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01234PV = ?€40 000

你在 4 年后需要 €40 000。某账户年利率 3.6%,按季度复利。今天需要存入多少?求现值 PV。

FV = €40 0003.6% / 4n = 4
PV = €
2.货币的时间价值困难
年0123…16€5 000€5 000€5 000FV = ?

你在每年年初存入 €5 000,共 16 年,第一笔今天存入。账户年利率为 5%。第 16 年年末账户里有多少钱?求 FV。

A = €5 000i = 5%n = 16
FV = €
3.NPV 与 IRR中等
年012345−100 00026 00026 00026 00026 00041 000

一台机器今天花费 €100 000。它在 5 年内每年年末产生 €26 000,之后可以以 €15 000 出售。资本成本为 12%。求净现值 NPV。

C0 = €100 000CF = €26 000S = €15 000n = 5r = 12%
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
年012−10 0007 5006 000

某项目投入 €10 000,在第 1 年至第 2 年年末每年回收 €7 500, €6 000。求其内部收益率 IRR(百分数)。

CF0 = −10 000CF1 = 7 500CF2 = 6 000
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 8%)到期收益率为 4% 时买入。一年后,刚收到第一笔票息,你在到期收益率为 4.5% 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 = 8%n = 7y0 = 4%y1 = 4.5%
HPR = %
6.债券定价与收益率困难

一只债券的交易价格为 €1 045,到期收益率为 3%(按年复利),麦考利久期为 8.5 年。如果收益率上升 50 个基点,用修正久期估计新价格 P。

P0 = €1 045y = 3%D = 8.5Δy = +50 bp
P = €
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€10 000 000re​ = 14%债务€5 000 000rd​ = 4%T = 25.8%

某公司有价值 €10 000 000 的股权和价值 €5 000 000 的债务。其股权成本为 14%,税前债务成本为 4%,税率为 25.8%。求 WACC。

E = €10 000 000D = €5 000 000re = 14%rd = 4%T = 25.8%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益1 000 000 × €30.00β = 0.6rf​ = 4%, rm​ = 8.5%债务5 000 × €1 000rd​ = 5%T = 21%

某公司有1 000 000 股、每股 €30.00 的股票,以及 5 000 张、每张市价 €1 000 的债券。税前债务成本为 5%,税率为 21%。股票的 β 系数为 0.6,无风险利率为 4%,市场回报率为 8.5%。求 WACC。

β = 0.6rf = 4%rm = 8.5%rd = 5%T = 21%
WACC = %
9.描述统计中等
444648505254565860

求数据的样本标准差 s:58, 60, 44, 49, 51。

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 100,标准差为 10。求成绩 106 的 z 分数 z。

μ = 100σ = 10x = 106
z =
11.概率中等
xp(x)10.2520.2530.340.2μ = 2.45

对图中的分布,求 X 的方差 Var(X)。

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.25, 0.25, 0.3, 0.2
Var(X) =
12.概率困难
n = 11, p = 0.6: P(X ≤ 1) = ?k01234567891011

测试 11 个元件,每个独立地以概率 0.6 失效。至多一个失效的概率 P 是多少?

n = 11p = 0.6
P =
13.正态分布中等
105 s99.9 sX + Y?

X 服从均值 60 s、标准差 5 s 的正态分布;Y 独立,服从均值 45 s、标准差 4 s 的正态分布。求 X + Y 大于 99.9 s 的概率 P。z 取两位小数。

μX = 60, σX = 5μY = 45, σY = 4X + Y > 99.9 s
P =
14.正态分布困难
μ = 500x = ?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 5% 的数据低于它(第 5 百分位数)。

μ = 500σ = 40P = 5%
x = h
15.置信区间中等
n = 9, s = 17.5LU = ?x̄ = 49.5E95%

一个包含 9 个个体的样本,均值为 49.5,标准差 s = 17.5。总体近似服从正态分布。 求均值的 95% 置信区间的上限。

n = 9x̄ = 49.5s = 17.595%t(8) = 2.306
上限 =
16.置信区间困难
σ = 13, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 399%

总体标准差为 13。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 3?

σ = 13E = 399%
n =
17.假设检验与置信区间中等
2.3p = ?

据称某总体的均值为 50;已知总体标准差为 7.5。一个含 25 个观测值的随机样本均值为 53.45。检验 H₀: μ = 50 对 H₁: μ > 50。求 p 值 p。

μ₀ = 50σ = 7.5n = 25x̄ = 53.45H₁: μ > μ₀
p =
18.假设检验与置信区间困难
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 4α = 0.01βσ = 28, 功效 90%, n = ?

在 α = 0.01 下的单侧 z 检验,必须以 90% 的功效检测出均值 4 个单位的偏移。标准差为 28。求最小样本量 n。

α = 0.01功效 = 90%δ = 4σ = 28zα = 2.326zβ = 1.282
n =
19.线性回归与相关中等
xy15471864218024952799xy1520256080100

表中给出 5 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 = 5
r² =
20.线性回归与相关困难
xy157717941998211142312525137xy15202580100120140x = 16

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。 新得到一个观测值 (16, 82)。求其残差 e = y − ŷ。

n = 6(16, 82)
e =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: PV = 34658 €

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 = 0.036000000000000004/4 = 0.009
N = 4·4 = 16

现值

PV = FV/(1 + i)N = 40 000/1.154 = €34 657.83

答案

PV = €34 657.83
2.货币的时间价值

答案: FV = 124202 €

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 + 0.05)16 − 1)/0.05 = 23.66

