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。

新题目返回课程

在打印窗口中选择“另存为 PDF”,即可在设备上保存一份副本。

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…15€20 000FV = ?

你以每年 4% 的利率连续复利投资 €20 000。求 15 年后的价值 FV。

PV = €20 000r = 4%t = 15
FV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…48€20 000A?AAA

一笔 €20 000 的贷款在 4 年内以等额月供偿还。年利率 4.8%,按月复利。求月供 A。

P = €20 0004.8% / 12N = 48
A = €
3.NPV 与 IRR中等
年01234€40 000€1 000€1 000€1 000€1 000r = 10%, EAC = ?

一台机器今天花费 €40 000,使用 4 年,每年运行费用为 €1 000(每年年末支付)。资本成本为 10%。求其等值年成本 EAC。

C0 = €40 000M = €1 000n = 4r = 10%
EAC = €
4.NPV 与 IRR困难
年012345−40 00010 50010 50010 50010 50010 500

一笔 €40 000 的投资在 5 年内每年年末回报 €10 500。求其内部收益率 IRR,以百分比表示。

C0 = €40 000CF = €10 500n = 5
IRR = %
5.债券定价与收益率中等
半年0123…16€25€25€25 + €1 000P = ?

一张面值为 €1 000 的债券,年票面利率为 5%,每半年付息一次,8 年后到期。到期收益率为每年 8%。 求该债券的价格 P。

F = €1 000票面利率 = 5%YTM = 8%n = 8
P = €
6.债券定价与收益率困难
年01234€1 093€70€70€70 + €1 070

一只剩余期限为 14 年的债券(面值 €1 000,年票息 7%)售价 €1 093。发行人可在 4 年后以 €1 070 的赎回价格赎回。求赎回收益率 YTC,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 7%P = €1 093赎回价格 = €1 070赎回时间 4 年
YTC = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€8 000 000re​ = 11%债务€3 000 000rd​ = 5%T = 30%

某公司有价值 €8 000 000 的股权和价值 €3 000 000 的债务。其股权成本为 11%,税前债务成本为 5%,税率为 30%。求 WACC。

E = €8 000 000D = €3 000 000re = 11%rd = 5%T = 30%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
rf​ = 1%, rm​ − rf​ = 5.5%无债务所有者权益βU​ = 1.1D/E = 0.75所有者权益re​ = ?债务T = 28%

一家公司业务的无杠杆(资产)贝塔为 1.1。它计划采用 0.75 的负债权益比。税率为 28%,无风险利率为 1%,市场风险溢价为 5.5%。求新资本结构下的股权资本成本 re。

βU = 1.1D/E = 0.75T = 28%rf = 1%rm − rf = 5.5%
re = %
9.描述统计中等
152025303540455055

求数据的样本标准差 s:38, 55, 58, 37, 51, 15, 47。

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 5。数值高于 72 的比例 P 是多少?

μ = 70σ = 5x = 72
P =
11.概率中等
xp(x)00.0520.340.3560.3μ = 3.8

对图中的分布,求 X 的标准差 σ。

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.05, 0.3, 0.35, 0.3
σ =
12.概率困难
n = 9, p = 0.4: P(X = 3) = ?k0123456789

一份测试有 9 道选择题。一名靠猜的学生每题答对的概率为 0.4,相互独立。恰好答对 3 题的概率 P 是多少?

n = 9p = 0.4k = 3
P =
13.正态分布中等
6273P = ?

考试成绩服从正态分布,均值为 65 分,标准差为 10 分。介于 62 和 73 分 之间的比例是多少?P 以小数表示。

μ = 65σ = 10x1 = 62x2 = 73
P =
14.正态分布困难
0.04 mm0D − d?

孔径 D 服从均值 25.04 mm、标准差 0.015 mm 的正态分布。轴径 d 独立,服从均值 25 mm、标准差 0.015 mm 的正态分布。随机选取的一根轴在 D − d > 0 时能装入。求它能装入的概率 P。z 取两位小数。

孔: μ = 25.04 mm, σ = 0.015 mm轴: μ = 25 mm, σ = 0.015 mm
P =
15.置信区间中等
x̄E₁ = 3.290%, n = 36x̄E₂ = ?99%, n = 36

基于 36 个观测值且 σ 已知的均值 90% 置信区间,其误差范围为 3.2。 用同样的数据计算 99% 区间,其误差范围 E₂ 是多少?

