Du brauchst €20 000 in 5 Jahren. Ein Konto bringt 4,8 % pro Jahr bei monatlicher Verzinsung. Wie viel musst du heute einzahlen? Bestimme den Barwert PV.
FV = €20 0004,8% / 12n = 5
PV = €
2.Zeitwert des GeldesSchwer
Du sparst 18 Jahre lang am Ende jedes Monats €200. Das Konto bringt 2,4 % pro Jahr bei monatlicher Verzinsung. Wie viel hast du am Ende gespart? Bestimme FV.
A = €2002,4% / 12N = 216
FV = €
3.Kapitalwert & interner ZinsfußMittel
Eine Investition von €75 000 bringt am Ende der Jahre 1 bis 3 diese Zahlungen: €26 000, €35 000, €30 000. Die Kapitalkosten betragen 12 %. Bestimme den Kapitalwert NPV.
Ein Projekt kostet €40 000 und bringt am Ende der Jahre 1 bis 3 €25 500, €18 000, €17 000. Bestimme seinen internen Zinsfuß IRR in Prozent.
CF0 = −40 000CF1 = 25 500CF2 = 18 000CF3 = 17 000
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 5 Jahren fällig. Die Rendite bis zur Fälligkeit beträgt 7% pro Jahr. Bestimme den Kurs P der Anleihe.
F = €1 000Kuponsatz = 8%YTM = 7%n = 5
P = €
6.Anleihekurs & RenditeSchwer
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 und einem jährlichen Kupon von 8% wird in 9 Jahren fällig und kostet €940. Bestimme ihre Rendite bis zur Fälligkeit YTM in Prozent.
F = €1 000Kuponsatz = 8%n = 9P = €940
YTM = %
7.CAPM & WACCMittel
Eine Aktie mit einem Beta von 1,25 hat eine geforderte Rendite von 10%. Der risikolose Zinssatz beträgt 2,5%. Welche erwartete Marktrendite rm folgt aus dem CAPM?
β = 1,25re = 10%rf = 2,5%
rm = %
8.CAPM & WACCSchwer
Ein Unternehmen hat 4 000 000 Aktien mit einem Kurs von €40,00; der Buchwert seines Eigenkapitals beträgt €64 000 000. Es hat gerade eine Dividende von €1,60 pro Aktie gezahlt, und die Dividenden wachsen um 4% pro Jahr. Sein Fremdkapital hat einen Marktwert von €80 000 000 und Kosten vor Steuern von 4,5%. Der Steuersatz beträgt 20%. Bestimme den WACC, mit dem Dividendenwachstumsmodell für die Eigenkapitalkosten.
Bestimme die Stichproben-Standardabweichung s der Daten: 36, 29, 33, 47, 34, 18, 33.
n = 7
s =
10.Beschreibende StatistikSchwer
Prüfungsergebnisse sind normalverteilt mit Mittelwert 60 und Standardabweichung 15. Bestimme den z-Wert z eines Ergebnisses von 82,5.
μ = 60σ = 15x = 82,5
z =
11.WahrscheinlichkeitMittel
Bestimme für die gezeigte Verteilung die Standardabweichung σ von X.
x: 0, 1, 2p(x): 0,35, 0,35, 0,3
σ =
12.WahrscheinlichkeitSchwer
11 Bauteile werden geprüft, und jedes fällt unabhängig mit Wahrscheinlichkeit 0,5 aus. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit P, dass höchstens eines ausfällt?
n = 11p = 0,5
P =
13.NormalverteilungMittel
X ist normalverteilt mit dem Mittelwert 12 min und der Standardabweichung 1,5 min; Y ist unabhängig und normalverteilt mit dem Mittelwert 20 min und der Standardabweichung 2 min. Bestimme die Wahrscheinlichkeit P, dass X + Y größer als 34,5 min ist. Runde z auf zwei Dezimalstellen.
