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…10PV = ?€500€500€500€500

一份年金在每年年末支付 €500,共 10 年。年利率为 7%。求该年金的现值 PV。

A = €500i = 7%n = 10
PV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…300€200 000A?AAA

一笔 €200 000 的贷款在 25 年内以等额月供偿还。年利率 6%,按月复利。求月供 A。

P = €200 0006% / 12N = 300
A = €
3.NPV 与 IRR中等
年012345−40 00014 50014 50014 50014 50014 500

一个项目今天需投入 €40 000,在 5 年内每年年末回报 €14 500。资本成本为 8%。假设现金流在每年内均匀流入。求折现回收期 DPB,以年表示。

r = 8%CF0 = −40 000CF1 = 14 500CF2 = 14 500CF3 = 14 500CF4 = 14 500CF5 = 14 500
DPB = 年
4.NPV 与 IRR困难
年0123…10−200 00022 000+2%+2%+2%r = 12%, NPV = ?

一个项目今天需投入 €200 000。其现金流在第 1 年年末为 €22 000,之后每年增长 2%,直到第 10 年年末的最后一笔现金流。资本成本为 12%。求净现值 NPV。

C0 = €200 000CF1 = €22 000g = 2%n = 10r = 12%
NPV = €
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 3%)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 3.5% 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 = 3%n = 7y0 = 4%y1 = 3.5%
HPR = %
6.债券定价与收益率困难
年012345€900€60€60 + €1 000

一张面值为 €1 000、年票面利率为 6% 的债券 5 年后到期,售价为 €900。求其到期收益率 YTM,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 6%n = 5P = €900
YTM = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€3 000 000re​ = 14%债务€3 000 000rd​ = 3%T = 28%

某公司有价值 €3 000 000 的股权和价值 €3 000 000 的债务。其股权成本为 14%,税前债务成本为 3%,税率为 28%。求 WACC。

E = €3 000 000D = €3 000 000re = 14%rd = 3%T = 28%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益1 000 000 × €58.00D0​ = €2.90g = 2%债务€17 400 000rd​ = 4.5%T = 25%

一家公司有 1 000 000 股股票,股价为 €58.00;其股权账面价值为 €29 000 000。公司刚支付了每股 €2.90 的股利,股利每年增长 2%。其债务市场价值为 €17 400 000,税前成本为 4.5%。税率为 25%。用股利增长模型计算股权资本成本,求 WACC。

N = 1 000 000P0 = €58.00股权账面价值 = €29 000 000D0 = €2.90g = 2%D = €17 400 000rd = 4.5%T = 25%
WACC = %
9.描述统计中等
2025303540455055

求数据的样本标准差 s:31, 34, 58, 28, 20, 41, 38。

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 170,标准差为 10。数值低于 158 的比例 P 是多少?

μ = 170σ = 10x = 158
P =
11.概率中等
P(至少一个六点) = ??1?2?3每次掷出 P(六点) = 1/6

一颗均匀骰子掷 3 次。至少掷出一次六点的概率 P 是多少?

n = 3
P =
12.概率困难
n = 8, p = 0.25: P(X = 1) = ?k012345678

一份测试有 8 道选择题。一名靠猜的学生每题答对的概率为 0.25,相互独立。恰好答对 1 题的概率 P 是多少?

n = 8p = 0.25k = 1
P =
13.正态分布中等
245.25257.75P = ?

袋装重量服从正态分布,均值为 250 g,标准差为 5 g。介于 245.25 和 257.75 g 之间的比例是多少?P 以小数表示。

μ = 250σ = 5x1 = 245.25x2 = 257.75
P =
14.正态分布困难
0.02 mm0D − d?

孔径 D 服从均值 25.02 mm、标准差 0.02 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 = 25.02 mm, σ = 0.02 mm轴: μ = 25 mm, σ = 0.015 mm
P =
15.置信区间中等
x̄E₁ = 5.890%, n = 36x̄E₂ = ?95%, 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 5.8。 用同样的数据计算 95% 区间,其误差范围 E₂ 是多少?

