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012345€3 000FV = ?

你以名义年利率 4.8% 投资 €3 000,按季度复利。求 5 年后的投资价值 FV。

PV = €3 0004.8% / 4n = 5
FV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…N = ?€8 000€200€200€200€2005.4% / 12

你以每年 5.4% 的利率借入 €8 000,按月复利,每月月末偿还 €200。需要多少个月才能还清贷款(最后一笔还款可以较少)?给出还款次数 N。

P = €8 000A = €2005.4% / 12
N = 次还款
3.NPV 与 IRR中等
年0123−30 0007 0009 0009 000

一项 €30 000 的投资在第 1 年至第 3 年年末带来以下现金流:€7 000, €9 000, €9 000。资本成本为 9%。求净现值 NPV。

r = 9%CF0 = −30 000CF1 = 7 000CF2 = 9 000CF3 = 9 000
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
年0123…9−80 00015 50015 50015 50015 500

一笔 €80 000 的投资在 9 年内每年年末回报 €15 500。求其内部收益率 IRR,以百分比表示。

C0 = €80 000CF = €15 500n = 9
IRR = %
5.债券定价与收益率中等
年0123…9P€70€70€70 + €1 000

一只面值为 €1 000 的债券每年支付 7% 的票息,9 年后到期。其到期收益率从 8% 变为 8.5%。债券价格变化多少 ΔP?

F = €1 000票面利率 = 7%n = 9y1 = 8%y2 = 8.5%
ΔP = €
6.债券定价与收益率困难
年0123456P€70€70€70 + €1 000

一只面值为 €1 000 的债券每年支付 7% 的票息,6 年后到期。到期收益率为 8%。求麦考利久期 D,以年表示。

F = €1 000票面利率 = 7%n = 6YTM = 8%
D = 年
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€3 000 000re​ = 13%债务€6 000 000rd​ = 5%T = 21%

某公司有价值 €3 000 000 的股权和价值 €6 000 000 的债务。其股权成本为 13%,税前债务成本为 5%,税率为 21%。求 WACC。

E = €3 000 000D = €6 000 000re = 13%rd = 5%T = 21%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益4 000 000 × €58.00β = 0.9rf​ = 3%, rm​ = 8%债务20 000 × €1 020rd​ = 3.5%T = 20%

某公司有4 000 000 股、每股 €58.00 的股票,以及 20 000 张、每张市价 €1 020 的债券。税前债务成本为 3.5%,税率为 20%。股票的 β 系数为 0.9,无风险利率为 3%,市场回报率为 8%。求 WACC。

β = 0.9rf = 3%rm = 8%rd = 3.5%T = 20%
WACC = %
9.描述统计中等
2025303540

求数据的样本标准差 s:40, 29, 27, 28, 18, 35。

n = 6
s =
10.描述统计困难
z −2−1012

某量服从正态分布,平均数为 60,标准差为 10。数值低于 45 的比例 P 是多少?

μ = 60σ = 10x = 45
P =
11.概率中等
P(至少一个六点) = ??1?2?3?4?5?6?7每次掷出 P(六点) = 1/6

一颗均匀骰子掷 7 次。至少掷出一次六点的概率 P 是多少?

n = 7
P =
12.概率困难
xp(x)00.3510.320.35μ

X 的分布如图所示,Y = −2X + 20。求 Y 的标准差 σY。

x: 0, 1, 2p(x): 0.35, 0.3, 0.35Y = −2X + 20
σY =
13.正态分布中等
750 g754.9 gX + Y?

X 服从均值 250 g、标准差 4 g 的正态分布;Y 独立,服从均值 500 g、标准差 9 g 的正态分布。求 X + Y 大于 754.9 g 的概率 P。z 取两位小数。

μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 754.9 g
P =
14.正态分布困难
μ = 178x = ?95%

成年男性的身高服从正态分布,均值为 178 cm,标准差为 7 cm。求数值 x,使得有 95% 的数据低于它(第 95 百分位数)。

μ = 178σ = 7P = 95%
x = cm
15.置信区间中等
μ₁ − μ₂0LU = ?x̄₁ − x̄₂E95%

比较两种手机型号的电池续航时间。型号 1:40 部手机,均值 138 h,已知标准差 12 h。型号 2:30 部手机,均值 135 h,已知标准差 11 h。 求 μ₁ − μ₂ 的 95% 置信区间的上限。

n₁ = 40x̄₁ = 138 hσ₁ = 12 hn₂ = 30x̄₂ = 135 hσ₂ = 11 h95%
上限 = h
16.置信区间困难
σ = 28, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0.599%

总体标准差为 28。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 0.5?

