Eine Rente zahlt am Ende jedes Jahres €1 000, 7 Jahre lang. Der Zinssatz beträgt 6 % pro Jahr. Bestimme den Barwert PV der Rente.
A = €1 000i = 6%n = 7
PV = €
2.Zeitwert des GeldesSchwer
Ein Darlehen von €20 000 wird über 6 Jahre in gleichen Monatsraten zurückgezahlt. Der Zinssatz beträgt 5,4 % pro Jahr bei monatlicher Verzinsung. Bestimme die Monatsrate A.
P = €20 0005,4% / 12N = 72
A = €
3.Kapitalwert & interner ZinsfußMittel
Eine Maschine kostet heute €20 000, hält 10 Jahre und verursacht €1 000 Betriebskosten pro Jahr (am Ende jedes Jahres gezahlt). Die Kapitalkosten betragen 12 %. Bestimme ihre äquivalenten jährlichen Kosten EAC.
C0 = €20 000M = €1 000n = 10r = 12%
EAC = €
4.Kapitalwert & interner ZinsfußSchwer
Ein Projekt kostet €25 000 und bringt am Ende der Jahre 1 bis 3 €15 000, €13 000, €9 000. Bestimme seinen internen Zinsfuß IRR in Prozent.
CF0 = −25 000CF1 = 15 000CF2 = 13 000CF3 = 9 000
IRR = %
5.Anleihekurs & RenditeMittel
Du kaufst eine Anleihe mit 4 Jahren Restlaufzeit (Nennwert €1 000, jährlicher Kupon 8%), wenn ihre Rendite bis zur Fälligkeit 3% beträgt. Ein Jahr später, direkt nach Erhalt des ersten Kupons, verkaufst du sie bei einer Rendite bis zur Fälligkeit von 4,5%. Bestimme deine Haltedauerrendite HPR in Prozent.
F = €1 000Kuponsatz = 8%n = 4y0 = 3%y1 = 4,5%
HPR = %
6.Anleihekurs & RenditeSchwer
Eine Anleihe mit 16 Jahren Restlaufzeit (Nennwert €1 000, jährlicher Kupon 9%) wird für €1 244 verkauft. Der Emittent kann sie in 5 Jahren zu einem Kündigungskurs von €1 090 kündigen. Bestimme die Rendite bis zur Kündigung YTC in Prozent.
F = €1 000Kuponsatz = 9%P = €1 244Kündigungskurs = €1 090Kündigung in 5 Jahre
YTC = %
7.CAPM & WACCMittel
Ein Unternehmen hat Eigenkapital im Wert von €3 000 000 und Fremdkapital im Wert von €4 000 000. Sein WACC beträgt 4,7%, seine Fremdkapitalkosten vor Steuern 3% und der Steuersatz 25,8%. Bestimme die Eigenkapitalkosten re.
Ein Unternehmen hat 1 000 000 Aktien mit einem Kurs von €24,00; der Buchwert seines Eigenkapitals beträgt €9 600 000. Es hat gerade eine Dividende von €2,70 pro Aktie gezahlt, und die Dividenden wachsen um 2% pro Jahr. Sein Fremdkapital hat einen Marktwert von €12 000 000 und Kosten vor Steuern von 4%. Der Steuersatz beträgt 20%. Bestimme den WACC, mit dem Dividendenwachstumsmodell für die Eigenkapitalkosten.
Bestimme die Stichproben-Standardabweichung s der Daten: 11, 49, 41, 52, 20.
n = 5
s =
10.Beschreibende StatistikSchwer
Eine Größe ist normalverteilt mit Mittelwert 100 und Standardabweichung 10. Welcher Anteil P der Werte liegt über 112,5?
μ = 100σ = 10x = 112,5
P =
11.WahrscheinlichkeitMittel
Bestimme für die gezeigte Verteilung die Standardabweichung σ von X.
x: 0, 1, 2p(x): 0,3, 0,35, 0,35
σ =
12.WahrscheinlichkeitSchwer
Ein Test hat 8 Multiple-Choice-Fragen. Eine Studentin, die rät, beantwortet jede unabhängig mit Wahrscheinlichkeit 0,4 richtig. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit P für genau 5 richtige Antworten?
n = 8p = 0,4k = 5
P =
13.NormalverteilungMittel
Die Körpergrößen erwachsener Männer sind normalverteilt mit dem Mittelwert 178 cm und der Standardabweichung 7 cm. Welcher Anteil liegt zwischen 164,35 und 186,4 cm? Gib P als Dezimalzahl an.
μ = 178σ = 7x1 = 164,35x2 = 186,4
P =
14.NormalverteilungSchwer
Die Körpergrößen erwachsener Männer sind normalverteilt mit dem Mittelwert 178 cm und der Standardabweichung 7 cm. Ziehe die Grenze so, dass die schattierten oberen 80 % rechts davon liegen. Bestimme die Grenze x.
μ = 178 cmσ = 7 cm80%
x = cm
15.KonfidenzintervalleMittel
Der Blutdruck von 9 Patienten wird vor und nach einer Behandlung gemessen. Die Differenzen d = vorher − nachher (mmHg) haben den Mittelwert 9,1 und die Standardabweichung 0,9. Bestimme die obere Grenze des 90-%-Konfidenzintervalls für die mittlere Differenz.
n = 9d̄ = 9,1sd = 0,990%t(8) = 1,86
obere Grenze = mmHg
16.KonfidenzintervalleSchwer
Eine Vorstudie legt nahe, dass etwa 0,1 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 ≈ 0,1E = 0,02590%
n =
17.Hypothesentests & KonfidenzintervalleMittel
Eine Stichprobe von 49 Studierenden hat einen mittleren Punktwert von 73,14 und eine Stichproben-Standardabweichung von 5. Bestimme die Teststatistik t für H₀: μ = 75.