90%n₁ = 36E₁ = 3.299%
E₂ =
16.置信区间困难
σ = 17, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 490%

总体标准差为 17。样本量 n 至少要多大,才能使均值的 90% 置信区间的误差范围不超过 4?

σ = 17E = 490%
n =
17.假设检验与置信区间中等
−2.2282.228t = ?df = 10

11 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 1.79,差值的标准差为 1.7。求 H₀: μd = 0 的配对检验统计量 t。

n = 11d̄ = 1.79sd = 1.7
t =
18.假设检验与置信区间困难
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 5α = 0.05βσ = 16, 功效 90%, n = ?

在 α = 0.05 下的单侧 z 检验,必须以 90% 的功效检测出均值 5 个单位的偏移。标准差为 16。求最小样本量 n。

α = 0.05功效 = 90%δ = 5σ = 16zα = 1.645zβ = 1.282
n =
19.线性回归与相关中等
xy2941662183010351244xy5102040

表中给出 6 对观测值 x = 荷载 (kN) 和 y = 伸长量 (mm)。 求皮尔逊相关系数 r。

n = 6
r =
20.线性回归与相关困难
xy234126148201023xy5101020ŷ = 17

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。 x 取何值 x 时,直线预测 ŷ = 17?

n = 5ŷ = 17
x =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: FV = 36442 €

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。

指数

r·t = 0.04·15 = 0.6
e0.6 = 1.822

终值

FV = 20 000·1.822 = €36 442.38

答案

FV = €36 442.38
2.货币的时间价值

答案: A = 458.8 €

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。

月利率和还款期数

i = 0.048/12 = 0.004
N = 12·4 = 48

每期还款

N 笔等额付款 A 的现值为 A·(1 − (1 + i)⁻ᴺ)/i。令其等于贷款额,解出 A。

(1 + i)−N = 0.8256
A = 20 000·0.004/(1 − 0.8256) = €458.78

答案

A = €458.78
3.NPV 与 IRR

答案: EAC = 13619 €

等值年成本:把所有成本的现值在寿命期内分摊为每年相等的金额(一份年金):EAC = PV·r/(1 − (1 + r)⁻ⁿ)。它可以用来比较寿命不同的机器。

年金系数

(1 − 1.1−4)/0.1 = 3.17

年化购置价格

40 000/3.17 = 12 618.83

EAC

EAC = 12 618.83 + 1 000 = €13 618.83

答案

EAC = €13 618.83
4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 9.807 %

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)−5)/i = 40 000/10 500 = 3.81

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 = 9%: 3.89
i = 10%: 3.791
IRR = 9.807%

答案

IRR = 9.807%
5.债券定价与收益率

答案: P = 825.2 €

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 = €25.00, i = 0.04, N = 16

票息的现值

€25.00·(1 − 0.5339)/0.04 = €291.31

面值的现值

€1 000·0.5339 = €533.91

价格

P = €825.22

答案

P = €825.22

收益率高于票面利率,所以债券折价出售。

6.债券定价与收益率

答案: YTC = 5.923 %

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

1093 = 70·(1 − (1 + y)−4)/y + 1070/(1 + y)4

数值求解

y = 5%: €1 128.51
y = 6%: €1 090.10
YTC = 5.923%

答案

YTC = 5.923%

到期收益率为 5.999%。溢价债券的投资者预期它会被赎回,所以较低的赎回收益率更符合实际。

7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 8.955 %

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 = €11 000 000, E/V = 0.7273, D/V = 0.2727

