CFA Level I 定量方法与固定收益练习:速成包

公式表、每个专题的关键方法步骤和 20 道练习题,完整解答附在最后。

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1公式与方法

货币的时间价值

终值
FV = PV·(1 + i)n
现值
PV = FV/(1 + i)n
每年多个计息期
i = r/m, N = m·n
年金现值
PV = PMT·[1 − (1 + i)−n]/i
年金终值
FV = PMT·[(1 + i)n − 1]/i

方法

  1. 画出时间轴,标出每笔现金流及其发生时间。
  2. 利率要与计息期匹配:按月付款用月利率。
  3. 单笔金额用 FV = PV·(1 + i)ⁿ,等额付款用年金公式。
  4. 检查答案的符号和数量级。

NPV 与 IRR

净现值
NPV = −C0 + Σ CFt/(1 + r)t
等额现金流
NPV = −C0 + CF·[1 − (1 + r)−n]/r
内部收益率
使 NPV = 0 的 r
决策
NPV > 0(或 IRR > 要求收益率)时接受

方法

  1. 列出所有现金流及其年份;第 0 年的投资为负。
  2. 对每笔现金流折现:CFt/(1 + r)t。
  3. 求和得到 NPV。为正表示项目收益率高于 r。
  4. 求 IRR 时,用试算或插值找出使 NPV 为零的利率。

债券定价与收益率

债券价格
P = C·(1 − (1 + y)−n)/y + F/(1 + y)n
半年付息
C/2、y/2 和 2n 期
当期收益率
C/P
价格与收益率
收益率上升 → 价格下降

方法

  1. 求每期票息和每期收益率。
  2. 价格 = 票息的现值(年金)+ 面值的现值。
  3. 半年付息时,票息减半、收益率减半、期数加倍。
  4. 检验:若收益率高于票面利率,价格低于面值。

CAPM 与 WACC

CAPM
re = rf + β·(rm − rf)
WACC
E/V·re + D/V·rd·(1 − T)
企业价值
V = E + D

描述统计

平均数
x̄ = Σx/n
样本标准差
s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))
中位数
排序后数据的中间值
z 分数
z = (x − μ)/σ
正态分布
68% 落在 ±1σ 内,95% 落在 ±2σ 内

概率

补事件
P(not A) = 1 − P(A)
加法公式
P(A ∪ B) = P(A) + P(B) − P(A ∩ B)
独立事件
P(A ∩ B) = P(A)·P(B)
条件概率
P(A|B) = P(A ∩ B)/P(B)
二项分布
P(X = k) = C(n,k)·pk(1 − p)n−k

正态分布

z 分数
z = (x − μ)/σ
小于 x
P(X < x) = Φ(z)
大于 x
P(X > x) = 1 − Φ(z)
介于两者之间
Φ(z2) − Φ(z1)
百分位数
x = μ + z·σ

方法

  1. 把数值换算为 z 分数:z = (x − μ)/σ。
  2. 查 Φ(z),即 z 左侧的面积。
  3. 右侧面积用 1 − Φ(z);区间面积用两个左侧面积相减。
  4. 求百分位数时反向计算:先由面积求 z,再求 x = μ + z·σ。

置信区间

σ 已知
x̄ ± z·σ/√n
σ 未知
x̄ ± t·s/√n, df = n − 1
临界 z 值
90%: 1.645, 95%: 1.96, 99%: 2.576
样本量
n = (z·σ/E)², rounded up

方法

  1. 在 z(已知总体 σ)和 t(只有样本 s,自由度为 n − 1)之间作出选择。
  2. 求该置信水平下的临界值。
  3. 误差限:E = 临界值 × 标准差/√n。
  4. 区间:x̄ ± E。

假设检验与置信区间

均值的 z 检验
z = (x̄ − μ0)/(σ/√n)
均值的 t 检验
t = (x̄ − μ0)/(s/√n), df = n − 1
5% 双侧
若 |z| > 1.96 则拒绝 H0
置信区间
x̄ ± z·σ/√n

方法

  1. 写出 H₀ 和 H₁,并确定是单侧检验还是双侧检验。
  2. 计算检验统计量:(x̄ − μ₀)/(σ/√n),或者用 s 和 t。
  3. 与临界值比较,或求出 p 值。
  4. 若统计量超出临界值(p 小于 α),则拒绝 H₀,并用文字写出结论。

线性回归与相关

平方和
Sxx = Σ(x − x̄)² = Σx² − (Σx)²/n, Sxy = Σxy − ΣxΣy/n
斜率
b = Sxy/Sxx
截距
a = ȳ − b·x̄
相关系数
r = Sxy/√(SxxSyy)
残差
e = y − ŷ

2练习题

1.货币的时间价值中等
年0123…10€12 000FV = ?

