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…16PV = ?€3 000€3 000€3 000€3 000

一份年金在每年年末支付 €3 000,共 16 年。年利率为 7%。求该年金的现值 PV。

A = €3 000i = 7%n = 16
PV = €
2.货币的时间价值困难
年0123…19€6 000€6 000€6 000FV = ?

你在每年年初存入 €6 000,共 19 年,第一笔今天存入。账户年利率为 4%。第 19 年年末账户里有多少钱?求 FV。

A = €6 000i = 4%n = 19
FV = €
3.NPV 与 IRR中等
年012345−50 00010 00010 00010 00010 00015 000

一台机器今天花费 €50 000。它在 5 年内每年年末产生 €10 000,之后可以以 €5 000 出售。资本成本为 12%。求净现值 NPV。

C0 = €50 000CF = €10 000S = €5 000n = 5r = 12%
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
年0123−50 00019 00033 50020 000

某项目投入 €50 000,在第 1 年至第 3 年年末每年回收 €19 000, €33 500, €20 000。求其内部收益率 IRR(百分数)。

CF0 = −50 000CF1 = 19 000CF2 = 33 500CF3 = 20 000
IRR = %
5.债券定价与收益率中等
半年0123…22€30€30€30 + €1 000P = ?

一张面值为 €1 000 的债券,年票面利率为 6%,每半年付息一次,11 年后到期。到期收益率为每年 2.5%。 求该债券的价格 P。

F = €1 000票面利率 = 6%YTM = 2.5%n = 11
P = €
6.债券定价与收益率困难
年01234567€870€60€60 + €1 000

一张面值为 €1 000、年票面利率为 6% 的债券 7 年后到期,售价为 €870。求其到期收益率 YTM,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 6%n = 7P = €870
YTM = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€2 000 000re​ = 9%债务€3 000 000rd​ = 3%T = 25%

某公司有价值 €2 000 000 的股权和价值 €3 000 000 的债务。其股权成本为 9%,税前债务成本为 3%,税率为 25%。求 WACC。

E = €2 000 000D = €3 000 000re = 9%rd = 3%T = 25%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益5 000 000 × €20.50β = 1.2rf​ = 3.5%, rm​ = 7.5%债务40 000 × €1 020rd​ = 3%T = 28%

某公司有5 000 000 股、每股 €20.50 的股票,以及 40 000 张、每张市价 €1 020 的债券。税前债务成本为 3%,税率为 28%。股票的 β 系数为 1.2,无风险利率为 3.5%,市场回报率为 7.5%。求 WACC。

β = 1.2rf = 3.5%rm = 7.5%rd = 3%T = 28%
WACC = %
9.描述统计中等
20253035404550

求数据的样本标准差 s:16, 50, 31, 47, 24。

n = 5
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 60,标准差为 8。求成绩 53.6 的 z 分数 z。

μ = 60σ = 8x = 53.6
z =
11.概率中等
P(至少一个六点) = ??1?2?3?4?5每次掷出 P(六点) = 1/6

一颗均匀骰子掷 5 次。至少掷出一次六点的概率 P 是多少?

n = 5
P =
12.概率困难
xp(x)00.120.2540.3560.3μ

X 的分布如图所示,Y = 0.5X + 20。求 Y 的标准差 σY。

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.1, 0.25, 0.35, 0.3Y = 0.5X + 20
σY =
13.正态分布中等
200 g204 gT = X₁ + … + X₅?

螺栓的质量相互独立,服从均值 40 g、标准差 1.2 g 的正态分布。求其中 5 个的总质量低于 204 g 的概率 P。z 取两位小数。

μ = 40 gσ = 1.2 gn = 5< 204 g
P =
14.正态分布困难
235240245250255260265g顶部 5%

袋装重量 服从正态分布,均值为 250 g,标准差为 5 g。拖动截断值,使阴影的前 5% 位于其右侧。求截断值 x。

μ = 250 gσ = 5 g5%
x = g
15.置信区间中等
n = 30, s = 11.5LU = ?x̄ = 114E90%

一个包含 30 个个体的样本,均值为 114,标准差 s = 11.5。总体近似服从正态分布。 求均值的 90% 置信区间的上限。

n = 30x̄ = 114s = 11.590%t(29) = 1.699
上限 =
16.置信区间困难
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0499%

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 99% 置信区间的误差范围不超过 0.04?

p = 0.5E = 0.0499%
n =
17.假设检验与置信区间中等
−1.341.34p = ?

据称某总体的均值为 250;已知总体标准差为 15。一个含 100 个观测值的随机样本均值为 247.99。检验 H₀: μ = 250 对 H₁: μ ≠ 250。求 p 值 p。

μ₀ = 250σ = 15n = 100x̄ = 247.99H₁: μ ≠ μ₀
p =
18.假设检验与置信区间困难
μ₀x̄c

在 α = 0.10 下,用容量为 25 的样本对 H₀: μ = 80 与 H₁: μ < 80 进行单侧 z 检验;已知标准差为 12.5。实际上均值为 76.5。 求第二类错误的概率 β,以百分比表示。

μ₀ = 80μ = 76.5σ = 12.5n = 25α = 0.10
β = %
19.线性回归与相关中等
xy14731792201182312726151xy152025100150

表中给出 5 对观测值 x = 温度 (°C) 和 y = 冰淇淋销量。 求皮尔逊相关系数 r。

n = 5
r =
20.线性回归与相关困难
xy185020562268247426792885xy20256080ŷ = 70

表中给出 6 对观测值 x = 温度 (°C) 和 y = 冰淇淋销量。 使用最小二乘直线 ŷ = a + b·x。 x 取何值 x 时,直线预测 ŷ = 70?

