두 비료를 시험한다. 구획 집단 1: 8개 구획, 평균 수확량 30 kg, 표준 편차 7 kg. 구획 집단 2: 9개 구획, 평균 33.5 kg, 표준 편차 1.5 kg. 분산이 같다고 가정한다(합동 t, df = n₁ + n₂ − 2). μ₁ − μ₂에 대한 90% 신뢰구간의 상한을 구하시오.
표에는 x = 광고비(k€), y = 매출(k€)의 짝지은 관측값 6쌍이 있습니다. 최소제곱 직선 ŷ = a + b·x를 쓰세요. 직선이 ŷ = 91을(를) 예측하는 값 x은(는) 얼마인가요?
n = 6ŷ = 91
x =
3용액
1.화폐의 시간 가치
답: PV = 4098 €
화폐의 시간 가치: 오늘의 돈은 이자를 벌 수 있으므로 나중의 같은 금액보다 가치가 큽니다. 기간당 이자율 i에서 금액은 FV = PV·(1 + i)n으로 늘어납니다. 같은 금액의 지급이 이어지는 것(연금)은 각 지급액을 모두 더해 평가하며, 여기서 연금 공식이 나옵니다.
이율과 기간 수
i = 0.04/4 = 0.01
N = 4·5 = 20
현재 가치
PV = FV/(1 + i)N = 5 000/1.22 = €4 097.72
답
PV = €4 097.72
2.화폐의 시간 가치
답: I = 49655 €
화폐의 시간 가치: 오늘의 돈은 이자를 벌 수 있으므로 나중의 같은 금액보다 가치가 큽니다. 기간당 이자율 i에서 금액은 FV = PV·(1 + i)n으로 늘어납니다. 같은 금액의 지급이 이어지는 것(연금)은 각 지급액을 모두 더해 평가하며, 여기서 연금 공식이 나옵니다.
월 상환액
i = 0.0025, N = 240
A = 150 000·0.0025/(1 − (1 + 0.0025)−240) = €831.90
총 이자
I = N·A − P = 240·831.9 − 150 000 = €49 655.14
답
I = €49 655.14
3.NPV와 IRR
답: NPV = 3812 €
순현재가치: 모든 현금흐름을 요구 수익률 r로 오늘까지 할인한 뒤 더합니다: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. NPV > 0인 프로젝트는 r보다 많이 벌어 가치를 더합니다. 내부수익률(IRR)은 NPV = 0이 되는 이율입니다.
각 현금흐름의 현재 가치
CF0 = −60 000
CF1/(1 + 0.05)1 = 28 000/1.05 = 26 666.67
CF2/(1 + 0.05)2 = 20 000/1.103 = 18 140.59
CF3/(1 + 0.05)3 = 22 000/1.158 = 19 004.43
더하기
NPV = €3 811.68
답
NPV = €3 811.68
NPV가 양수이므로 이 프로젝트는 요구 수익률보다 많이 법니다.
4.NPV와 IRR
답: IRR = 11.55 %
순현재가치: 모든 현금흐름을 요구 수익률 r로 오늘까지 할인한 뒤 더합니다: NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ. NPV > 0인 프로젝트는 r보다 많이 벌어 가치를 더합니다. 내부수익률(IRR)은 NPV = 0이 되는 이율입니다.
IRR 범위 잡기
이율이 오르면 NPV가 내려가므로 IRR은 NPV가 양수인 이율과 음수인 이율 사이에 있습니다.
NPV(10%) = 413.22
NPV(15%) = −869.57
범위 좁히기
선형 보간으로 첫 추정치를 얻고, 이를 반복하면(또는 계산기의 IRR 기능을 쓰면) 정확한 이율을 얻습니다.
IRR ≈ 10 + 5·413.22/(413.22 − (−869.57)) = 11.61%
정확한 값: NPV(11.55%) = 0 → IRR = 11.55%
답
IRR = 11.55%
5.채권 가격과 수익률
답: P = 1179 €
채권 가격 결정: 채권 가격은 만기 수익률(YTM)로 할인한 현금흐름의 현재 가치입니다. 이자(쿠폰)는 연금을 이루고, 액면가는 만기에 상환됩니다. P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ. 수익률이 표면이자율보다 높으면 채권은 액면가보다 낮게 거래되고, 반대의 경우도 마찬가지입니다.