你以名义年利率 5% 投资 €12 000,按月复利。求 10 年后的投资价值 FV。

PV = €12 0005% / 12n = 10
FV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…180A?AA€10 000

你希望在 15 年后得到 €10 000。你在每月月末把相同的金额存入一个年利率 3%、按月复利的账户。求每月存款额 A。

FV = €10 0003% / 12N = 180
A = €
3.NPV 与 IRR中等
年0123…9−200 00023 000+3%+3%…r = 12%, NPV = ?

一个项目今天需投入 €200 000。它在第一年年末产生 €23 000,之后现金流每年永久增长 3%。资本成本为 12%。求净现值 NPV。

C0 = €200 000CF1 = €23 000g = 3%r = 12%
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
年012−20 00013 00013 000

某项目投入 €20 000,在第 1 年至第 2 年年末每年回收 €13 000, €13 000。求其内部收益率 IRR(百分数)。

CF0 = −20 000CF1 = 13 000CF2 = 13 000
IRR = %
5.债券定价与收益率中等

你在一只剩余期限为 7 年的债券(面值 €1 000,年票息 2%)到期收益率为 5.5% 时买入。一年后,刚收到第一笔票息,你在到期收益率为 6% 时把它卖出。求你的持有期收益率 HPR,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 2%n = 7y0 = 5.5%y1 = 6%
HPR = %
6.债券定价与收益率困难
年01234567€890€40€40 + €1 000

一张面值为 €1 000、年票面利率为 4% 的债券 7 年后到期,售价为 €890。求其到期收益率 YTM,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 4%n = 7P = €890
YTM = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€3 000 000re​ = 9%债务€4 000 000rd​ = 7%T = 25.8%

某公司有价值 €3 000 000 的股权和价值 €4 000 000 的债务。其股权成本为 9%,税前债务成本为 7%,税率为 25.8%。求 WACC。

E = €3 000 000D = €4 000 000re = 9%rd = 7%T = 25.8%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益5 000 000 × €26.00D0​ = €1.20g = 2%债务€65 000 000rd​ = 3%T = 25.8%

一家公司有 5 000 000 股股票,股价为 €26.00;其股权账面价值为 €65 000 000。公司刚支付了每股 €1.20 的股利,股利每年增长 2%。其债务市场价值为 €65 000 000,税前成本为 3%。税率为 25.8%。用股利增长模型计算股权资本成本,求 WACC。

N = 5 000 000P0 = €26.00股权账面价值 = €65 000 000D0 = €1.20g = 2%D = €65 000 000rd = 3%T = 25.8%
WACC = %
9.描述统计中等
2025303540455055

求数据的样本标准差 s:51, 46, 27, 57, 37, 18, 59。

n = 7
s =
10.描述统计困难
z −2−1012

某量服从正态分布,平均数为 70,标准差为 8。数值低于 62 的比例 P 是多少?

μ = 70σ = 8x = 62
P =
11.概率中等
红球: 4蓝球: 7

袋中有 4 个红球和 7 个蓝球。不放回地依次摸出两个球。两个都是红球的概率 P 是多少?

4 / 7
P =
12.概率困难
€p(x)−100.7400.254900.05

一局游戏的参与费用为 €10。你以概率 0.25 赢得 €50,以概率 0.05 赢得 €500;其余情况什么也赢不到。赌注不退还。求每局的期望净收益 E(G)。

赌注 = €10€50: p = 0.25€500: p = 0.05
E(G) = €
13.正态分布中等
242.25257.75P = ?

袋装重量服从正态分布,均值为 250 g,标准差为 5 g。介于 242.25 和 257.75 g 之间的比例是多少?P 以小数表示。

μ = 250σ = 5x1 = 242.25x2 = 257.75
P =
14.正态分布困难
μ = 500x = ?97.5%

电池寿命服从正态分布,均值为 500 h,标准差为 40 h。求数值 x,使得有 97.5% 的数据低于它(第 97.5 百分位数)。

μ = 500σ = 40P = 97.5%
x = h
15.置信区间中等
n = 16, sd​ = 6.10LU = ?d̄ = 10E99%

测量 16 名患者治疗前后的血压。差值 d = 治疗前 − 治疗后 (mmHg) 的均值为 10,标准差为 6.1。 求平均差值的 99% 置信区间的上限。

n = 16d̄ = 10sd = 6.199%t(15) = 2.947
上限 = mmHg
16.置信区间困难
σ = 39, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 499%

总体标准差为 39。样本量 n 至少要多大,才能使均值的 99% 置信区间的误差范围不超过 4?

