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…9PV = ?€12 000+1.5%+1.5%…r = 7.5%

一处房产预计明年获得 €12 000 的净租金。租金预计每年永久增长 1.5%。要求回报率为每年 7.5%。求该房产今天的价值 PV。

C1 = €12 000g = 1.5%r = 7.5%
PV = €
2.货币的时间价值困难
月01…156…300€150 000AB = ?A4.2% / 12

一笔 €150 000 的抵押贷款在 25 年内按月等额偿还,年利率 4.2%,按月复利。在第 13 年年末那次还款之后,还欠多少?求未偿余额 B。

P = €150 0004.2% / 12N = 300k = 156
B = €
3.NPV 与 IRR中等
年0123…9−400 00040 000+2%+2%…r = 11%, NPV = ?

一个项目今天需投入 €400 000。它在第一年年末产生 €40 000,之后现金流每年永久增长 2%。资本成本为 11%。求净现值 NPV。

C0 = €400 000CF1 = €40 000g = 2%r = 11%
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
年0123…8−80 00015 00015 00015 00015 000

一笔 €80 000 的投资在 8 年内每年年末回报 €15 000。求其内部收益率 IRR,以百分比表示。

C0 = €80 000CF = €15 000n = 8
IRR = %
5.债券定价与收益率中等
半年0123…20€35€35€35 + €1 000P = ?

一张面值为 €1 000 的债券,年票面利率为 7%,每半年付息一次,10 年后到期。到期收益率为每年 6%。 求该债券的价格 P。

F = €1 000票面利率 = 7%YTM = 6%n = 10
P = €
6.债券定价与收益率困难
年012345€935€30€30 + €1 000

一张面值为 €1 000、年票面利率为 3% 的债券 5 年后到期,售价为 €935。求其到期收益率 YTM,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 3%n = 5P = €935
YTM = %
7.CAPM 与 WACC中等
βr (%)SMLrf​ = 4%β = 1rm​ = ?β = 2re​ = 14%

一只贝塔为 2 的股票要求回报为 14%。无风险利率为 4%。CAPM 隐含的预期市场回报 rm 是多少?

β = 2re = 14%rf = 4%
rm = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益5 000 000 × €37.00β = 0.8rf​ = 2.5%, rm​ = 7%债务40 000 × €980rd​ = 4.5%T = 25%

某公司有5 000 000 股、每股 €37.00 的股票,以及 40 000 张、每张市价 €980 的债券。税前债务成本为 4.5%,税率为 25%。股票的 β 系数为 0.8,无风险利率为 2.5%,市场回报率为 7%。求 WACC。

β = 0.8rf = 2.5%rm = 7%rd = 4.5%T = 25%
WACC = %
9.描述统计中等
20253035404550

求数据的样本标准差 s:43, 23, 17, 31, 43, 51。

n = 6
s =
10.描述统计困难
z −2−1012

某量服从正态分布,平均数为 60,标准差为 12。数值低于 64.8 的比例 P 是多少?

μ = 60σ = 12x = 64.8
P =
11.概率中等
xp(x)100.2200.15300.3400.35μ = 28

对图中的分布,求 X 的方差 Var(X)。

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0.2, 0.15, 0.3, 0.35
Var(X) =
12.概率困难
n = 8, p = 0.4: P(X ≤ 1) = ?k012345678

测试 8 个元件,每个独立地以概率 0.4 失效。至多一个失效的概率 P 是多少?

n = 8p = 0.4
P =
13.正态分布中等
242.25251P = ?

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 251 g 之间的比例是多少?P 以小数表示。

μ = 250σ = 5x1 = 242.25x2 = 251
P =
14.正态分布困难
μ = 178x = ?5%

成年男性的身高服从正态分布,均值为 178 cm,标准差为 7 cm。求数值 x,使得有 5% 的数据低于它(第 5 百分位数)。

μ = 178σ = 7P = 5%
x = cm
15.置信区间中等
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?90%

比较两种手机型号的电池续航时间。型号 1:30 部手机,均值 90 h,已知标准差 18 h。型号 2:50 部手机,均值 102.5 h,已知标准差 19 h。 求 μ₁ − μ₂ 的 90% 置信区间的误差范围 E。

n₁ = 30x̄₁ = 90 hσ₁ = 18 hn₂ = 50x̄₂ = 102.5 hσ₂ = 19 h90%
E = h
16.置信区间困难
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0590%

事先对缺陷产品的比例一无所知。 必须检验多少件产品 n,才能使比例的 90% 置信区间的误差范围不超过 0.05?

p = 0.5E = 0.0590%
n =
17.假设检验与置信区间中等
t −1.9901.99

81 名学生的样本平均分为 77.27,样本标准差为 12。求 H₀: μ = 75 的检验统计量 t。

μ₀ = 75x̄ = 77.27s = 12n = 81
t =
18.假设检验与置信区间困难
z −2.57602.576

16 次测量的样本均值为 197.5。总体标准差为 4。求均值 99% 置信区间的上限 U。

x̄ = 197.5σ = 4n = 1699%
U =
19.线性回归与相关中等
xy151265365466576xy24506070

表中给出 5 对观测值 x = 学习小时数 和 y = 考试成绩。 求皮尔逊相关系数 r。

n = 5
r =
20.线性回归与相关困难
xy125222318418515611xy24610152025ŷ = 21

表中给出 6 对观测值 x = 车龄(年) 和 y = 价格 (k€)。 使用最小二乘直线 ŷ = a + b·x。 x 取何值 x 时,直线预测 ŷ = 21?

n = 6ŷ = 21
x =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: PV = 200000 €

