Eine Kreditkarte berechnet einen nominalen Zinssatz von 16 % pro Jahr bei halbjährlicher Verzinsung. Bestimme den effektiven Jahreszins EAR in Prozent.
r = 16%m = 2
EAR = %
2.Zeitwert des GeldesSchwer
Du zahlst 8 Jahre lang am Anfang jedes Jahres €2 500 ein, die erste Einzahlung heute. Das Konto bringt 8 % pro Jahr. Wie viel ist am Ende von Jahr 8 auf dem Konto? Bestimme FV.
A = €2 500i = 8%n = 8
FV = €
3.Kapitalwert & interner ZinsfußMittel
Eine Investition von €60 000 bringt am Ende der Jahre 1 bis 3 diese Zahlungen: €19 000, €20 000, €18 000. Die Kapitalkosten betragen 10 %. Bestimme den Kapitalwert NPV.
Ein Projekt kostet €10 000 und bringt am Ende der Jahre 1 bis 3 €5 500, €6 500, €6 500. Bestimme seinen internen Zinsfuß IRR in Prozent.
CF0 = −10 000CF1 = 5 500CF2 = 6 500CF3 = 6 500
IRR = %
5.Anleihekurs & RenditeMittel
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 zahlt einen jährlichen Kupon von 2% in zwei halbjährlichen Raten und wird in 5 Jahren fällig. Die Rendite bis zur Fälligkeit beträgt 8% pro Jahr. Bestimme den Kurs P der Anleihe.
F = €1 000Kuponsatz = 2%YTM = 8%n = 5
P = €
6.Anleihekurs & RenditeSchwer
Eine Anleihe mit einem Nennwert von €1 000 und einem jährlichen Kupon von 3% wird in 4 Jahren fällig und kostet €910. Bestimme ihre Rendite bis zur Fälligkeit YTM in Prozent.
F = €1 000Kuponsatz = 3%n = 4P = €910
YTM = %
7.CAPM & WACCMittel
Ein Unternehmen hat Eigenkapital im Wert von €8 000 000 und Fremdkapital im Wert von €2 000 000. Sein WACC beträgt 10,85%, seine Fremdkapitalkosten vor Steuern 3% und der Steuersatz 25,8%. Bestimme die Eigenkapitalkosten re.
Ein Unternehmen hat 2 000 000 Aktien mit einem Kurs von €14,00; der Buchwert seines Eigenkapitals beträgt €16 800 000. Es hat gerade eine Dividende von €1,60 pro Aktie gezahlt, und die Dividenden wachsen um 5% pro Jahr. Sein Fremdkapital hat einen Marktwert von €28 000 000 und Kosten vor Steuern von 3%. Der Steuersatz beträgt 30%. Bestimme den WACC, mit dem Dividendenwachstumsmodell für die Eigenkapitalkosten.
Bestimme die Stichproben-Standardabweichung s der Daten: 53, 39, 18, 58, 33, 54, 46.
n = 7
s =
10.Beschreibende StatistikSchwer
Prüfungsergebnisse sind normalverteilt mit Mittelwert 100 und Standardabweichung 10. Bestimme den z-Wert z eines Ergebnisses von 85.
μ = 100σ = 10x = 85
z =
11.WahrscheinlichkeitMittel
Auf wie viele Arten N kann ein Ausschuss von 2 Personen aus einer Gruppe von 9 gewählt werden? Die Reihenfolge spielt keine Rolle.
n = 9k = 2
N =
12.WahrscheinlichkeitSchwer
11 Bauteile werden geprüft, und jedes fällt unabhängig mit Wahrscheinlichkeit 0,2 aus. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit P, dass höchstens eines ausfällt?
n = 11p = 0,2
P =
13.NormalverteilungMittel
Gegeben sind Kartons; ihre Massen sind unabhängig und normalverteilt mit dem Mittelwert 12 kg und der Standardabweichung 0,8 kg. Bestimme die Wahrscheinlichkeit P, dass die Gesamtmasse von 5 davon unter 62,7 kg liegt. Runde z auf zwei Dezimalstellen.
μ = 12 kgσ = 0,8 kgn = 5< 62.7 kg
P =
14.NormalverteilungSchwer
Die IQ-Werte sind normalverteilt mit dem Mittelwert 100 Punkte und der Standardabweichung 15 Punkte. Bestimme den Wert x, unter dem 97,5 % von ihnen liegen (das 97,5. Perzentil).