先付年金

每笔存款都多投资一年。

FV = 5 000·23.66·1.05 = €124 201.83

答案

FV = €124 201.83
3.NPV 与 IRR

答案: NPV = 2236 €

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

26 000·3.605 = 93 724.18

残值的现值

15 000/1.762 = 8 511.40

NPV

NPV = −100 000 + 93 724.18 + 8 511.40 = €2 235.58

答案

NPV = €2 235.58
4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 23.56 %

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%) = 416.67
NPV(25%) = −160.00

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 + 5·416.67/(416.67 − (−160.00)) = 23.61%
精确: NPV(23.56%) = 0 → IRR = 23.56%

答案

IRR = 23.56%
5.债券定价与收益率

答案: HPR = 1.649 %

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 = €80.00, i = 0.04, N = 7
€80.00·(1 − 0.7599)/0.04 + €1 000·0.7599 = €480.16 + €759.92 = €1 240.08

卖出价

C = €80.00, i = 0.045, N = 6
€80.00·(1 − 0.7679)/0.045 + €1 000·0.7679 = €412.63 + €767.90 = €1 180.53

持有期收益率

HPR = (80 + 1 180.53 − 1 240.08)/1 240.08 = 1.649%

答案

HPR = 1.649%
6.债券定价与收益率

答案: P = 1002 €

久期:麦考利久期是债券支付各笔现金流的加权平均时间,以各笔现金流的现值为权重:D = Σ t·PVₜ/P。修正久期 D/(1 + y) 用于估计收益率小幅变化时价格变化的百分比:%ΔP ≈ −Dmod·Δy。

修正久期

Dmod = 8.5/1.03 = 8.252

估计的价格变化

%ΔP ≈ −8.252·(0.005) = −4.126%
P ≈ 1045·(1 − 0.04126) = €1 001.88

答案

P = €1 001.88

久期是线性估计;收益率变化较大时,凸性会使实际价格略高一些。

7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 10.32 %

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 = €15 000 000, E/V = 0.6667, D/V = 0.3333

WACC

WACC = 0.6667·14% + 0.3333·4%·(1 − 0.258) = 10.32%

答案

WACC = 10.32%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 6.307 %

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 = 1 000 000·€30.00 = €30 000 000
D = 5 000·€1 000 = €5 000 000

股权成本(CAPM)

re = 4% + 0.6·4.5% = 6.7%

权重

V = €35 000 000, E/V = 0.8571, D/V = 0.1429

WACC

WACC = 0.8571·6.7% + 0.1429·5%·(1 − 0.21) = 6.307%

答案

WACC = 6.307%
9.描述统计

答案: s = 6.58

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 = 262/5 = 52.4

离差平方

Σ(x − x̄)² = 5.6² + 7.6² + (−8.4)² + (−3.4)² + (−1.4)² = 173.2

标准差

s = √(173.2/4) = 6.58

答案

s = 6.58
10.描述统计

答案: z = 0.6

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 = (106 − 100)/10 = 0.6

答案

z = 0.6
11.概率

答案: Var(X) = 1.147

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 = 1·0.25 + 2·0.25 + 3·0.3 + 4·0.2 = 2.45

平方的均值

E(X²) = 1·0.25 + 4·0.25 + 9·0.3 + 16·0.2 = 7.15

方差

Var(X) = 7.15 − 2.45² = 1.147

答案

Var(X) = 1.147
12.概率

答案: P = 0.000734

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) = 0.411 = 4.194 × 10⁻⁵
P(X = 1) = 11·0.6·0.410 = 0.0006921

相加

P = 4.194 × 10⁻⁵ + 0.0006921 = 0.000734

答案

P = 0.000734
13.正态分布

答案: P = 0.7881

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)。

和的分布

μ = 105 s, σ = √(5² + 4²) = 6.403 s

标准化

z = (99.9 − 105)/6.403 = −0.8

上尾

P = 1 − Φ(−0.8) = 1 − 0.2119 = 0.7881

答案

P = 0.7881
14.正态分布

答案: x = 434.2 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) = 0.05 → z = −1.645

换算回 x

x = 500 + −1.645·40 = 434.2 h

答案

x = 434.2 h
15.置信区间

答案: 上限 = 62.95

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 = 2.306

误差范围

E = 2.306·17.5/√9 = 13.45

区间

49.5 ± 13.45 → [36.05, 62.95]

答案

上限 = 62.95
16.置信区间

答案: n = 125

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 = (2.576·13/3)² = 124.6

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 125

答案

n = 125
17.假设检验与置信区间

答案: p = 0.01072

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 = 7.5/√25 = 1.5
z = (53.45 − 50)/1.5 = 2.3

尾部面积

Φ(2.3) = 0.9893
1 − Φ(2.3) = 0.0107

p 值

p = 0.01072

答案

p = 0.01072

p ≤ 0.05,所以在 5% 水平下拒绝 H₀。

18.假设检验与置信区间

答案: n = 638

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 = ((2.326 + 1.282)·28/4)² = 637.9

向上取整

n = 638

答案

n = 638
19.线性回归与相关

答案: r² = 0.9663

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 = 105/5 = 21
ȳ = 385/5 = 77

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 90
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 405
Syy = Σ(y − ȳ)² = 1886

决定系数

r² = 405²/(90·1886) = 0.9663

答案

r² = 0.9663

y 的变异中约有 96.63% 可由该直线解释。

20.线性回归与相关

答案: e = −2.129

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 = 120/6 = 20
ȳ = 645/6 = 107.5

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 409

回归直线

b = 409/70 = 5.843
a = 107.5 − 5.843·20 = −9.357
ŷ = −9.357 + 5.843·x

预测值

ŷ = −9.357 + 5.843·16 = 84.13

残差

e = 82 − 84.13 = −2.129

答案

e = −2.129

该点位于直线下方。

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