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…9€20 000FV = ?

你以每年 7% 的利率连续复利投资 €20 000。求 9 年后的价值 FV。

PV = €20 000r = 7%t = 9
FV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…48€20 000A?AAA

一笔 €20 000 的贷款在 4 年内以等额月供偿还。年利率 3%,按月复利。求月供 A。

P = €20 0003% / 12N = 48
A = €
3.NPV 与 IRR中等
年01234−75 00026 00025 00037 00023 000

一项 €75 000 的投资在第 1 年至第 4 年年末带来以下现金流:€26 000, €25 000, €37 000, €23 000。资本成本为 10%。求净现值 NPV。

r = 10%CF0 = −75 000CF1 = 26 000CF2 = 25 000CF3 = 37 000CF4 = 23 000
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
r (%)NPVABr* = ?0

项目 A 需投入 €10 000,在第 1 年到第 3 年的每年年末回报 €6 000, €4 000, €2 500。项目 B 需投入 €12 000,回报为 €3 500, €5 000, €7 000。求两个项目 NPV 相同时的交叉利率 r*,以百分比表示。

A: −10 000, 6 000, 4 000, 2 500B: −12 000, 3 500, 5 000, 7 000
r* = %
5.债券定价与收益率中等
半年0123…8€35€35€35 + €1 000P = ?

一张面值为 €1 000 的债券,年票面利率为 7%,每半年付息一次,4 年后到期。到期收益率为每年 5%。 求该债券的价格 P。

F = €1 000票面利率 = 7%YTM = 5%n = 4
P = €
6.债券定价与收益率困难
年0123…9€825€30€30 + €1 000

一张面值为 €1 000、年票面利率为 3% 的债券 9 年后到期,售价为 €825。求其到期收益率 YTM,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 3%n = 9P = €825
YTM = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?普通股€8 000 000re​ = 10%优先股€1 500 000rp​ = 6.5%债务€3 000 000rd​ = 6%T = 28%

一家公司的融资由价值 €8 000 000 的普通股、价值 €1 500 000 的优先股和价值 €3 000 000 的债务构成。股权资本成本为 10%,优先股成本为 6.5%,税前债务成本为 6%。税率为 28%。求 WACC。

E = €8 000 000Ps = €1 500 000D = €3 000 000re = 10%rp = 6.5%rd = 6%T = 28%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益5 000 000 × €39.00D0​ = €1.60g = 4%债务€195 000 000rd​ = 5%T = 21%

一家公司有 5 000 000 股股票,股价为 €39.00;其股权账面价值为 €58 500 000。公司刚支付了每股 €1.60 的股利,股利每年增长 4%。其债务市场价值为 €195 000 000,税前成本为 5%。税率为 21%。用股利增长模型计算股权资本成本,求 WACC。

N = 5 000 000P0 = €39.00股权账面价值 = €58 500 000D0 = €1.60g = 4%D = €195 000 000rd = 5%T = 21%
WACC = %
9.描述统计中等
1520253035404550

求数据的样本标准差 s:52, 11, 37, 11, 53, 45, 45。

n = 7
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 170,标准差为 5。求成绩 172 的 z 分数 z。

μ = 170σ = 5x = 172
z =
11.概率中等
红球: 8蓝球: 8

袋中有 8 个红球和 8 个蓝球。不放回地依次摸出两个球。两个都是红球的概率 P 是多少?