σ = 39E = 499%
n =
17.假设检验与置信区间中等
1.34p = ?

据称某总体的均值为 100;已知总体标准差为 16。一个含 64 个观测值的随机样本均值为 102.68。检验 H₀: μ = 100 对 H₁: μ > 100。求 p 值 p。

μ₀ = 100σ = 16n = 64x̄ = 102.68H₁: μ > μ₀
p =
18.假设检验与置信区间困难
σ = 8, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 1.599%

样本至少要多大,才能使均值的 99% 置信区间的误差范围不超过 1.5?标准差为 8。求最小样本量 n。

σ = 8E = 1.599%
n =
19.线性回归与相关中等
xy25496118161019xy5105101520

表中给出 5 对观测值 x = 荷载 (kN) 和 y = 伸长量 (mm)。 求最小二乘直线的决定系数 r²。

n = 5
r² =
20.线性回归与相关困难
xy26486158151023xy5101020x = 5

表中给出 5 对观测值 x = 荷载 (kN) 和 y = 伸长量 (mm)。 使用最小二乘直线 ŷ = a + b·x。 新得到一个观测值 (5, 13)。求其残差 e = y − ŷ。

n = 5(5, 13)
e =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: FV = 19764 €

货币的时间价值:今天的钱比日后同样数额的钱更值钱,因为它能赚取利息。每期利率为 i 时,金额按 FV = PV·(1 + i)n 增长。一系列等额付款(年金)的价值是把每笔付款加起来,由此得到年金公式。

利率和期数

i = r/m = 0.05/12 = 0.004167
N = m·n = 12·10 = 120

终值

FV = 12 000·(1 + 0.004167)120 = 12 000·1.647 = €19 764.11

答案

FV = €19 764.11
2.货币的时间价值

答案: A = 44.06 €

货币的时间价值:今天的钱比日后同样数额的钱更值钱,因为它能赚取利息。每期利率为 i 时,金额按 FV = PV·(1 + i)n 增长。一系列等额付款(年金)的价值是把每笔付款加起来,由此得到年金公式。

月利率和存款次数

i = 0.03/12 = 0.0025
N = 12·15 = 180

存款额

A = FV·i/((1 + i)N − 1) = 10 000·0.0025/(1.567 − 1) = €44.06

答案

A = €44.06
3.NPV 与 IRR

答案: NPV = 55556 €

净现值:以要求回报率 r 把每笔现金流折现到今天,然后相加:NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ。NPV > 0 的项目收益高于 r,创造价值。内部收益率(IRR)是使 NPV = 0 的利率。

现金流的价值

PV = 23 000/(0.12 − 0.03) = 255 555.56

NPV

NPV = 255 555.56 − 200 000 = €55 555.56

答案

NPV = €55 555.56

NPV 为正,因此项目收益高于要求回报率。

4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 19.43 %

净现值:以要求回报率 r 把每笔现金流折现到今天,然后相加:NPV = Σ CFₜ/(1 + r)ᵗ。NPV > 0 的项目收益高于 r,创造价值。内部收益率(IRR)是使 NPV = 0 的利率。

夹逼 IRR

利率上升时 NPV 下降,所以 IRR 介于 NPV 为正的利率和 NPV 为负的利率之间。

NPV(15%) = 1 134.22
NPV(20%) = −138.89

缩小范围

线性插值给出初步估计;反复插值(或使用计算器的 IRR 功能)可得到精确利率。

IRR ≈ 15 + 5·1 134.22/(1 134.22 − (−138.89)) = 19.45%
精确: NPV(19.43%) = 0 → IRR = 19.43%

答案

IRR = 19.43%
5.债券定价与收益率

答案: HPR = 2.773 %

债券定价:债券价格是其现金流按到期收益率(YTM)折现后的现值:各期票息构成一笔年金,面值在到期时偿还。P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ。收益率高于票面利率时,债券以低于面值的价格交易;反之则高于面值。

买入价

C = €20.00, i = 0.055, N = 7
€20.00·(1 − 0.6874)/0.055 + €1 000·0.6874 = €113.66 + €687.44 = €801.10