μX = 12, σX = 1,5μY = 20, σY = 2X + Y > 34,5 min
P =
14.NormalverteilungSchwer
Die Lebensdauern von Batterien sind normalverteilt mit dem Mittelwert 500 h und der Standardabweichung 40 h. Ziehe die Grenze so, dass die schattierten unteren 85 % links davon liegen. Bestimme die Grenze x.
μ = 500 hσ = 40 h85%
x = h
15.KonfidenzintervalleMittel
Der Blutdruck von 20 Patienten wird vor und nach einer Behandlung gemessen. Die Differenzen d = vorher − nachher (mmHg) haben den Mittelwert −7,4 und die Standardabweichung 5,5. Bestimme die obere Grenze des 95-%-Konfidenzintervalls für die mittlere Differenz.
n = 20d̄ = −7,4sd = 5,595%t(19) = 2,093
obere Grenze = mmHg
16.KonfidenzintervalleSchwer
Eine Vorstudie legt nahe, dass etwa 0,8 der Produkte fehlerhaft sind. Wie viele Produkte n müssen geprüft werden, damit ein 90-%-Konfidenzintervall für den Anteil eine Fehlermarge von höchstens 0,025 hat?
p ≈ 0,8E = 0,02590%
n =
17.Hypothesentests & KonfidenzintervalleMittel
Eine Stichprobe von 64 Studierenden hat einen mittleren Punktwert von 100,7 und eine Stichproben-Standardabweichung von 8. Bestimme die Teststatistik t für H₀: μ = 100.
μ₀ = 100x̄ = 100,7s = 8n = 64
t =
18.Hypothesentests & KonfidenzintervalleSchwer
Ein einseitiger z-Test von H₀: μ = 500 gegen H₁: μ > 500 wird bei α = 0,10 mit einer Stichprobe von 25 durchgeführt; die Standardabweichung ist bekanntermaßen 7,5. In Wirklichkeit beträgt der Mittelwert 501,65. Bestimme die Teststärke (Power) 1 − β des Tests in Prozent.
μ₀ = 500μ = 501,65σ = 7,5n = 25α = 0,10
1 − β = %
19.Lineare Regression und KorrelationMittel
Die Tabelle enthält 6 Wertepaare von x = Werbeausgaben in k€ und y = Umsatz in k€. Bestimme das Bestimmtheitsmaß r² der Regressionsgeraden.
n = 6
r² =
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 = 15740 €
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 = 0,048/12 = 0,004
N = 12·5 = 60
Barwert
PV = FV/(1 + i)N = 20 000/1,271 = €15 740,09
Antwort
PV = €15 740,09
2.Zeitwert des Geldes
Antwort: FV = 53967 €
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 €43 200 eingezahlt; der Rest sind Zinsen.
3.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: NPV = −2531 €
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 = −75 000
CF1/(1 + 0,12)1 = 26 000/1,12 = 23 214,29
CF2/(1 + 0,12)2 = 35 000/1,254 = 27 901,79
CF3/(1 + 0,12)3 = 30 000/1,405 = 21 353,41
Addieren
NPV = €−2 530,52
Antwort
NPV = €−2 530,52
Der Kapitalwert ist negativ, das Projekt verdient also weniger als die geforderte Rendite.
4.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: IRR = 26,14 %
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(25%) = 624,00
NPV(30%) = −1 995,90
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.
Pro Periode
C = €40,00, i = 0,035, N = 10
Barwert der Kupons
€40,00·(1 − 0,7089)/0,035 = €332,66
Barwert des Nennwerts
€1 000·0,7089 = €708,92
Kurs
P = €1 041,58
Antwort
P = €1 041,58
Die Rendite liegt unter dem Kuponsatz, also notiert die Anleihe über pari.
6.Anleihekurs & Rendite
Antwort: YTM = 9,001 %
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 = €80·(1 − (1 + y)⁻⁹)/y + €1 000/(1 + y)⁹
Numerisch lösen
P(9%) = €940,05, P(10%) = €884,82
YTM = 9,001%
Antwort
YTM = 9,001%
7.CAPM & WACC
Antwort: rm = 8,5 %
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).
