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0123456€5 000FV = ?

你以名义年利率 3.6% 投资 €5 000,按季度复利。求 6 年后的投资价值 FV。

PV = €5 0003.6% / 4n = 6
FV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…288€300€300€300FV = ?

你在 24 年内每月月末存入 €300。账户年利率 3.6%,按月复利。期末共存了多少?求 FV。

A = €3003.6% / 12N = 288
FV = €
3.NPV 与 IRR中等
年01234−75 00027 00030 00036 00034 000

一项 €75 000 的投资在第 1 年至第 4 年年末带来以下现金流:€27 000, €30 000, €36 000, €34 000。资本成本为 15%。求净现值 NPV。

r = 15%CF0 = −75 000CF1 = 27 000CF2 = 30 000CF3 = 36 000CF4 = 34 000
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
年0123…8−10 0002 0002 0002 0002 000

一笔 €10 000 的投资在 8 年内每年年末回报 €2 000。求其内部收益率 IRR,以百分比表示。

C0 = €10 000CF = €2 000n = 8
IRR = %
5.债券定价与收益率中等
年0123…13€1 200C = ?C = ?C = ? + €1 000

一只面值为 €1 000 的债券在 13 年后到期,每年付息。到期收益率为 4% 时其售价为 €1 200。求票面利率 c,以百分比表示。

F = €1 000n = 13P = €1 200YTM = 4%
c = %
6.债券定价与收益率困难
年0123€1 045€40€40 + €1 000

一张面值为 €1 000、年票面利率为 4% 的债券 3 年后到期,售价为 €1 045。求其到期收益率 YTM,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 4%n = 3P = €1 045
YTM = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€2 000 000re​ = 12%债务€1 000 000rd​ = 3.5%T = 21%

某公司有价值 €2 000 000 的股权和价值 €1 000 000 的债务。其股权成本为 12%,税前债务成本为 3.5%,税率为 21%。求 WACC。

E = €2 000 000D = €1 000 000re = 12%rd = 3.5%T = 21%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益4 000 000 × €16.00D0​ = €1.50g = 5%债务€51 200 000rd​ = 3%T = 21%

一家公司有 4 000 000 股股票,股价为 €16.00;其股权账面价值为 €19 200 000。公司刚支付了每股 €1.50 的股利,股利每年增长 5%。其债务市场价值为 €51 200 000,税前成本为 3%。税率为 21%。用股利增长模型计算股权资本成本,求 WACC。

N = 4 000 000P0 = €16.00股权账面价值 = €19 200 000D0 = €1.50g = 5%D = €51 200 000rd = 3%T = 21%
WACC = %
9.描述统计中等
34363840424446485052

求数据的样本标准差 s:41, 34, 53, 34, 39, 47。

n = 6
s =
10.描述统计困难
z −2−1012

考试成绩服从正态分布,平均数为 170,标准差为 8。求成绩 158 的 z 分数 z。

μ = 170σ = 8x = 158
z =
11.概率中等
P(至少一个六点) = ??1?2每次掷出 P(六点) = 1/6

一颗均匀骰子掷 2 次。至少掷出一次六点的概率 P 是多少?

n = 2
P =
12.概率困难
xp(x)00.3510.320.35μ

X 的分布如图所示,Y = −2X + 4。求 Y 的标准差 σY。

x: 0, 1, 2p(x): 0.35, 0.3, 0.35Y = −2X + 4
σY =
13.正态分布中等
−3−2−10123z−z 与 z 之间的阴影面积 = 0.9146

拖动 z,使标准正态曲线下 −z 与 z 之间的阴影面积为 0.9146。求 z,保留两位小数。

A = 0.9146
z =
14.正态分布困难
10 g0X − Y?