卖出价

C = €20.00, i = 0.06, N = 6
€20.00·(1 − 0.705)/0.06 + €1 000·0.705 = €98.35 + €704.96 = €803.31

持有期收益率

HPR = (20 + 803.31 − 801.10)/801.10 = 2.773%

答案

HPR = 2.773%
6.债券定价与收益率

答案: YTM = 5.968 %

债券定价:债券价格是其现金流按到期收益率(YTM)折现后的现值:各期票息构成一笔年金,面值在到期时偿还。P = C·(1 − (1 + y)⁻ⁿ)/y + F/(1 + y)ⁿ。收益率高于票面利率时,债券以低于面值的价格交易;反之则高于面值。

收益率方程

€890 = €40·(1 − (1 + y)⁻⁷)/y + €1 000/(1 + y)⁷

数值求解

P(5%) = €942.14, P(6%) = €888.35
YTM = 5.968%

答案

YTM = 5.968%
7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 6.825 %

资本成本:CAPM 给出股东要求的回报率:re = rf + β·(rm − rf)。加权平均资本成本按市场价值对股权和债务加权:WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T),其中 V = E + D。利息可在税前扣除,因此有 (1 − T)。

权重

V = €7 000 000, E/V = 0.4286, D/V = 0.5714

WACC

WACC = 0.4286·9% + 0.5714·7%·(1 − 0.258) = 6.825%

答案

WACC = 6.825%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 5.214 %

资本成本:CAPM 给出股东要求的回报率:re = rf + β·(rm − rf)。加权平均资本成本按市场价值对股权和债务加权:WACC = E/V·re + D/V·rd·(1 − T),其中 V = E + D。利息可在税前扣除,因此有 (1 − T)。

股权成本

D1 = 1.2·1.02 = €1.22
re = 1.224/26 + 0.02 = 6.708%

市场价值

E = 5 000 000·€26.00 = €130 000 000
V = €195 000 000, E/V = 0.6667, D/V = 0.3333

WACC

WACC = 0.6667·6.708% + 0.3333·3%·(1 − 0.258) = 5.214%

答案

WACC = 5.214%
9.描述统计

答案: s = 15.48

描述统计:平均数是总和除以 n;中位数是排序后数据的中间值(n 为偶数时取中间两个数的平均)。样本标准差 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z 分数 z = (x − μ)/σ 表示某个值离平均数多少个标准差。

平均数

x̄ = 295/7 = 42.14

离差平方

Σ(x − x̄)² = 8.857² + 3.857² + (−15.14)² + 14.86² + (−5.143)² + (−24.14)² + 16.86² = 1437

标准差

s = √(1437/6) = 15.48

答案

s = 15.48
10.描述统计

答案: P = 0.1587

描述统计:平均数是总和除以 n;中位数是排序后数据的中间值(n 为偶数时取中间两个数的平均)。样本标准差 s = √(Σ(x − x̄)²/(n − 1))。z 分数 z = (x − μ)/σ 表示某个值离平均数多少个标准差。

标准化

z = −1

标准正态分布表

Φ(−1) = 0.1587
P = 0.1587

答案

P = 0.1587
11.概率

答案: P = 0.1091

概率:在等可能结果下,P(A) = 有利结果数/总数。独立事件相乘:P(A 且 B) = P(A)·P(B)。补事件常常有用:P(至少一个) = 1 − P(一个都没有)。二项分布:在 n 次独立试验中,成功概率为 p,P(X = k) = C(n, k)·pᵏ·(1 − p)ⁿ⁻ᵏ。

第一次和第二次摸球

P = 4/11 · 3/10 = 12/110 = 0.1091

答案

P = 0.1091
12.概率

答案: E(G) = 27.5 €

离散随机变量:概率分布列出变量能取的每个值 x 及其概率 p(x);概率介于 0 和 1 之间,且总和为 1。期望值(均值)是 E(X) = Σx·p(x),即长期平均值。方差为 Var(X) = Σ(x − μ)²·p(x) = E(X²) − μ²,标准差为 σ = √Var(X)。对线性变换 Y = aX + b:E(Y) = a·E(X) + b,Var(Y) = a²·Var(X),σY = |a|·σX;加上常数不会改变离散程度。

净结果

G: 40 (p = 0.25), 490 (p = 0.05), −10 (p = 0.7)