8 / 8
P =
12.概率困难
xp(x)10.3520.0530.2540.35μ

X 的分布如图所示,Y = −2X + 10。求 Y 的标准差 σY。

x: 1, 2, 3, 4p(x): 0.35, 0.05, 0.25, 0.35Y = −2X + 10
σY =
13.正态分布中等
−3−2−10123z−z 与 z 之间的阴影面积 = 0.6047

拖动 z,使标准正态曲线下 −z 与 z 之间的阴影面积为 0.6047。求 z,保留两位小数。

A = 0.6047
z =
14.正态分布困难
157164171178185192199cm顶部 10%

成年男性的身高 服从正态分布,均值为 178 cm,标准差为 7 cm。拖动截断值,使阴影的前 10% 位于其右侧。求截断值 x。

μ = 178 cmσ = 7 cm10%
x = cm
15.置信区间中等
x̄E₁ = 2.190%, n = 50x̄E₂ = ?90%, n = 450

基于 50 个观测值且 σ 已知的均值 90% 置信区间,其误差范围为 2.1。 如果同一研究改用 450 个观测值,误差范围 E₂ 是多少?

90%n₁ = 50E₁ = 2.1n₂ = 450
E₂ =
16.置信区间困难
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.02595%

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 95% 置信区间的误差范围不超过 0.025?

p = 0.5E = 0.02595%
n =
17.假设检验与置信区间中等
t −1.99801.998

64 名学生的样本平均分为 113.5,样本标准差为 20。求 H₀: μ = 120 的检验统计量 t。

μ₀ = 120x̄ = 113.5s = 20n = 64
t =
18.假设检验与置信区间困难
z −1.64501.645

100 次测量的样本均值为 504.2。总体标准差为 20。求均值 90% 置信区间的下限 L。

x̄ = 504.2σ = 20n = 10090%
L =
19.线性回归与相关中等
xy2104136228271034xy510102030

表中给出 5 对观测值 x = 荷载 (kN) 和 y = 伸长量 (mm)。 已给出它们的各项和。由这些和求皮尔逊相关系数 r。

n = 5Σx = 30Σy = 106Σx² = 220Σy² = 2638Σxy = 760
r =
20.线性回归与相关困难
xy3415567649771187xy510406080x = 10

表中给出 5 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。 预测 x = 10 时的 ŷ。

n = 5x = 10
ŷ =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: FV = 37552 €

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。

指数

r·t = 0.07·9 = 0.63
e0.63 = 1.878

终值

FV = 20 000·1.878 = €37 552.21

答案

FV = €37 552.21
2.货币的时间价值

答案: A = 442.7 €

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 = 0.03/12 = 0.0025
N = 12·4 = 48

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 = 0.8871
A = 20 000·0.0025/(1 − 0.8871) = €442.69

答案

A = €442.69
3.NPV 与 IRR

答案: NPV = 12805 €

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 = −75 000
CF1/(1 + 0.1)1 = 26 000/1.1 = 23 636.36
CF2/(1 + 0.1)2 = 25 000/1.21 = 20 661.16
CF3/(1 + 0.1)3 = 37 000/1.331 = 27 798.65
CF4/(1 + 0.1)4 = 23 000/1.464 = 15 709.31

相加

NPV = €12 805.48

答案

NPV = €12 805.48

NPV 为正,因此项目收益高于要求回报率。

4.NPV 与 IRR

答案: r* = 9.256 %

交叉利率:两个项目 NPV 相同时的折现率。它是两者现金流之差 (B − A) 的 IRR。低于该利率时,现金流较晚、较大的项目 NPV 较高;高于该利率时,另一个项目胜出。

现金流之差

ΔCF0 = −12 000 − (−10 000) = −2 000
ΔCF1 = 3 500 − 6 000 = −2 500
ΔCF2 = 5 000 − 4 000 = 1 000
ΔCF3 = 7 000 − 2 500 = 4 500

差额的 IRR

NPVΔ(9%) = 22.93
NPVΔ(10%) = −65.36
r* = 9.256%

答案

r* = 9.256%

校核:在 9.256% 时两个 NPV 都是 €759.58。

5.债券定价与收益率

答案: P = 1072 €

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 = €35.00, i = 0.025, N = 8

票息的现值

€35.00·(1 − 0.8207)/0.025 = €250.95

面值的现值

€1 000·0.8207 = €820.75

价格

P = €1 071.70

答案

P = €1 071.70

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 = 5.519 %

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

€825 = €30·(1 − (1 + y)⁻⁹)/y + €1 000/(1 + y)⁹

数值求解

P(5%) = €857.84, P(6%) = €795.95
YTM = 5.519%

答案

YTM = 5.519%
7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 8.217 %

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 = 8 000 000 + 1 500 000 + 3 000 000 = €12 500 000
E/V = 0.64, Ps/V = 0.12, D/V = 0.24