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。

增长型永续年金

PV = C1/(r − g) = 12 000/(0.075 − 0.015) = 12 000/0.06 = €200 000.00

答案

PV = €200 000.00
2.货币的时间价值

答案: B = 91318 €

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。

月供

i = 0.0035, N = 300
A = 150 000·0.0035/(1 − (1 + 0.0035)−300) = €808.41

剩余还款的现值

尚欠的金额必须恰好由剩余的还款还清。

N − k = 300 − 156 = 144
B = 808.4·(1 − (1 + 0.0035)−144)/0.0035 = €91 318.11

答案

B = €91 318.11
3.NPV 与 IRR

答案: NPV = 44444 €

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 = 40 000/(0.11 − 0.02) = 444 444.44

NPV

NPV = 444 444.44 − 400 000 = €44 444.44

答案

NPV = €44 444.44

NPV 为正,因此项目收益高于要求回报率。

4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 10.01 %

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。

所需的年金系数

(1 − (1 + i)−8)/i = 80 000/15 000 = 5.333

求利率

利率升高时年金系数下降;先确定利率所在区间,再逐步缩小。

i = 10%: 5.335
i = 11%: 5.146
IRR = 10.01%

答案

IRR = 10.01%
5.债券定价与收益率

答案: P = 1074 €

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。

每期

C = €35.00, i = 0.03, N = 20

票息的现值

€35.00·(1 − 0.5537)/0.03 = €520.71

面值的现值

€1 000·0.5537 = €553.68

价格

P = €1 074.39

答案

P = €1 074.39

收益率低于票面利率,所以债券溢价出售。

6.债券定价与收益率

答案: YTM = 4.48 %

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

€935 = €30·(1 − (1 + y)⁻⁵)/y + €1 000/(1 + y)⁵

数值求解

P(4%) = €955.48, P(5%) = €913.41
YTM = 4.48%

答案

YTM = 4.48%
7.CAPM 与 WACC

答案: rm = 9 %

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)。

市场风险溢价

rm − rf = (14% − 4%)/2 = 5%

市场回报

rm = 4% + 5% = 9%

答案

rm = 9%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 5.624 %

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)。

市场价值

E = 5 000 000·€37.00 = €185 000 000
D = 40 000·€980 = €39 200 000

股权成本(CAPM)

re = 2.5% + 0.8·4.5% = 6.1%

权重

V = €224 200 000, E/V = 0.8252, D/V = 0.1748

WACC

WACC = 0.8252·6.1% + 0.1748·4.5%·(1 − 0.25) = 5.624%

答案

WACC = 5.624%
9.描述统计

答案: s = 13.17

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 = 208/6 = 34.67

离差平方

Σ(x − x̄)² = 8.333² + (−11.67)² + (−17.67)² + (−3.667)² + 8.333² + 16.33² = 867.3

标准差

s = √(867.3/5) = 13.17

答案

s = 13.17
10.描述统计

答案: P = 0.6554

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 = 0.4

标准正态分布表

Φ(0.4) = 0.6554
P = 0.6554

答案

P = 0.6554
11.概率

答案: Var(X) = 126

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。

平均数

μ = 10·0.2 + 20·0.15 + 30·0.3 + 40·0.35 = 28

平方的均值

E(X²) = 100·0.2 + 400·0.15 + 900·0.3 + 1600·0.35 = 910

方差

Var(X) = 910 − 28² = 126

答案

Var(X) = 126
12.概率

答案: P = 0.1064

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。

零个和一个失效

P(X = 0) = 0.68 = 0.0168
P(X = 1) = 8·0.4·0.67 = 0.08958

相加

P = 0.0168 + 0.08958 = 0.1064

答案

P = 0.1064
13.正态分布

答案: P = 0.5187

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 = (251 − 250)/5 = 0.2

中间面积

P = Φ(0.2) − Φ(−1.55) = 0.5793 − 0.06057 = 0.5187

答案

P = 0.5187
14.正态分布

答案: x = 166.5 cm

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) = 0.05 → z = −1.645

换算回 x

x = 178 + −1.645·7 = 166.49 cm

答案

x = 166.49 cm
15.置信区间

答案: E = 6.983 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.

点估计

x̄₁ − x̄₂ = 90 − 102.5 = −12.5

标准误

SE = √(18²/30 + 19²/50) = 4.245

误差范围

E = 1.645·4.245 = 6.983

答案

E = 6.983 h

区间不包含 0,所以两个均值有显著差异。

16.置信区间

答案: n = 271

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.

解出 n

n = 1.645²·0.5·0.5/0.05² = 270.6

向上取整

n = 271

答案

n = 271
17.假设检验与置信区间

答案: t = 1.702

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)。

标准误

SE = 12/√81 = 12/9 = 1.333

检验统计量

t = (77.27 − 75)/1.333 = 1.702

答案

t = 1.702
t0.025; df = 80 = 1.99

|t| < 1.99,所以在 5% 水平下不拒绝 H₀(双侧)。

18.假设检验与置信区间

答案: U = 200.1

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)。

误差范围

E = 2.576·4/√16 = 2.576

区间端点

U = 197.5 + 2.576 = 200.1

答案

U = 200.1
19.线性回归与相关

答案: r = 0.9055

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 = 15/5 = 3
ȳ = 323/5 = 64.6

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 51
Syy = Σ(y − ȳ)² = 317.2

相关系数

r = 51/√(10·317.2) = 0.9055

答案

r = 0.9055
20.线性回归与相关

答案: x = 2.41

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 = 21/6 = 3.5
ȳ = 109/6 = 18.17

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −45.5

回归直线

b = −45.5/17.5 = −2.6
a = 18.17 − (−2.6)·3.5 = 27.27
ŷ = 27.27 − 2.6·x

解出 x

x = (21 − 27.27)/(−2.6) = 2.41

答案

x = 2.41

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