n = 6ŷ = 70
x =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: PV = 28340 €

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。

年金系数

(1 − (1 + i)−n)/i = (1 − 0.3387)/0.07 = 9.447

现值

PV = 3 000·9.447 = €28 339.95

答案

PV = €28 339.95
2.货币的时间价值

答案: FV = 172668 €

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。

普通年金系数

((1 + 0.04)19 − 1)/0.04 = 27.67

先付年金

每笔存款都多投资一年。

FV = 6 000·27.67·1.04 = €172 668.47

答案

FV = €172 668.47
3.NPV 与 IRR

答案: NPV = −11115 €

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。

每年现金流的现值

10 000·3.605 = 36 047.76

残值的现值

5 000/1.762 = 2 837.13

NPV

NPV = −50 000 + 36 047.76 + 2 837.13 = −€11 115.10

答案

NPV = −€11 115.10
4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 20.84 %

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(20%) = 671.30
NPV(25%) = −3 120.00

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 ≈ 20 + 5·671.30/(671.30 − (−3 120.00)) = 20.89%
精确: NPV(20.84%) = 0 → IRR = 20.84%

答案

IRR = 20.84%
5.债券定价与收益率

答案: P = 1335 €

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 = €30.00, i = 0.0125, N = 22

票息的现值

€30.00·(1 − 0.7609)/0.0125 = €573.92

面值的现值

€1 000·0.7609 = €760.87

价格

P = €1 334.78

答案

P = €1 334.78

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 = 8.544 %

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

€870 = €60·(1 − (1 + y)⁻⁷)/y + €1 000/(1 + y)⁷

数值求解

P(8%) = €895.87, P(9%) = €849.01
YTM = 8.544%

答案

YTM = 8.544%
7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 4.95 %

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 = €5 000 000, E/V = 0.4, D/V = 0.6

WACC

WACC = 0.4·9% + 0.6·3%·(1 − 0.25) = 4.95%

答案

WACC = 4.95%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 6.552 %

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·€20.50 = €102 500 000
D = 40 000·€1 020 = €40 800 000

股权成本(CAPM)

re = 3.5% + 1.2·4% = 8.3%

权重

V = €143 300 000, E/V = 0.7153, D/V = 0.2847

WACC

WACC = 0.7153·8.3% + 0.2847·3%·(1 − 0.28) = 6.552%

答案

WACC = 6.552%
9.描述统计

答案: s = 14.64

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 = 168/5 = 33.6

离差平方

Σ(x − x̄)² = (−17.6)² + 16.4² + (−2.6)² + 13.4² + (−9.6)² = 857.2

标准差

s = √(857.2/4) = 14.64

答案

s = 14.64
10.描述统计

答案: z = −0.8

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 = (53.6 − 60)/8 = −0.8

答案

z = −0.8
11.概率

答案: P = 0.5981

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)5 = 0.4019
P = 1 − 0.4019 = 0.5981

答案

P = 0.5981
12.概率

答案: σY = 0.9631

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 = 3.7, Var(X) = 3.71, σX = 1.926

线性变换

σY = |0.5|·1.926 = 0.9631

答案

σY = 0.9631

均值确实会改变:E(Y) = 0.5·3.7 + 20 = 21.85。

13.正态分布

答案: P = 0.9319

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)。

总和的分布

μT = 200 g, σT = 1.2·√5 = 2.683 g

标准化

z = (204 − 200)/2.683 = 1.49

概率

P = Φ(1.49) = 0.9319

答案

P = 0.9319
14.正态分布

答案: x = 258.2 g

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。

左侧的面积

Φ(z) = 0.95

由表得到的 z

z ≈ 1.64

回到原来的单位

x = 250 + 1.64·5 = 258.2 g

答案

x = 258.2 g
15.置信区间

答案: 上限 = 117.6

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 = 29, t = 1.699

误差范围

E = 1.699·11.5/√30 = 3.567

区间

114 ± 3.567 → [110.4, 117.6]

答案

上限 = 117.6
16.置信区间

答案: n = 1037

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 = 2.576²·0.5·0.5/0.04² = 1037

向上取整

n = 1037

答案

n = 1037
17.假设检验与置信区间

答案: p = 0.1802

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 = 15/√100 = 1.5
z = (247.99 − 250)/1.5 = −1.34

尾部面积

Φ(1.34) = 0.9099
1 − Φ(1.34) = 0.0901

p 值

p = 2·0.0901 = 0.1802

答案

p = 0.1802

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: β = 45.3 %

检验功效:功效 = 1 − β,是 H₀ 为假时拒绝 H₀ 的概率。由 μ₀ 和 z_α 求出临界值 x̄c,再用真实均值计算落在 x̄c 以外的概率:z = (x̄c − μ)/(σ/√n)。

临界样本均值

SE = 12.5/√25 = 2.5
x̄c = 80 − 1.282·2.5 = 76.8

真实均值下的 z

z = (76.8 − 76.5)/2.5 = 0.118

第二类错误

功效 = P(Z < 0.118) = 54.7%
β = 100% − 54.7% = 45.3%

答案

β = 45.3%
19.线性回归与相关

答案: r = 0.9926

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 = 100/5 = 20
ȳ = 561/5 = 112.2

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 573
Syy = Σ(y − ȳ)² = 3703

相关系数

r = 573/√(90·3703) = 0.9926

答案

r = 0.9926
20.线性回归与相关

答案: x = 23.37

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 = 412/6 = 68.67

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 250

回归直线

b = 250/70 = 3.571
a = 68.67 − 3.571·23 = −13.48
ŷ = −13.48 + 3.571·x

解出 x

x = (70 − (−13.48))/3.571 = 23.37

答案

x = 23.37

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