WACC

WACC = 0.64·10% + 0.12·6.5% + 0.24·6%·(1 − 0.28) = 8.217%

答案

WACC = 8.217%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 6.108 %

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 = 1.6·1.04 = €1.66
re = 1.664/39 + 0.04 = 8.267%

市场价值

E = 5 000 000·€39.00 = €195 000 000
V = €390 000 000, E/V = 0.5, D/V = 0.5

WACC

WACC = 0.5·8.267% + 0.5·5%·(1 − 0.21) = 6.108%

答案

WACC = 6.108%
9.描述统计

答案: s = 18.06

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 = 254/7 = 36.29

离差平方

Σ(x − x̄)² = 15.71² + (−25.29)² + 0.7143² + (−25.29)² + 16.71² + 8.714² + 8.714² = 1957

标准差

s = √(1957/6) = 18.06

答案

s = 18.06
10.描述统计

答案: z = 0.4

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 = (172 − 170)/5 = 0.4

答案

z = 0.4
11.概率

答案: P = 0.2333

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。

第一次和第二次摸球

P = 8/16 · 7/15 = 56/240 = 0.2333

答案

P = 0.2333
12.概率

答案: σY = 2.561

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 = 2.6, Var(X) = 1.64, σX = 1.281

线性变换

σY = |−2|·1.281 = 2.561

答案

σY = 2.561

均值确实会改变:E(Y) = −2·2.6 + 10 = 4.8。

13.正态分布

答案: z = 0.85

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。

z 左侧的面积

Φ(z) = (1 + 0.6047)/2 = 0.8023

反向查 z 表

在表中找到 0.8023,读出 z。

z = 0.85

答案

z = 0.85
14.正态分布

答案: x = 187 cm

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) = 0.9

由表得到的 z

z ≈ 1.28

回到原来的单位

x = 178 + 1.28·7 = 187 cm

答案

x = 187 cm
15.置信区间

答案: E₂ = 0.7

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 = (1.645/1.645)·√(50/450) = 0.3333

新的误差范围

E₂ = 2.1·0.3333 = 0.7

答案

E₂ = 0.7
16.置信区间

答案: n = 1537

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 = 1.96²·0.5·0.5/0.025² = 1537

向上取整

n = 1537

答案

n = 1537
17.假设检验与置信区间

答案: t = −2.6

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/√64 = 20/8 = 2.5

检验统计量

t = (113.5 − 120)/2.5 = −2.6

答案

t = −2.6
t0.025; df = 63 = 1.998

|t| > 1.998,所以在 5% 水平下拒绝 H₀(双侧)。

18.假设检验与置信区间

答案: L = 500.9

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)。

误差范围

E = 1.645·20/√100 = 3.29

区间端点

L = 504.2 − 3.29 = 500.9

答案

L = 500.9
19.线性回归与相关

答案: r = 0.9918

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 = 760 − 30·106/5 = 124
Sxx = 220 − 30²/5 = 40
Syy = 2638 − 106²/5 = 390.8

相关系数

r = 124/√(40·390.8) = 0.9918

答案

r = 0.9918
20.线性回归与相关

答案: ŷ = 81.95

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 = 35/5 = 7
ȳ = 325/5 = 65

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 226

回归直线

b = 226/40 = 5.65
a = 65 − 5.65·7 = 25.45
ŷ = 25.45 + 5.65·x

预测

ŷ = 25.45 + 5.65·10 = 81.95

答案

ŷ = 81.95

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