μ = 100σ = 15P = 97,5%
x = Punkte
15.KonfidenzintervalleMittel
Eine Stichprobe von 13 Elementen hat den Mittelwert 67 und die Standardabweichung s = 15. Die Grundgesamtheit ist annähernd normalverteilt. Bestimme die untere Grenze des 95-%-Konfidenzintervalls für den Mittelwert.
n = 13x̄ = 67s = 1595%t(12) = 2,179
untere Grenze =
16.KonfidenzintervalleSchwer
Die Standardabweichung der Grundgesamtheit ist 28. Wie groß muss die Stichprobe n sein, damit ein 99-%-Konfidenzintervall für den Mittelwert eine Fehlermarge von höchstens 0,5 hat?
σ = 28E = 0,599%
n =
17.Hypothesentests & KonfidenzintervalleMittel
Zwei Lehrmethoden werden verglichen. Gruppe 1: 5 Studierende, mittlere Punktzahl 27, Standardabweichung 3. Gruppe 2: 9 Studierende, mittlere Punktzahl 35,5, Standardabweichung 11,5. Nimm gleiche Varianzen der Grundgesamtheiten an und verwende den gepoolten Zweistichproben-t-Test. Bestimme die Teststatistik t für H₀: μ₁ = μ₂, mit der Differenz x̄₁ − x̄₂ (Gruppe 1 minus Gruppe 2).
n₁ = 5x̄₁ = 27s₁ = 3n₂ = 9x̄₂ = 35,5s₂ = 11,5
t =
18.Hypothesentests & KonfidenzintervalleSchwer
Ein einseitiger z-Test bei α = 0,01 soll eine Verschiebung des Mittelwerts um 1,5 Einheiten mit einer Teststärke von 90 % erkennen. Die Standardabweichung beträgt 4. Bestimme den Mindeststichprobenumfang n.
Die Tabelle enthält 5 Wertepaare von x = Lernstunden und y = Prüfungspunkte. Ihre Summen sind gegeben. Bestimme daraus den Korrelationskoeffizienten nach Pearson r.
Die Tabelle enthält 6 Wertepaare von x = Werbeausgaben in k€ und y = Umsatz in k€. Verwende die Regressionsgerade ŷ = a + b·x nach der Methode der kleinsten Quadrate. Sage ŷ für x = 6 voraus.
n = 6x = 6
ŷ =
3Lösungen
1.Zeitwert des Geldes
Antwort: EAR = 16,64 %
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 pro Periode
r/m = 0,16/2 = 0,08
Über ein Jahr aufzinsen
EAR = (1 + 0,08)2 − 1 = 1,166 − 1 = 16,64%
Antwort
EAR = 16,64%
Der effektive Jahreszins liegt immer über dem Nominalzins, wenn die Zinsen mehr als einmal im Jahr gutgeschrieben werden.
2.Zeitwert des Geldes
Antwort: FV = 28719 €
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.
Endwertfaktor der nachschüssigen Rente
((1 + 0,08)8 − 1)/0,08 = 10,64
Vorschüssige Rente
Jede Einzahlung ist ein Jahr länger angelegt.
FV = 2 500·10,64·1,08 = €28 718,89
Antwort
FV = €28 718,89
3.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: NPV = −12675 €
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 + 0,1)1 = 19 000/1,1 = 17 272,73
CF2/(1 + 0,1)2 = 20 000/1,21 = 16 528,93
CF3/(1 + 0,1)3 = 18 000/1,331 = 13 523,67
Addieren
NPV = €−12 674,68
Antwort
NPV = €−12 674,68
Der Kapitalwert ist negativ, das Projekt verdient also weniger als die geforderte Rendite.
4.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: IRR = 37,04 %
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%) = 282,48
NPV(40%) = −386,30
Eingrenzen
Lineare Interpolation liefert eine erste Schätzung; Wiederholen (oder die IRR-Funktion eines Rechners) liefert den genauen Zinssatz.
IRR ≈ 35 + 5·282,48/(282,48 − (−386,30)) = 37,11%
exakt: NPV(37,04%) = 0 → IRR = 37,04%
Antwort
IRR = 37,04%
5.Anleihekurs & Rendite
Antwort: P = 756,7 €
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 = €10,00, i = 0,04, N = 10
Barwert der Kupons
€10,00·(1 − 0,6756)/0,04 = €81,11
Barwert des Nennwerts
€1 000·0,6756 = €675,56
Kurs
P = €756,67
Antwort
P = €756,67
Die Rendite liegt über dem Kuponsatz, also notiert die Anleihe unter pari.