기간당
C = €35.00, i = 0.025, N = 24
이자의 현재 가치
€35.00·(1 − 0.5529)/0.025 = €625.97
액면가의 현재 가치
€1 000·0.5529 = €552.88
가격
P = €1 178.85
답
P = €1 178.85
수익률이 표면이자율보다 낮으므로 채권은 할증 발행(액면가 초과)됩니다.
6.채권 가격과 수익률
답: YTC = 4.579 %
채권 가격 결정: 채권 가격은 만기 수익률(YTM)로 할인한 현금흐름의 현재 가치입니다. 이자(쿠폰)는 연금을 이루고, 액면가는 만기에 상환됩니다. P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ. 수익률이 표면이자율보다 높으면 채권은 액면가보다 낮게 거래되고, 반대의 경우도 마찬가지입니다.
수익률 방정식
1119 = 60·(1 − (1 + y)−6)/y + 1060/(1 + y)6
수치적으로 풀기
y = 4%: €1 152.26
y = 5%: €1 095.53
YTC = 4.579%
답
YTC = 4.579%
만기 수익률은 4.496%입니다. 할증 채권의 투자자는 상환될 것으로 예상하므로, 더 낮은 수의 상환 수익률이 더 현실적입니다.
7.CAPM과 WACC
답: WACC = 8.68 %
자본 비용: CAPM은 주주가 요구하는 수익률을 줍니다: re = rf + β·(rm − rf). 가중평균자본비용은 자기자본과 부채를 시장가치로 가중합니다: WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T), V = E + D. 이자 비용은 세금 공제가 되므로 (1 − T)가 붙습니다.
자본 비용: CAPM은 주주가 요구하는 수익률을 줍니다: re = rf + β·(rm − rf). 가중평균자본비용은 자기자본과 부채를 시장가치로 가중합니다: WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T), V = E + D. 이자 비용은 세금 공제가 되므로 (1 − T)가 붙습니다.
기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.
기술통계: 평균은 합을 n으로 나눈 값이고, 중앙값은 정렬된 자료의 가운데 값입니다(n이 짝수면 가운데 두 값의 평균). 표본 표준편차는 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1)). z점수 z = (x − μ)/σ는 어떤 값이 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다.
표준화하기
z = (152 − 170)/15 = −1.2
답
z = −1.2
11.확률
답: P = 0.359
확률: 결과가 모두 같은 정도로 일어날 때 P(A) = 유리한 경우의 수/전체 경우의 수. 독립 사건은 곱합니다: P(A 그리고 B) = P(A)·P(B). 여사건이 자주 도움이 됩니다: P(적어도 하나) = 1 − P(하나도 없음). 이항분포: 성공 확률 p인 독립 시행 n번에서 P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ.
첫 번째와 두 번째 꺼내기
P = 8/13 · 7/12 = 56/156 = 0.359
답
P = 0.359
12.확률
답: E(G) = −0.3 €
이산 확률변수: 확률분포는 변수가 가질 수 있는 모든 값 x와 그 확률 p(x)를 나열합니다. 확률은 0과 1 사이이며 합이 1입니다. 기댓값(평균)은 E(X) = Σx·p(x)로, 장기적인 평균입니다. 분산은 Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²이고, 표준편차는 σ = √Var(X)입니다. 일차 변환 Y = aX + b에서는 E(Y) = a·E(X) + b, Var(Y) = a²·Var(X), σY = |a|·σX입니다. 상수를 더해도 퍼짐은 변하지 않습니다.
순 결과
G: 9 (p = 0.2), 27 (p = 0.01), −3 (p = 0.79)
기댓값
E(G) = 9·0.2 + 27·0.01 − 3·0.79 = −0.3 €
답
E(G) = −0.3 €
음수는 평균적으로 돈을 잃는다는 뜻입니다.
13.정규분포
답: P = 0.02385
정규 변수의 합과 차: X와 Y가 독립이고 정규분포를 따르면 X + Y와 X − Y도 정규분포를 따릅니다. 평균은 더하거나 뺍니다: E(X ± Y) = μX ± μY. 분산은 차일 때도 항상 더합니다: Var(X ± Y) = σX² + σY²이므로 σ = √(σX² + σY²)입니다. 표준편차를 직접 더해서는 안 됩니다. 같은 분포를 따르는 독립인 n개 항목의 합은 평균 n·μ, 표준편차 σ·√n입니다. 그다음 평소처럼 표준화하여 z = (x − 평균)/σ를 구하고 Φ(z)를 읽습니다.