1 号生产线产品的质量 X 与 2 号生产线产品的质量 Y相互独立且服从正态分布:X 的均值为 500 g,标准差为 8 g,Y 的均值为 490 g,标准差为 6 g。求 X 大于 Y 的概率 P。z 取两位小数。

μX = 500 g, σX = 8 gμY = 490 g, σY = 6 g
P =
15.置信区间中等
n = 9, s = 3.5LUx̄ = 26.5E = ?99%

一个包含 9 个个体的样本,均值为 26.5,标准差 s = 3.5。总体近似服从正态分布。 求均值的 99% 置信区间的误差范围 E。

n = 9x̄ = 26.5s = 3.599%t(8) = 3.355
E =
16.置信区间困难
μ₁ − μ₂, t(24) = 2.7970LUx̄₁ − x̄₂E = ?99%

对两种肥料进行试验。地块组 1:7 块地,平均产量 54 kg,标准差 4.5 kg。地块组 2:19 块地,均值 60 kg,标准差 7 kg。假设方差相等(合并 t,df = n₁ + n₂ − 2)。 求 μ₁ − μ₂ 的 99% 置信区间的误差范围 E。

n₁ = 7x̄₁ = 54s₁ = 4.5n₂ = 19x̄₂ = 60s₂ = 799%t(24) = 2.797
E = kg
17.假设检验与置信区间中等
−2.5712.571t = ?df = 5

6 名员工在培训课程前后各参加一次打字测试。记录每人的差值 d = 培训后 − 培训前(每分钟字数)。平均差值为 5.14,差值的标准差为 7.4。求 H₀: μd = 0 的配对检验统计量 t。

n = 6d̄ = 5.14sd = 7.4
t =
18.假设检验与置信区间困难
σ = 12, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 2.595%

样本至少要多大,才能使均值的 95% 置信区间的误差范围不超过 2.5?标准差为 12。求最小样本量 n。

σ = 12E = 2.595%
n =
19.线性回归与相关中等
xy1862206222792479268428101xy20256080100

表中给出 6 对观测值 x = 温度 (°C) 和 y = 冰淇淋销量。 求最小二乘直线的决定系数 r²。

n = 6
r² =
20.线性回归与相关困难
xy2841161682310291238xy51010203040ŷ = 33

表中给出 6 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。 x 取何值 x 时,直线预测 ŷ = 33?

n = 6ŷ = 33
x =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: FV = 6200 €

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 = 0.036000000000000004/4 = 0.009
N = m·n = 4·6 = 24

终值

FV = 5 000·(1 + 0.009)24 = 5 000·1.24 = €6 199.52

答案

FV = €6 199.52
2.货币的时间价值

答案: FV = 136957 €

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 = 0.036000000000000004/12 = 0.003
N = 12·24 = 288

存款的终值

FV = A·((1 + i)N − 1)/i = 300·(2.37 − 1)/0.003 = €136 956.55

答案

FV = €136 956.55

你自己存入了 €86 400;其余是利息。

3.NPV 与 IRR

答案: NPV = 14273 €

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。

各笔现金流的现值

CF0 = −75 000
CF1/(1 + 0.15)1 = 27 000/1.15 = 23 478.26
CF2/(1 + 0.15)2 = 30 000/1.322 = 22 684.31
CF3/(1 + 0.15)3 = 36 000/1.521 = 23 670.58
CF4/(1 + 0.15)4 = 34 000/1.749 = 19 439.61

相加

NPV = €14 272.77

答案

NPV = €14 272.77

NPV 为正,因此项目收益高于要求回报率。

4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 11.81 %

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 = 10 000/2 000 = 5

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 = 11%: 5.146
i = 12%: 4.968
IRR = 11.81%

答案

IRR = 11.81%
5.债券定价与收益率

答案: c = 6.003 %

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。

面值的现值

1000·(1 + 0.04)−13 = €600.57

票息

C = (1200 − 600.57)/9.986 = €60.03

票面利率

c = 60.03/1000 = 6.003%

答案

c = 6.003%
6.债券定价与收益率

答案: YTM = 2.427 %

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

€1 045 = €40·(1 − (1 + y)⁻³)/y + €1 000/(1 + y)³

数值求解

P(2%) = €1 057.68, P(3%) = €1 028.29
YTM = 2.427%

答案

YTM = 2.427%
7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 8.922 %

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 = €3 000 000, E/V = 0.6667, D/V = 0.3333

WACC

WACC = 0.6667·12% + 0.3333·3.5%·(1 − 0.21) = 8.922%

答案

WACC = 8.922%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 9.3 %

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 = 1.5·1.05 = €1.58
re = 1.575/16 + 0.05 = 14.84%