σ = 28E = 0.599%
n =
17.假设检验与置信区间中等
t −2.13102.131

16 名学生的样本平均分为 58.5,样本标准差为 20。求 H₀: μ = 50 的检验统计量 t。

μ₀ = 50x̄ = 58.5s = 20n = 16
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 120 名患者中有 42 人康复,接受治疗 B 的 100 名患者中有 28 人康复。用合并比例求 H₀: p₁ = p₂ 的检验统计量 z。

x₁ = 42n₁ = 120x₂ = 28n₂ = 100
z =
19.线性回归与相关中等
xy343445554660762866xy4685060

表中给出 6 对观测值 x = 学习小时数 和 y = 考试成绩。 已给出它们的各项和。由这些和求皮尔逊相关系数 r。

n = 6Σx = 33Σy = 330Σx² = 199Σy² = 18590Σxy = 1901
r =
20.线性回归与相关困难
xy127222323420515xy24152025x = 4.5

表中给出 5 对观测值 x = 车龄(年) 和 y = 价格 (k€)。 使用最小二乘直线 ŷ = a + b·x。 预测 x = 4.5 时的 ŷ。

n = 5x = 4.5
ŷ =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: FV = 3808 €

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 = 0.048/4 = 0.012
N = m·n = 4·5 = 20

终值

FV = 3 000·(1 + 0.012)20 = 3 000·1.269 = €3 808.30

答案

FV = €3 808.30
2.货币的时间价值

答案: N = 45 次还款

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。

将年金公式变形

i = 0.0045
(1 + i)−N = 1 − 8 000·0.0045/200 = 0.82

用对数求解

N = −ln(0.82)/ln(1.004) = 44.2

向上取整到整次还款

44 次全额还款后还剩少量余额,由最后一笔较少的还款还清。

N = 45

答案

N = 45 次还款
3.NPV 与 IRR

答案: NPV = −9053 €

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 = −30 000
CF1/(1 + 0.09)1 = 7 000/1.09 = 6 422.02
CF2/(1 + 0.09)2 = 9 000/1.188 = 7 575.12
CF3/(1 + 0.09)3 = 9 000/1.295 = 6 949.65

相加

NPV = €−9 053.21

答案

NPV = €−9 053.21

NPV 为负,因此项目收益低于要求回报率。

4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 12.85 %

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)−9)/i = 80 000/15 500 = 5.161

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 = 12%: 5.328
i = 13%: 5.132
IRR = 12.85%

答案

IRR = 12.85%
5.债券定价与收益率

答案: ΔP = −29.32 €

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。

按原收益率计算的价格

C = €70.00, i = 0.08, N = 9
€70.00·(1 − 0.5002)/0.08 + €1 000·0.5002 = €437.28 + €500.25 = €937.53

按新收益率计算的价格

C = €70.00, i = 0.085, N = 9
€70.00·(1 − 0.4799)/0.085 + €1 000·0.4799 = €428.33 + €479.88 = €908.21

变化

ΔP = 908.21 − 937.53 = −€29.32

答案

ΔP = −€29.32
6.债券定价与收益率

答案: D = 5.076 年

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。

各笔现金流的现值

t = 1: 70/1.08 = 64.81, t·PV = 64.81
t = 2: 70/1.166 = 60.01, t·PV = 120.03
t = 3: 70/1.26 = 55.57, t·PV = 166.70
t = 4: 70/1.36 = 51.45, t·PV = 205.81
t = 5: 70/1.469 = 47.64, t·PV = 238.20
t = 6: 1070/1.587 = 674.28, t·PV = 4 045.69