Marktrisikoprämie
rm − rf = (10% − 2,5%)/1,25 = 6%
Marktrendite
rm = 2,5% + 6% = 8,5%
Antwort
rm = 8,5%
8.CAPM & WACC
Antwort: WACC = 6,64 %
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 = (82,5 − 60)/15 = 1,5
Antwort
z = 1,5
11.Wahrscheinlichkeit
Antwort: σ = 0,8047
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 = 0·0,35 + 1·0,35 + 2·0,3 = 0,95
Mittelwert der Quadrate
E(X²) = 0·0,35 + 1·0,35 + 4·0,3 = 1,55
Varianz
Var(X) = 1,55 − 0,95² = 0,6475
σ = √0,6475 = 0,8047
Antwort
σ = 0,8047
12.Wahrscheinlichkeit
Antwort: P = 0,005859
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) = 0,511 = 0,0004883
P(X = 1) = 11·0,5·0,510 = 0,005371
Addieren
P = 0,0004883 + 0,005371 = 0,005859
Antwort
P = 0,005859
13.Normalverteilung
Antwort: P = 0,1587
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 = 32 min, σ = √(1,5² + 2²) = 2,5 min
Standardisieren
z = (34,5 − 32)/2,5 = 1
Oberer Rand
P = 1 − Φ(1) = 1 − 0,8413 = 0,1587
Antwort
P = 0,1587
14.Normalverteilung
Antwort: x = 542 h
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) = 0,85
z aus der Tabelle
z ≈ 1,04
Zurück zu den ursprünglichen Einheiten
x = 500 + 1,04·40 = 542 h
Antwort
x = 542 h
15.Konfidenzintervalle
Antwort: obere Grenze = −4,826 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 = 19, t = 2,093
Fehlermarge
E = 2,093·5,5/√20 = 2,574
Intervall
−7,4 ± 2,574 → [−9,974, −4,826]
Antwort
obere Grenze = −4,826 mmHg
16.Konfidenzintervalle
Antwort: n = 693
Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0,5, which gives the largest n.
Nach n auflösen
n = 1,645²·0,8·0,2/0,025² = 692,7
Aufrunden
n = 693
Antwort
n = 693
17.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: t = 0,7
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 = 8/√64 = 8/8 = 1
Teststatistik
t = (100,7 − 100)/1 = 0,7
Antwort
t = 0,7
t0,025; df = 63 = 1,998
|t| < 1.998, also wird H₀ auf dem 5-%-Niveau (zweiseitig) nicht verworfen.
18.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: 1 − β = 42,78 %
Teststärke: Die Teststärke 1 − β ist die Wahrscheinlichkeit, H₀ zu verwerfen, wenn sie falsch ist. Bestimme die Grenze x̄c aus μ₀ und z_α und berechne dann mit dem wahren Mittelwert die Wahrscheinlichkeit, jenseits von x̄c zu landen: z = (x̄c − μ)/(σ/√n).
Kritischer Stichprobenmittelwert
SE = 7,5/√25 = 1,5
x̄c = 500 + 1,282·1,5 = 501,9
z unter dem wahren Mittelwert
z = (501,9 − 501,65)/1,5 = 0,182
Leistung
Teststärke = P(Z > 0,182) = 42,78%
1 − β = 42,78%
Antwort
1 − β = 42,78%
19.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: r² = 0,9786
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 = 383/6 = 63,83
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 333
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1619
Bestimmtheitsmaß
r² = 333²/(70·1619) = 0,9786
Antwort
r² = 0,9786
Etwa 97,86 % der Streuung von y werden durch die Gerade erklärt.
20.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: ŷ = 18,17
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 = 109/6 = 18,17
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 17,5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −39,5
Regressionsgerade
b = −39,5/17,5 = −2,257
a = 18,17 − (−2,257)·3,5 = 26,07
ŷ = 26,07 − 2,257·x
Vorhersage
ŷ = 26,07 + (−2,257)·3,5 = 18,17
Antwort
ŷ = 18,17
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