期望值

E(G) = 40·0.25 + 490·0.05 − 10·0.7 = 27.5 €

答案

E(G) = 27.5 €

正值表示平均而言你会赢钱。

13.正态分布

答案: P = 0.8789

正态分布:把数值 x 换算成 z 分数 z = (x − μ)/σ,它表示离均值有多少个标准差。z 表(或 Φ(z))给出 z 左侧的面积,即 P(X < x)。右侧面积为 1 − Φ(z),两个值之间的面积等于它们左侧面积之差。

z 分数

z₁ = (242.25 − 250)/5 = −1.55
z₂ = (257.75 − 250)/5 = 1.55

中间面积

P = Φ(1.55) − Φ(−1.55) = 0.9394 − 0.06057 = 0.8789

答案

P = 0.8789
14.正态分布

答案: x = 578.4 h

正态分布:把数值 x 换算成 z 分数 z = (x − μ)/σ,它表示离均值有多少个标准差。z 表(或 Φ(z))给出 z 左侧的面积,即 P(X < x)。右侧面积为 1 − Φ(z),两个值之间的面积等于它们左侧面积之差。

该百分位数对应的 z

Φ(z) = 0.975 → z = 1.96

换算回 x

x = 500 + 1.96·40 = 578.4 h

答案

x = 578.4 h
15.置信区间

答案: 上限 = 14.49 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.

临界值

df = 15, t = 2.947

误差范围

E = 2.947·6.1/√16 = 4.494

区间

10 ± 4.494 → [5.506, 14.49]

答案

上限 = 14.49 mmHg
16.置信区间

答案: n = 631

均值的置信区间:x̄ ± 误差范围。总体 σ 已知时,误差范围为 z·σ/√n;只有样本标准差 s 时,用自由度为 n − 1 的 t:t·s/√n。临界值:z = 1.645(90%)、1.96(95%)、2.576(99%)。要使误差范围不超过 E,需要 n ≥ (z·σ/E)²,并向上取整。

解出 n

n = (2.576·39/4)² = 630.8

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 631

答案

n = 631
17.假设检验与置信区间

答案: p = 0.09012

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.

检验统计量

SE = σ/√n = 16/√64 = 2
z = (102.68 − 100)/2 = 1.34

尾部面积

Φ(1.34) = 0.9099
1 − Φ(1.34) = 0.0901

p 值

p = 0.09012

答案

p = 0.09012

p > 0.05,所以在 5% 水平下不拒绝 H₀。

18.假设检验与置信区间

答案: n = 189

均值检验:检验统计量衡量样本均值离 H₀ 所声称的值有多少个标准误:σ 已知时 z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n),由样本估计时 t = (x̄ − μ₀)/(s/√n)。置信区间为 x̄ ±(临界值)·(标准误)。

解出 n

n = (2.576·8/1.5)² = 188.8

向上取整

n = 189

答案

n = 189
19.线性回归与相关

答案: r² = 0.9879

最小二乘回归:设 x̄ 和 ȳ 为均值,Sxx = Σ(x − x̄)²,Syy = Σ(y − ȳ)²,Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ),则直线 ŷ = a + b·x 的斜率 b = Sxy/Sxx,截距 a = ȳ − b·x̄,因此它总是通过 (x̄, ȳ)。皮尔逊相关系数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) 介于 −1 与 1 之间;r² 是 y 的变异中能被该直线解释的比例。

均值

x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 60/5 = 12

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 70
Syy = Σ(y − ȳ)² = 124

决定系数

r² = 70²/(40·124) = 0.9879

答案

r² = 0.9879

y 的变异中约有 98.79% 可由该直线解释。

20.线性回归与相关

答案: e = 1.65

最小二乘回归:设 x̄ 和 ȳ 为均值,Sxx = Σ(x − x̄)²,Syy = Σ(y − ȳ)²,Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ),则直线 ŷ = a + b·x 的斜率 b = Sxy/Sxx,截距 a = ȳ − b·x̄,因此它总是通过 (x̄, ȳ)。皮尔逊相关系数 r = Sxy/√(Sxx·Syy) 介于 −1 与 1 之间;r² 是 y 的变异中能被该直线解释的比例。

均值

x̄ = 30/5 = 6
ȳ = 67/5 = 13.4

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 82

回归直线

b = 82/40 = 2.05
a = 13.4 − 2.05·6 = 1.1
ŷ = 1.1 + 2.05·x

预测值

ŷ = 1.1 + 2.05·5 = 11.35

残差

e = 13 − 11.35 = 1.65

答案

e = 1.65

该点位于直线上方。

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