久期

P = 953.77
D = 4 841.25/953.77 = 5.076

答案

D = 5.076 年
7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 6.967 %

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 = €9 000 000, E/V = 0.3333, D/V = 0.6667

WACC

WACC = 0.3333·13% + 0.6667·5%·(1 − 0.21) = 6.967%

答案

WACC = 6.967%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 7.12 %

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 = 4 000 000·€58.00 = €232 000 000
D = 20 000·€1 020 = €20 400 000

股权成本(CAPM)

re = 3% + 0.9·5% = 7.5%

权重

V = €252 400 000, E/V = 0.9192, D/V = 0.08082

WACC

WACC = 0.9192·7.5% + 0.08082·3.5%·(1 − 0.2) = 7.12%

答案

WACC = 7.12%
9.描述统计

答案: s = 7.503

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 = 177/6 = 29.5

离差平方

Σ(x − x̄)² = 10.5² + (−0.5)² + (−2.5)² + (−1.5)² + (−11.5)² + 5.5² = 281.5

标准差

s = √(281.5/5) = 7.503

答案

s = 7.503
10.描述统计

答案: P = 0.06681

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 = −1.5

标准正态分布表

Φ(−1.5) = 0.06681
P = 0.06681

答案

P = 0.06681
11.概率

答案: P = 0.7209

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)7 = 0.2791
P = 1 − 0.2791 = 0.7209

答案

P = 0.7209
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 + 20 = 18。

13.正态分布

答案: P = 0.3085

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 = 750 g, σ = √(4² + 9²) = 9.849 g

标准化

z = (754.9 − 750)/9.849 = 0.5

上尾

P = 1 − Φ(0.5) = 1 − 0.6915 = 0.3085

答案

P = 0.3085
14.正态分布

答案: x = 189.5 cm

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) = 0.95 → z = 1.645

换算回 x

x = 178 + 1.645·7 = 189.51 cm

答案

x = 189.51 cm
15.置信区间

答案: 上限 = 8.415 h

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.

点估计

x̄₁ − x̄₂ = 138 − 135 = 3

标准误

SE = √(12²/40 + 11²/30) = 2.763

误差范围

E = 1.96·2.763 = 5.415

区间

3 ± 5.415 → [−2.415, 8.415]

答案

上限 = 8.415 h

区间包含 0,所以数据没有显示出显著差异。

16.置信区间

答案: n = 20810

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 = (2.576·28/0.5)² = 20810

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 20810

答案

n = 20810
17.假设检验与置信区间

答案: t = 1.7

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)。

标准误

SE = 20/√16 = 20/4 = 5

检验统计量

t = (58.5 − 50)/5 = 1.7

答案

t = 1.7
t0.025; df = 15 = 2.131

|t| < 2.131,所以在 5% 水平下不拒绝 H₀(双侧)。

18.假设检验与置信区间

答案: z = 1.11

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 = 42/120 = 0.35
p̂₂ = 28/100 = 0.28
p̂ = 70/220 = 0.3182

H₀ 下的标准误

SE = √(0.3182·0.6818·(1/120 + 1/100)) = 0.06307

检验统计量

z = (0.35 − 0.28)/0.06307 = 1.11

答案

z = 1.11

|z| < 1.96,所以在 5% 水平下不拒绝 H₀(双侧)。

19.线性回归与相关

答案: r = 0.9801

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。

中心化后的和

Sxy = 1901 − 33·330/6 = 86
Sxx = 199 − 33²/6 = 17.5
Syy = 18590 − 330²/6 = 440

相关系数

r = 86/√(17.5·440) = 0.9801

答案

r = 0.9801
20.线性回归与相关

答案: ŷ = 17.5

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 = 15/5 = 3
ȳ = 107/5 = 21.4

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −26

回归直线

b = −26/10 = −2.6
a = 21.4 − (−2.6)·3 = 29.2
ŷ = 29.2 − 2.6·x

预测

ŷ = 29.2 + (−2.6)·4.5 = 17.5

答案

ŷ = 17.5

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