90%n₁ = 36E₁ = 5.895%
E₂ =
16.置信区间困难
σ = 25, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0.595%

总体标准差为 25。样本量 n 至少要多大,才能使均值的 95% 置信区间的误差范围不超过 0.5?

σ = 25E = 0.595%
n =
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 10.42,差值的标准差为 6.9。求 H₀: μd = 0 的配对检验统计量 t。

n = 6d̄ = 10.42sd = 6.9
t =
18.假设检验与置信区间困难
−1.961.96z = ?

在一项试验中,接受治疗 A 的 300 名患者中有 45 人康复,接受治疗 B 的 300 名患者中有 21 人康复。用合并比例求 H₀: p₁ = p₂ 的检验统计量 z。

x₁ = 45n₁ = 300x₂ = 21n₂ = 300
z =
19.线性回归与相关中等
xy2541262082410321236xy510102030

表中给出 6 对观测值 x = 荷载 (kN) 和 y = 伸长量 (mm)。 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
xy34354375395811621367xy5105060x = 12

表中给出 6 对观测值 x = 广告支出 (k€) 和 y = 销售额 (k€)。 使用最小二乘直线 ŷ = a + b·x。 新得到一个观测值 (12, 61)。求其残差 e = y − ŷ。

n = 6(12, 61)
e =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: PV = 3512 €

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 − 0.5083)/0.07 = 7.024

现值

PV = 500·7.024 = €3 511.79

答案

PV = €3 511.79
2.货币的时间价值

答案: A = 1289 €

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 = 0.06/12 = 0.005
N = 12·25 = 300

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 = 0.224
A = 200 000·0.005/(1 − 0.224) = €1 288.60

答案

A = €1 288.60
3.NPV 与 IRR

答案: DPB = 3.247 年

回收期:累计现金流收回初始投资所需的时间。假定每年的现金在年内均匀流入,所以最后一段是一年中的一部分。简单回收期忽略货币的时间价值;折现回收期则使用折现后的现金流。

折现现金流和累计现金流

年份 1: 14 500/1.08 = 13 425.93 → Σ = 13 425.93
年份 2: 14 500/1.166 = 12 431.41 → Σ = 25 857.34
年份 3: 14 500/1.26 = 11 510.57 → Σ = 37 367.91
年份 4: 14 500/1.36 = 10 657.93 → Σ = 48 025.84

最后一年的分数

DPB = 3 + 2 632.09/10 657.93 = 3.247

答案

DPB = 3.247 年

折现回收期总是长于简单回收期(2.759 年)。

4.NPV 与 IRR

答案: NPV = −66346 €

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。

增长型年金的现值

((1.02)/(1.12))10 = 0.3925
PV = 22 000/(0.12 − 0.02)·(1 − 0.3925) = 133 653.61

NPV

NPV = 133 653.61 − 200 000 = −€66 346.39

答案

NPV = −€66 346.39

NPV 为负,因此项目收益低于要求回报率。

5.债券定价与收益率

答案: HPR = 6.742 %

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 = €30.00, i = 0.04, N = 7
€30.00·(1 − 0.7599)/0.04 + €1 000·0.7599 = €180.06 + €759.92 = €939.98

卖出价

C = €30.00, i = 0.035, N = 6
€30.00·(1 − 0.8135)/0.035 + €1 000·0.8135 = €159.86 + €813.50 = €973.36

持有期收益率

HPR = (30 + 973.36 − 939.98)/939.98 = 6.742%

答案

HPR = 6.742%
6.债券定价与收益率

答案: YTM = 8.54 %

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

€900 = €60·(1 − (1 + y)⁻⁵)/y + €1 000/(1 + y)⁵

数值求解

P(8%) = €920.15, P(9%) = €883.31
YTM = 8.54%

答案

YTM = 8.54%
7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 8.08 %

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 = €6 000 000, E/V = 0.5, D/V = 0.5