市场价值

E = 4 000 000·€16.00 = €64 000 000
V = €115 200 000, E/V = 0.5556, D/V = 0.4444

WACC

WACC = 0.5556·14.84% + 0.4444·3%·(1 − 0.21) = 9.3%

答案

WACC = 9.3%
9.描述统计

答案: s = 7.501

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 = 248/6 = 41.33

离差平方

Σ(x − x̄)² = (−0.3333)² + (−7.333)² + 11.67² + (−7.333)² + (−2.333)² + 5.667² = 281.3

标准差

s = √(281.3/5) = 7.501

答案

s = 7.501
10.描述统计

答案: z = −1.5

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 = (158 − 170)/8 = −1.5

答案

z = −1.5
11.概率

答案: P = 0.3056

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。

补事件

P(没有六点) = (5/6)2 = 0.6944
P = 1 − 0.6944 = 0.3056

答案

P = 0.3056
12.概率

答案: σY = 1.673

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。

X 的离散程度

μ = 1, Var(X) = 0.7, σX = 0.8367

线性变换

σY = |−2|·0.8367 = 1.673

答案

σY = 1.673

均值确实会改变:E(Y) = −2·1 + 4 = 2。

13.正态分布

答案: z = 1.72

由面积反求 z:Φ(z) 是 z 左侧的面积。对于左尾面积 A,在表中找出使 Φ(z) = A 的 z。右尾面积 A 意味着 Φ(z) = 1 − A。−z 与 z 之间的中间面积 A 使每个尾部剩下 (1 − A)/2,所以 Φ(z) = (1 + A)/2。对于数值 x,用 x = μ + zσ。

z 左侧的面积

Φ(z) = (1 + 0.9146)/2 = 0.9573

反向查 z 表

在表中找到 0.9573,读出 z。

z = 1.72

答案

z = 1.72
14.正态分布

答案: P = 0.8413

正态变量的和与差:若 X 和 Y 相互独立且服从正态分布,则 X + Y 与 X − Y 也服从正态分布。均值相加或相减:E(X ± Y) = μX ± μY。方差总是相加,差也是如此:Var(X ± Y) = σX² + σY²,所以 σ = √(σX² + σY²)。标准差从不直接相加。n 个独立同分布项的总和,均值为 n·μ,标准差为 σ·√n。然后照常标准化:z = (x − 均值)/σ,再查 Φ(z)。

差的分布

μ = 500 − 490 = 10 g, σ = 10 g

标准化

z = (0 − 10)/10 = −1

概率

P = 1 − Φ(−1) = 0.8413

答案

P = 0.8413
15.置信区间

答案: E = 3.914

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。

临界值

df = n − 1 = 8, t = 3.355

误差范围

E = 3.355·3.5/√9 = 3.914

答案

E = 3.914
16.置信区间

答案: E = 7.997 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.

合并标准差

sp² = (6·4.5² + 18·7²)/24 = 41.81
sp = 6.466

误差范围

E = 2.797·6.466·√(1/7 + 1/19) = 7.997

答案

E = 7.997 kg
17.假设检验与置信区间

答案: t = 1.701

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

平均差值的标准误

SE = 7.4/√6 = 3.021

检验统计量

t = 5.14/3.021 = 1.701

答案

t = 1.701

df = 5 时,双侧 5% 的临界值为 2.571;|t| 更小,所以不拒绝 H₀。

18.假设检验与置信区间

答案: n = 89

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 = (1.96·12/2.5)² = 88.51

向上取整

n = 89

答案

n = 89
19.线性回归与相关

答案: r² = 0.902

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 = 138/6 = 23
ȳ = 467/6 = 77.83

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 261
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1079

决定系数

r² = 261²/(70·1079) = 0.902

答案

r² = 0.902

y 的变异中约有 90.2% 可由该直线解释。

20.线性回归与相关

答案: x = 11.04

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 = 42/6 = 7
ȳ = 125/6 = 20.83

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 211

回归直线

b = 211/70 = 3.014
a = 20.83 − 3.014·7 = −0.2667
ŷ = −0.2667 + 3.014·x

解出 x

x = (33 − (−0.2667))/3.014 = 11.04

答案

x = 11.04

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