μ₀ = 75x̄ = 73,14s = 5n = 49
t =
18.Hypothesentests & KonfidenzintervalleSchwer
Eine Stichprobe von 100 Messungen hat den Mittelwert 99. Die Standardabweichung der Grundgesamtheit ist 4. Bestimme die untere Grenze L des 99-%-Konfidenzintervalls für den Mittelwert.
x̄ = 99σ = 4n = 10099%
L =
19.Lineare Regression und KorrelationMittel
Die Tabelle enthält 6 Wertepaare von x = Lernstunden und y = Prüfungspunkte. Bestimme den Korrelationskoeffizienten nach Pearson r.
n = 6
r =
20.Lineare Regression und KorrelationSchwer
Die Tabelle enthält 5 Wertepaare von x = Werbeausgaben in k€ und y = Umsatz in k€. Verwende die Regressionsgerade ŷ = a + b·x nach der Methode der kleinsten Quadrate. Für welchen Wert x sagt die Gerade ŷ = 45 voraus?
n = 5ŷ = 45
x =
3Lösungen
1.Zeitwert des Geldes
Antwort: PV = 5582 €
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 − 0,6651)/0,06 = 5,582
Barwert
PV = 1 000·5,582 = €5 582,38
Antwort
PV = €5 582,38
2.Zeitwert des Geldes
Antwort: A = 325,8 €
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 = 0,054000000000000006/12 = 0,0045
N = 12·6 = 72
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 = 0,7238
A = 20 000·0,0045/(1 − 0,7238) = €325,82
Antwort
A = €325,82
3.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: EAC = 4540 €
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 − 1,12−10)/0,12 = 5,65
Annualisierter Kaufpreis
20 000/5,65 = 3 539,68
EAC
EAC = 3 539,68 + 1 000 = €4 539,68
Antwort
EAC = €4 539,68
4.Kapitalwert & interner Zinsfuß
Antwort: IRR = 24,79 %
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(20%) = 1 736,11
NPV(25%) = −72,00
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.
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
1244 = 90·(1 − (1 + y)−5)/y + 1090/(1 + y)5
Numerisch lösen
y = 4%: €1 296,56
y = 5%: €1 243,70
YTC = 4,994%
Antwort
YTC = 4,994%
Die Rendite bis zur Fälligkeit beträgt 6,502%. Anleger in einer Anleihe über pari rechnen mit einer Kündigung, daher ist die niedrigere Rendite bis zur Kündigung die realistischere.
7.CAPM & WACC
Antwort: re = 7,999 %
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 = €7 000 000, E/V = 0,4286, D/V = 0,5714
Fremdkapitalanteil am WACC
0,5714·3%·(1 − 0,258) = 1,272%
Eigenkapitalkosten
re = (4,7% − 1,272%)/0,4286 = 7,999%
Antwort
re = 7,999%
8.CAPM & WACC
Antwort: WACC = 10,05 %
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 = 1 − 0,8944 = 0,1056
Antwort
P = 0,1056
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 = 0·0,3 + 1·0,35 + 2·0,35 = 1,05
Mittelwert der Quadrate
E(X²) = 0·0,3 + 1·0,35 + 4·0,35 = 1,75
Varianz
Var(X) = 1,75 − 1,05² = 0,6475
σ = √0,6475 = 0,8047
Antwort
σ = 0,8047
12.Wahrscheinlichkeit
Antwort: P = 0,1239
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.
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 = (164,35 − 178)/7 = −1,95
z₂ = (186,4 − 178)/7 = 1,2
Fläche dazwischen
P = Φ(1,2) − Φ(−1,95) = 0,8849 − 0,02559 = 0,8593
Antwort
P = 0,8593
14.Normalverteilung
Antwort: x = 172,1 cm
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 = 178 − 0,84·7 = 172,1 cm
Antwort
x = 172,1 cm
15.Konfidenzintervalle
Antwort: obere Grenze = 9,658 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 = 8, t = 1,86
Fehlermarge
E = 1,86·0,9/√9 = 0,558
Intervall
9,1 ± 0,558 → [8,542, 9,658]
Antwort
obere Grenze = 9,658 mmHg
16.Konfidenzintervalle
Antwort: n = 390
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 = 1,645²·0,1·0,9/0,025² = 389,7
Aufrunden
n = 390
Antwort
n = 390
17.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: t = −2,604
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 = 5/√49 = 5/7 = 0,7143
Teststatistik
t = (73,14 − 75)/0,7143 = −2,604
Antwort
t = −2,604
t0,025; df = 48 = 2,011
|t| > 2,011, also wird H₀ auf dem 5-%-Niveau (zweiseitig) verworfen.
18.Hypothesentests & Konfidenzintervalle
Antwort: L = 97,97
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).
Fehlermarge
E = 2,576·4/√100 = 1,03
Intervallgrenze
L = 99 − 1,03 = 97,97
Antwort
L = 97,97
19.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: r = 0,9772
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 = 345/6 = 57,5
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 253
Syy = Σ(y − ȳ)² = 957,5
Korrelationskoeffizient
r = 253/√(70·957,5) = 0,9772
Antwort
r = 0,9772
20.Lineare Regression und Korrelation
Antwort: x = 4,438
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 = 25/5 = 5
ȳ = 234/5 = 46,8
Quadrat- und Produktsummen
Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 32
Regressionsgerade
b = 32/10 = 3,2
a = 46,8 − 3,2·5 = 30,8
ŷ = 30,8 + 3,2·x
Nach x auflösen
x = (45 − 30,8)/3,2 = 4,438
Antwort
x = 4,438
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