WACC

WACC = 0.5·14% + 0.5·3%·(1 − 0.28) = 8.08%

答案

WACC = 8.08%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 6.24 %

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 = 2.9·1.02 = €2.96
re = 2.958/58 + 0.02 = 7.1%

市场价值

E = 1 000 000·€58.00 = €58 000 000
V = €75 400 000, E/V = 0.7692, D/V = 0.2308

WACC

WACC = 0.7692·7.1% + 0.2308·4.5%·(1 − 0.25) = 6.24%

答案

WACC = 6.24%
9.描述统计

答案: s = 11.98

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 = 250/7 = 35.71

离差平方

Σ(x − x̄)² = (−4.714)² + (−1.714)² + 22.29² + (−7.714)² + (−15.71)² + 5.286² + 2.286² = 861.4

标准差

s = √(861.4/6) = 11.98

答案

s = 11.98
10.描述统计

答案: P = 0.1151

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 = −1.2

标准正态分布表

Φ(−1.2) = 0.1151
P = 0.1151

答案

P = 0.1151
11.概率

答案: P = 0.4213

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)3 = 0.5787
P = 1 − 0.5787 = 0.4213

答案

P = 0.4213
12.概率

答案: P = 0.267

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 = 1) = 8·0.251·0.757 = 8·0.25·0.1335 = 0.267

答案

P = 0.267
13.正态分布

答案: P = 0.7684

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 = (245.25 − 250)/5 = −0.95
z₂ = (257.75 − 250)/5 = 1.55

中间面积

P = Φ(1.55) − Φ(−0.95) = 0.9394 − 0.1711 = 0.7684

答案

P = 0.7684
14.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)。

差的分布

μ = 25.02 − 25 = 0.02 mm, σ = 0.025 mm

标准化

z = (0 − 0.02)/0.025 = −0.8

概率

P = 1 − Φ(−0.8) = 0.7881

答案

P = 0.7881
15.置信区间

答案: E₂ = 6.911

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 = (1.96/1.645)·√(36/36) = 1.191

新的误差范围

E₂ = 5.8·1.191 = 6.911

答案

E₂ = 6.911
16.置信区间

答案: n = 9604

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 = (1.96·25/0.5)² = 9604

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 9604

答案

n = 9604
17.假设检验与置信区间

答案: t = 3.699

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 = 6.9/√6 = 2.817

检验统计量

t = 10.42/2.817 = 3.699

答案

t = 3.699

df = 5 时,双侧 5% 的临界值为 2.571;|t| 更大,所以拒绝 H₀。

18.假设检验与置信区间

答案: z = 3.131

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.

样本比例

p̂₁ = 45/300 = 0.15
p̂₂ = 21/300 = 0.07
p̂ = 66/600 = 0.11

H₀ 下的标准误

SE = √(0.11·0.89·(1/300 + 1/300)) = 0.02555

检验统计量

z = (0.15 − 0.07)/0.02555 = 3.131

答案

z = 3.131

|z| > 1.96,所以在 5% 水平下拒绝 H₀(双侧)。

19.线性回归与相关

答案: r² = 0.9908

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 = 129/6 = 21.5

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 219
Syy = Σ(y − ȳ)² = 691.5

决定系数

r² = 219²/(70·691.5) = 0.9908

答案

r² = 0.9908

y 的变异中约有 99.08% 可由该直线解释。

20.线性回归与相关

答案: e = −3.733

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 = 48/6 = 8
ȳ = 326/6 = 54.33

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 182

回归直线

b = 182/70 = 2.6
a = 54.33 − 2.6·8 = 33.53
ŷ = 33.53 + 2.6·x

预测值

ŷ = 33.53 + 2.6·12 = 64.73

残差

e = 61 − 64.73 = −3.733

答案

e = −3.733

该点位于直线下方。

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