WACC

WACC = 0.7273·11% + 0.2727·5%·(1 − 0.3) = 8.955%

答案

WACC = 8.955%
8.CAPM 与 WACC

答案: re = 10.32 %

有杠杆贝塔(哈马达公式):负债使股权风险增大。βL = βU·(1 + (1 − T)·D/E),其中 βU 是无负债时业务的贝塔。要把贝塔转换到另一种资本结构,先去杠杆,再按新的 D/E 加杠杆。

有杠杆贝塔

βL = 1.1·(1 + 0.72·0.75) = 1.694

股权成本(CAPM)

re = 1% + 1.694·5.5% = 10.32%

答案

re = 10.32%
9.描述统计

答案: s = 14.69

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 = 301/7 = 43

离差平方

Σ(x − x̄)² = (−5)² + 12² + 15² + (−6)² + 8² + (−28)² + 4² = 1294

标准差

s = √(1294/6) = 14.69

答案

s = 14.69
10.描述统计

答案: P = 0.3446

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 = 1 − 0.6554 = 0.3446

答案

P = 0.3446
11.概率

答案: σ = 1.778

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 = 0·0.05 + 2·0.3 + 4·0.35 + 6·0.3 = 3.8

平方的均值

E(X²) = 0·0.05 + 4·0.3 + 16·0.35 + 36·0.3 = 17.6

方差

Var(X) = 17.6 − 3.8² = 3.16
σ = √3.16 = 1.778

答案

σ = 1.778
12.概率

答案: P = 0.2508

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。

二项分布公式

P(X = 3) = 84·0.43·0.66 = 84·0.064·0.04666 = 0.2508

答案

P = 0.2508
13.正态分布

答案: P = 0.4061

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 = (62 − 65)/10 = −0.3
z₂ = (73 − 65)/10 = 0.8

中间面积

P = Φ(0.8) − Φ(−0.3) = 0.7881 − 0.3821 = 0.4061

答案

P = 0.4061
14.正态分布

答案: P = 0.9706

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 = 25.04 − 25 = 0.04 mm, σ = 0.02121 mm

标准化

z = (0 − 0.04)/0.02121 = −1.89

概率

P = 1 − Φ(−1.89) = 0.9706

答案

P = 0.9706
15.置信区间

答案: E₂ = 5.011

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

误差范围之比

E₂/E₁ = (2.576/1.645)·√(36/36) = 1.566

新的误差范围

E₂ = 3.2·1.566 = 5.011

答案

E₂ = 5.011
16.置信区间

答案: n = 49

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 = (1.645·17/4)² = 48.88

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 49

答案

n = 49
17.假设检验与置信区间

答案: t = 3.492

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 = 1.7/√11 = 0.5126

检验统计量

t = 1.79/0.5126 = 3.492

答案

t = 3.492

df = 10 时,双侧 5% 的临界值为 2.228;|t| 更大,所以拒绝 H₀。

18.假设检验与置信区间

答案: n = 88

检验的样本量:在水平 α 下的单侧 z 检验中,要以功效 1 − β 检测出真实偏移 δ,标准误必须满足 δ = (z_α + z_β)·σ/√n,所以 n = ((z_α + z_β)·σ/δ)²,向上取整。

解出 n

n = ((1.645 + 1.282)·16/5)² = 87.73

向上取整

n = 88

答案

n = 88
19.线性回归与相关

答案: r = 0.9969

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 = 155/6 = 25.83

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 241
Syy = Σ(y − ȳ)² = 834.8

相关系数

r = 241/√(70·834.8) = 0.9969

答案

r = 0.9969
20.线性回归与相关

答案: x = 7.083

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 = 72/5 = 14.4

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 96

回归直线

b = 96/40 = 2.4
a = 14.4 − 2.4·6 = 0
ŷ = 0 + 2.4·x

解出 x

x = (17 − 0)/2.4 = 7.083

答案

x = 7.083

本内容为独立练习材料。ExamProblems 与该考试的主办机构没有隶属关系,也未获其认可,考试名称仅用于描述内容。 CFA® and Chartered Financial Analyst® 是 CFA Institute 的商标,该机构与 ExamProblems 无关,不为其背书,也不保证其准确性。

ExamProblems · examproblems.com/courses/cfa-level-1-quant-and-fixed-income