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…9PV = ?€12 000+2%+2%…r = 7%

一处房产预计明年获得 €12 000 的净租金。租金预计每年永久增长 2%。要求回报率为每年 7%。求该房产今天的价值 PV。

C1 = €12 000g = 2%r = 7%
PV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…240€150 000A?AAA

一笔 €150 000 的贷款在 20 年内以等额月供偿还。年利率 3.6%,按月复利。求月供 A。

P = €150 0003.6% / 12N = 240
A = €
3.NPV 与 IRR中等
年0123456€40 000€2 000€2 000€2 000€2 000€2 000€2 000r = 10%, EAC = ?

一台机器今天花费 €40 000,使用 6 年,每年运行费用为 €2 000(每年年末支付)。资本成本为 10%。求其等值年成本 EAC。

C0 = €40 000M = €2 000n = 6r = 10%
EAC = €
4.NPV 与 IRR困难
年0123456−10 0002 5002 5002 5002 5002 5002 500

一笔 €10 000 的投资在 6 年内每年年末回报 €2 500。求其内部收益率 IRR,以百分比表示。

C0 = €10 000CF = €2 500n = 6
IRR = %
5.债券定价与收益率中等
年01234P€45€45€45 + €1 000

一只面值为 €1 000 的债券每年支付 4.5% 的票息,4 年后到期。其到期收益率从 3.5% 变为 3%。债券价格变化多少 ΔP?

F = €1 000票面利率 = 4.5%n = 4y1 = 3.5%y2 = 3%
ΔP = €
6.债券定价与收益率困难
年012345€940€50€50 + €1 000

一张面值为 €1 000、年票面利率为 5% 的债券 5 年后到期,售价为 €940。求其到期收益率 YTM,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 5%n = 5P = €940
YTM = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€2 000 000re​ = 9%债务€4 000 000rd​ = 4%T = 28%

某公司有价值 €2 000 000 的股权和价值 €4 000 000 的债务。其股权成本为 9%,税前债务成本为 4%,税率为 28%。求 WACC。

E = €2 000 000D = €4 000 000re = 9%rd = 4%T = 28%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益€8 000 000re​ = 12%债券5 000 × €979票面利率 6%, n = 5T = 25%

一家公司股权的市场价值为 €8 000 000,股权资本成本为 12%。其债务由 5 000 张债券组成(面值 €1 000,年票息 6%,剩余期限 5 年),每张交易价格为 €979。税率为 25%。以债券的到期收益率作为税前债务成本,求 WACC。

E = €8 000 000re = 12%债券: 5 000 × €979票面利率 = 6%n = 5T = 25%
WACC = %
9.描述统计中等
2025303540455055

求数据的样本标准差 s:45, 17, 27, 22, 58。

n = 5
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 12。数值高于 160.4 的比例 P 是多少?

μ = 170σ = 12x = 160.4
P =
11.概率中等
xp(x)10.320.230.140.0550.35μ = 2.95

对图中的分布,求 X 的方差 Var(X)。

x: 1, 2, 3, 4, 5p(x): 0.3, 0.2, 0.1, 0.05, 0.35
Var(X) =
12.概率困难
xp(x)100.15200.35300.35400.15μ

X 的分布如图所示,Y = −2X + 20。求 Y 的标准差 σY。

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0.15, 0.35, 0.35, 0.15Y = −2X + 20
σY =
13.正态分布中等
32 min35.8 minX + Y?

X 服从均值 12 min、标准差 1.5 min 的正态分布;Y 独立,服从均值 20 min、标准差 2 min 的正态分布。求 X + Y 大于 35.8 min 的概率 P。z 取两位小数。

μX = 12, σX = 1.5μY = 20, σY = 2X + Y > 35.8 min
P =
14.正态分布困难
μ = 100x = ?99%

智商分数服从正态分布,均值为 100 分,标准差为 15 分。求数值 x,使得有 99% 的数据低于它(第 99 百分位数)。

μ = 100σ = 15P = 99%
x = 分
15.置信区间中等
x̄E₁ = 10.799%, n = 64x̄E₂ = ?90%, n = 256

基于 64 个观测值且 σ 已知的均值 99% 置信区间,其误差范围为 10.7。 基于 256 个观测值的 90% 区间,其误差范围 E₂ 是多少?

99%n₁ = 64E₁ = 10.790%n₂ = 256
E₂ =
16.置信区间困难
p ≈ 0.7, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0199%

一项预研究表明,约有 0.7 的产品有缺陷。 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 0.01?

p ≈ 0.7E = 0.0199%
n =
17.假设检验与置信区间中等
−2.0862.086t = ?df = 20

比较两种教学方法。第 1 组:12 名学生,平均分 22,标准差 2。第 2 组:10 名学生,平均分 30.8,标准差 9。假设总体方差相等,使用合并方差的两样本 t 检验。取差值为 x̄₁ − x̄₂(第 1 组减第 2 组),求 H₀: μ₁ = μ₂ 的检验统计量 t。

n₁ = 12x̄₁ = 22s₁ = 2n₂ = 10x̄₂ = 30.8s₂ = 9
t =
18.假设检验与置信区间困难
σ = 20, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 0.595%

样本至少要多大,才能使均值的 95% 置信区间的误差范围不超过 0.5?标准差为 20。求最小样本量 n。

σ = 20E = 0.595%
n =
19.线性回归与相关中等
xy141242343444554xy2440455055

表中给出 5 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 = 5Σx = 15Σy = 224Σx² = 55Σy² = 10146Σxy = 700
r =
20.线性回归与相关困难
xy157363582789910311115xy5106080100120x = 2