합계의 분포
μT = 144 kg, σT = 0.8·√12 = 2.771 kg
표준화하기
z = (149.5 − 144)/2.771 = 1.98
확률
P = 1 − Φ(1.98) = 0.02385
답
P = 0.02385
14.정규분포
답: x = 434.2 h
정규분포: 값 x를 z점수 z = (x − μ)/σ로 바꾸면 평균에서 표준편차 몇 개만큼 떨어져 있는지 알 수 있습니다. z표(또는 Φ(z))는 z 왼쪽의 넓이, 즉 P(X < x)를 줍니다. 오른쪽 넓이는 1 − Φ(z)이고, 두 값 사이의 넓이는 두 넓이의 차입니다.
백분위수에 해당하는 z
Φ(z) = 0.05 → z = −1.645
다시 x로
x = 500 + −1.645·40 = 434.2 h
답
x = 434.2 h
15.신뢰구간
답: E = 7.25 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.
점추정값
x̄₁ − x̄₂ = 109 − 119.5 = −10.5
표준오차
SE = √(18²/80 + 17²/30) = 3.699
오차 한계
E = 1.96·3.699 = 7.25
답
E = 7.25 h
구간이 0을 포함하지 않으므로 두 평균은 유의하게 다릅니다.
16.신뢰구간
답: 상한 = 0.6788 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.
합동 표준 편차
sp² = (7·7² + 8·1.5²)/15 = 24.07
sp = 4.906
오차 한계
E = 1.753·4.906·√(1/8 + 1/9) = 4.179
구간
−3.5 ± 4.179 → [−7.679, 0.6788]
답
상한 = 0.6788 kg
17.가설 검정과 신뢰구간
답: t = 1.7
평균 검정: 검정통계량은 표본평균이 H₀에서 주장하는 값과 표준오차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다: σ를 알면 z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n), 표본에서 추정하면 t = (x̄ − μ₀)/(s/√n). 신뢰구간은 x̄ ± (임계값)·(표준오차)입니다.
표준오차
SE = 10/√25 = 10/5 = 2
검정통계량
t = (203.4 − 200)/2 = 1.7
답
t = 1.7
t0.025; df = 24 = 2.064
|t| < 2.064이므로 5% 수준(양측)에서 H₀를 기각하지 않습니다.
18.가설 검정과 신뢰구간
답: U = 203.4
평균 검정: 검정통계량은 표본평균이 H₀에서 주장하는 값과 표준오차 몇 개만큼 떨어져 있는지를 나타냅니다: σ를 알면 z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n), 표본에서 추정하면 t = (x̄ − μ₀)/(s/√n). 신뢰구간은 x̄ ± (임계값)·(표준오차)입니다.
오차 한계
E = 2.576·8/√16 = 5.152
구간 끝값
U = 198.2 + 5.152 = 203.4
답
U = 203.4
19.선형 회귀와 상관
답: r = 0.8795
최소제곱 회귀: 평균을 x̄, ȳ라 하고 Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)², Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ)라 하면, 직선 ŷ = a + b·x의 기울기는 b = Sxy/Sxx, 절편은 a = ȳ − b·x̄이므로 이 직선은 항상 (x̄, ȳ)를 지납니다. 피어슨 상관계수 r = Sxy/√(Sxx·Syy)는 −1과 1 사이에 있으며, r²은 y의 변동 중 직선으로 설명되는 비율입니다.
중심화한 합
Sxy = 1914 − 35·264/5 = 66
Sxx = 285 − 35²/5 = 40
Syy = 14080 − 264²/5 = 140.8
상관계수
r = 66/√(40·140.8) = 0.8795
답
r = 0.8795
20.선형 회귀와 상관
답: x = 12.08
최소제곱 회귀: 평균을 x̄, ȳ라 하고 Sxx = Σ(x − x̄)², Syy = Σ(y − ȳ)², Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ)라 하면, 직선 ŷ = a + b·x의 기울기는 b = Sxy/Sxx, 절편은 a = ȳ − b·x̄이므로 이 직선은 항상 (x̄, ȳ)를 지납니다. 피어슨 상관계수 r = Sxy/√(Sxx·Syy)는 −1과 1 사이에 있으며, r²은 y의 변동 중 직선으로 설명되는 비율입니다.
평균
x̄ = 48/6 = 8
ȳ = 434/6 = 72.33
제곱합과 곱의 합
Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 320
회귀직선
b = 320/70 = 4.571
a = 72.33 − 4.571·8 = 35.76
ŷ = 35.76 + 4.571·x
x 구하기
x = (91 − 35.76)/4.571 = 12.08
답
x = 12.08
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