Mittelwert 58,5 h, bekannte Standardabweichung 20 h. Bestimme die Fehlermarge E des 99-%-Konfidenzintervalls für μ₁ − μ₂.
Eine Stichprobe von 81 Studierenden hat einen mittleren Punktwert von 194,2 und eine Stichproben-Standardabweichung von 20. Bestimme die Teststatistik t für H₀: μ = 200.
μ₀ = 200x̄ = 194,2s = 20n = 81
t =
18.Hypothesentests & KonfidenzintervalleSchwer
In einer Studie erholen sich 100 von 200 Patienten unter Behandlung A und 88 von 200 Patienten unter Behandlung B. Bestimme mit dem gepoolten Anteil die Teststatistik z für H₀: p₁ = p₂.
x₁ = 100n₁ = 200x₂ = 88n₂ = 200
z =
19.Lineare Regression und KorrelationMittel
Die Tabelle enthält 6 Wertepaare von x = Last in kN und y = Verlängerung in mm. Bestimme das Bestimmtheitsmaß r² der Regressionsgeraden.
n = 6
r² =
20.Lineare Regression und KorrelationSchwer
Die Tabelle enthält 6 Wertepaare von x = Lernstunden und y = Prüfungspunkte. Verwende die Regressionsgerade ŷ = a + b·x nach der Methode der kleinsten Quadrate. Sage ŷ für x = 4 voraus.
n = 6x = 4
ŷ =
3Lösungen
1.Zeitwert des Geldes
Antwort: PV = 38947 €
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 − 0,5132)/0,1 = 4,868
Barwert
PV = 8 000·4,868 = €38 947,35
Antwort
PV = €38 947,35
2.Zeitwert des Geldes
Antwort: A = 262,4 €
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 = 0,024/12 = 0,002
N = 12·4 = 48
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 = 0,9086
A = 12 000·0,002/(1 − 0,9086) = €262,44
Antwort
A = €262,44
3.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: EAC = 16014 €
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 − 1,12−9)/0,12 = 5,328
Annualisierter Kaufpreis
80 000/5,328 = 15 014,31
EAC
EAC = 15 014,31 + 1 000 = €16 014,31
Antwort
EAC = €16 014,31
4.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: IRR = 38,69 %
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(35%) = 1 287,15
NPV(40%) = −430,03
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.
Barwert des Nennwerts
1000·(1 + 0,06)−10 = €558,39
Kupon
C = (1074 − 558,39)/7,36 = €70,05
Kuponsatz
c = 70,05/1000 = 7,005%
Antwort
c = 7,005%
6.Anleihekurs & Rendite
Antwort: YTM = 3,984 %
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
€1 150 = €60·(1 − (1 + y)⁻⁹)/y + €1 000/(1 + y)⁹
Numerisch lösen
P(3%) = €1 233,58, P(4%) = €1 148,71
YTM = 3,984%
Antwort
YTM = 3,984%
7.CAPM & WACC
Antwort: WACC = 10,09 %
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 = −1,5
Standardnormalverteilungstabelle
Φ(−1,5) = 0,06681
P = 0,06681
Antwort
P = 0,06681
11.Wahrscheinlichkeit
Antwort: Var(X) = 1,45
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 + 2·0,05 + 3·0,35 = 1,5
Mittelwert der Quadrate
E(X²) = 0·0,25 + 1·0,35 + 4·0,05 + 9·0,35 = 3,7
Varianz
Var(X) = 3,7 − 1,5² = 1,45
Antwort
Var(X) = 1,45
12.Wahrscheinlichkeit
Antwort: P = 0,0768
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.
Binomialformel
P(X = 1) = 5·0,61·0,44 = 5·0,6·0,0256 = 0,0768
Antwort
P = 0,0768
13.Normalverteilung
Antwort: z = 0,81
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 von z
Φ(z) = (1 + 0,5821)/2 = 0,7910
Die z-Tabelle rückwärts lesen
Finde 0,7910 in der Tabelle und lies z ab.
z = 0,81
Antwort
z = 0,81
14.Normalverteilung
Antwort: x = 56,6 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) = 0,2
z aus der Tabelle
z ≈ −0,84
Zurück zu den ursprünglichen Einheiten
x = 65 − 0,84·10 = 56,6 Punkte
Antwort
x = 56,6 Punkte
15.Konfidenzintervalle
Antwort: E = 9,359 h
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.
Punktschätzer
x̄₁ − x̄₂ = 66 − 58,5 = 7,5
Standardfehler
SE = √(14²/30 + 20²/60) = 3,633
Fehlermarge
E = 2,576·3,633 = 9,359
Antwort
E = 9,359 h
Das Intervall enthält die 0, die Daten zeigen also keinen signifikanten Unterschied.
16.Konfidenzintervalle
Antwort: obere Grenze = 15,41 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 = (5·3,5² + 5·3²)/10 = 10,63
sp = 3,26
Fehlermarge
E = 1,812·3,26·√(1/6 + 1/6) = 3,41
Intervall
12 ± 3,41 → [8,59, 15,41]
Antwort
obere Grenze = 15,41 kg
17.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: t = −2,61
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/√81 = 20/9 = 2,222
Teststatistik
t = (194,2 − 200)/2,222 = −2,61
Antwort
t = −2,61
t0,025; df = 80 = 1,99
|t| > 1,99, also wird H₀ auf dem 5-%-Niveau (zweiseitig) verworfen.
18.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: z = 1,202
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.
Stichprobenanteile
p̂₁ = 100/200 = 0,5
p̂₂ = 88/200 = 0,44
p̂ = 188/400 = 0,47
Standardfehler unter H₀
SE = √(0,47·0,53·(1/200 + 1/200)) = 0,04991
Teststatistik
z = (0,5 − 0,44)/0,04991 = 1,202
Antwort
z = 1,202
|z| < 1.96, also wird H₀ auf dem 5-%-Niveau (zweiseitig) nicht verworfen.
19.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: r² = 0,9874
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 = 154/6 = 25,67
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 242
Syy = Σ(y − ȳ)² = 847,3
Bestimmtheitsmaß
r² = 242²/(70·847,3) = 0,9874
Antwort
r² = 0,9874
Etwa 98,74 % der Streuung von y werden durch die Gerade erklärt.
20.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: ŷ = 56,33
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 = 48/6 = 8
ȳ = 458/6 = 76,33
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 350
Regressionsgerade
b = 350/70 = 5
a = 76,33 − 5·8 = 36,33
ŷ = 36,33 + 5·x
Vorhersage
ŷ = 36,33 + 5·4 = 56,33
Antwort
ŷ = 56,33
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