表中给出 6 对观测值 x = 学习小时数 和 y = 考试成绩。 使用最小二乘直线 ŷ = a + b·x。 预测 x = 2 时的 ŷ。

n = 6x = 2
ŷ =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: PV = 240000 €

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。

增长型永续年金

PV = C1/(r − g) = 12 000/(0.07 − 0.02) = 12 000/0.05 = €240 000.00

答案

PV = €240 000.00
2.货币的时间价值

答案: A = 877.7 €

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 = 0.036000000000000004/12 = 0.003
N = 12·20 = 240

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 = 0.4873
A = 150 000·0.003/(1 − 0.4873) = €877.67

答案

A = €877.67
3.NPV 与 IRR

答案: EAC = 11184 €

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 − 1.1−6)/0.1 = 4.355

年化购置价格

40 000/4.355 = 9 184.30

EAC

EAC = 9 184.30 + 2 000 = €11 184.30

答案

EAC = €11 184.30
4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 12.98 %

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)−6)/i = 10 000/2 500 = 4

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%: 4.111
i = 13%: 3.998
IRR = 12.98%

答案

IRR = 12.98%
5.债券定价与收益率

答案: ΔP = 19.03 €

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 = €45.00, i = 0.035, N = 4
€45.00·(1 − 0.8714)/0.035 + €1 000·0.8714 = €165.29 + €871.44 = €1 036.73

按新收益率计算的价格

C = €45.00, i = 0.03, N = 4
€45.00·(1 − 0.8885)/0.03 + €1 000·0.8885 = €167.27 + €888.49 = €1 055.76

变化

ΔP = 1 055.76 − 1 036.73 = €19.03

答案

ΔP = €19.03
6.债券定价与收益率

答案: YTM = 6.442 %

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

€940 = €50·(1 − (1 + y)⁻⁵)/y + €1 000/(1 + y)⁵

数值求解

P(6%) = €957.88, P(7%) = €918.00
YTM = 6.442%

答案

YTM = 6.442%
7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 4.92 %

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 = 0.3333, D/V = 0.6667

WACC

WACC = 0.3333·9% + 0.6667·4%·(1 − 0.28) = 4.92%

答案

WACC = 4.92%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 9.297 %

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)。

债务成本 (YTM)

979 = 60·(1 − (1 + y)−5)/y + 1000/(1 + y)5
y = 6.505%

市场价值

D = 5 000·€979 = €4 895 000
V = €12 895 000, E/V = 0.6204, D/V = 0.3796

WACC

WACC = 0.6204·12% + 0.3796·6.505%·(1 − 0.25) = 9.297%

答案

WACC = 9.297%
9.描述统计

答案: s = 17.17

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 = 169/5 = 33.8

离差平方

Σ(x − x̄)² = 11.2² + (−16.8)² + (−6.8)² + (−11.8)² + 24.2² = 1179

标准差

s = √(1179/4) = 17.17

答案

s = 17.17
10.描述统计

答案: P = 0.7881

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 = −0.8

标准正态分布表

Φ(−0.8) = 0.2119
P = 1 − 0.2119 = 0.7881

答案

P = 0.7881
11.概率

答案: Var(X) = 2.848

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 = 1·0.3 + 2·0.2 + 3·0.1 + 4·0.05 + 5·0.35 = 2.95

平方的均值

E(X²) = 1·0.3 + 4·0.2 + 9·0.1 + 16·0.05 + 25·0.35 = 11.55

方差

Var(X) = 11.55 − 2.95² = 2.848

答案

Var(X) = 2.848
12.概率

答案: σY = 18.44

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 = 25, Var(X) = 85, σX = 9.22

线性变换

σY = |−2|·9.22 = 18.44

答案

σY = 18.44

均值确实会改变:E(Y) = −2·25 + 20 = −30。

13.正态分布

答案: P = 0.06426

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 = 32 min, σ = √(1.5² + 2²) = 2.5 min

标准化

z = (35.8 − 32)/2.5 = 1.52

上尾

P = 1 − Φ(1.52) = 1 − 0.9357 = 0.06426

答案

P = 0.06426
14.正态分布

答案: x = 134.9 分

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) = 0.99 → z = 2.326

换算回 x

x = 100 + 2.326·15 = 134.89 分

答案

x = 134.89 分
15.置信区间

答案: E₂ = 3.416

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 = (1.645/2.576)·√(64/256) = 0.3193

新的误差范围

E₂ = 10.7·0.3193 = 3.416

答案

E₂ = 3.416
16.置信区间

答案: n = 13936

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 = 2.576²·0.7·0.3/0.01² = 13935

向上取整

n = 13936

答案

n = 13936
17.假设检验与置信区间

答案: t = −3.306

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.

合并方差

sp² = (11·2² + 9·9²)/20 = 38.65
sp = 6.217

标准误

SE = 6.217·√(1/12 + 1/10) = 2.662

检验统计量

t = (22 − 30.8)/2.662 = −3.306

答案

t = −3.306

df = 20 时,双侧 5% 的临界值为 2.086;|t| 更大,所以拒绝 H₀。

18.假设检验与置信区间

答案: n = 6147

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)。

解出 n

n = (1.96·20/0.5)² = 6147

向上取整

n = 6147

答案

n = 6147
19.线性回归与相关

答案: r = 0.8412

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 = 700 − 15·224/5 = 28
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 10146 − 224²/5 = 110.8

相关系数

r = 28/√(10·110.8) = 0.8412

答案

r = 0.8412
20.线性回归与相关

答案: ŷ = 61

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 = 36/6 = 6
ȳ = 509/6 = 84.83

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 417

回归直线

b = 417/70 = 5.957
a = 84.83 − 5.957·6 = 49.09
ŷ = 49.09 + 5.957·x

预测

ŷ = 49.09 + 5.957·2 = 61

答案

ŷ = 61

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