6.Anleihekurs & Rendite
Antwort: YTM = 5,572 %
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
€910 = €30·(1 − (1 + y)⁻⁴)/y + €1 000/(1 + y)⁴
Numerisch lösen
P(5%) = €929,08, P(6%) = €896,05
YTM = 5,572%
Antwort
YTM = 5,572%
7.CAPM & WACC
Antwort: re = 13,01 %
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
V = €10 000 000, E/V = 0,8, D/V = 0,2
Fremdkapitalanteil am WACC
0,2·3%·(1 − 0,258) = 0,4452%
Eigenkapitalkosten
re = (10,85% − 0,4452%)/0,8 = 13,01%
Antwort
re = 13,01%
8.CAPM & WACC
Antwort: WACC = 9,55 %
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).
Eigenkapitalkosten
D1 = 1,6·1,05 = €1,68
re = 1,68/14 + 0,05 = 17%
Marktwerte
E = 2 000 000·€14,00 = €28 000 000
V = €56 000 000, E/V = 0,5, D/V = 0,5
WACC
WACC = 0,5·17% + 0,5·3%·(1 − 0,3) = 9,55%
Antwort
WACC = 9,55%
9.Beschreibende Statistik
Antwort: s = 14,12
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 = (85 − 100)/10 = −1,5
Antwort
z = −1,5
11.Wahrscheinlichkeit
Antwort: N = 36
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(9, 2) = (9·8)/(2·1) = 36
Antwort
N = 36
12.Wahrscheinlichkeit
Antwort: P = 0,3221
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) = 0,811 = 0,0859
P(X = 1) = 11·0,2·0,810 = 0,2362
Addieren
P = 0,0859 + 0,2362 = 0,3221
Antwort
P = 0,3221
13.Normalverteilung
Antwort: P = 0,9345
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
μT = 60 kg, σT = 0,8·√5 = 1,789 kg
Standardisieren
z = (62,7 − 60)/1,789 = 1,51
Wahrscheinlichkeit
P = Φ(1,51) = 0,9345
Antwort
P = 0,9345
14.Normalverteilung
Antwort: x = 129,4 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) = 0,975 → z = 1,96
Zurück zu x
x = 100 + 1,96·15 = 129,4 Punkte
Antwort
x = 129,4 Punkte
15.Konfidenzintervalle
Antwort: untere Grenze = 57,93
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 = 12, t = 2,179
Fehlermarge
E = 2,179·15/√13 = 9,065
Intervall
67 ± 9,065 → [57,93, 76,07]
Antwort
untere Grenze = 57,93
16.Konfidenzintervalle
Antwort: n = 20810
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 = (2,576·28/0,5)² = 20810
Aufrunden
Ein Stichprobenumfang ist eine ganze Zahl, und Abrunden würde die Fehlermarge zu groß machen.
n = 20810
Antwort
n = 20810
17.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: t = −1,596
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.
Gepoolte Varianz
sp² = (4·3² + 8·11,5²)/12 = 91,17
sp = 9,548
Standardfehler
SE = 9,548·√(1/5 + 1/9) = 5,326
Teststatistik
t = (27 − 35,5)/5,326 = −1,596
Antwort
t = −1,596
Bei df = 12 ist der zweiseitige kritische 5-%-Wert 2,179; |t| ist kleiner, also wird H₀ nicht verworfen.
18.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: n = 93
Stichprobenumfang für einen Test: Um eine wahre Verschiebung δ mit der Teststärke 1 − β in einem einseitigen z-Test zum Niveau α zu erkennen, muss der Standardfehler δ = (z_α + z_β)·σ/√n erfüllen, also n = ((z_α + z_β)·σ/δ)², aufgerundet.
Nach n auflösen
n = ((2,326 + 1,282)·4/1,5)² = 92,57
Aufrunden
n = 93
Antwort
n = 93
19.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: r = 0,9914
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.
Zentrierte Summen
Sxy = 3429 − 35·453/5 = 258
Sxx = 285 − 35²/5 = 40
Syy = 42735 − 453²/5 = 1693
Korrelationskoeffizient
r = 258/√(40·1693) = 0,9914
Antwort
r = 0,9914
20.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: ŷ = 51,33
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 = 36/6 = 6
ȳ = 308/6 = 51,33
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 376
Regressionsgerade
b = 376/70 = 5,371
a = 51,33 − 5,371·6 = 19,1
ŷ = 19,1 + 5,371·x
Vorhersage
ŷ = 19,1 + 5,371·6 = 51,33
Antwort
ŷ = 51,33
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