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012€2 000FV = ?

你以名义年利率 6% 投资 €2 000,按月复利。求 2 年后的投资价值 FV。

PV = €2 0006% / 12n = 2
FV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…72€25 000AAAA4.2% / 12, I = ?

一笔 €25 000 的贷款在 6 年内按月等额偿还,年利率 4.2%,按月复利。在整个贷款期内共支付多少利息 I?

P = €25 0004.2% / 12N = 72
I = €
3.NPV 与 IRR中等
年01234−20 0004 0005 0005 00010 000

一项 €20 000 的投资在第 1 年至第 4 年年末带来以下现金流:€4 000, €5 000, €5 000, €10 000。资本成本为 12%。求净现值 NPV。

r = 12%CF0 = −20 000CF1 = 4 000CF2 = 5 000CF3 = 5 000CF4 = 10 000
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
r (%)NPVABr* = ?0

项目 A 需投入 €30 000,在第 1 年到第 3 年的每年年末回报 €17 000, €10 500, €7 000。项目 B 需投入 €40 000,回报为 €10 500, €15 000, €21 500。求两个项目 NPV 相同时的交叉利率 r*,以百分比表示。

A: −30 000, 17 000, 10 500, 7 000B: −40 000, 10 500, 15 000, 21 500
r* = %
5.债券定价与收益率中等
半年0123…16€30€30€30 + €1 000P = ?

一张面值为 €1 000 的债券,年票面利率为 6%,每半年付息一次,8 年后到期。到期收益率为每年 5.5%。 求该债券的价格 P。

F = €1 000票面利率 = 6%YTM = 5.5%n = 8
P = €
6.债券定价与收益率困难
年0123€1 111€50€50€50 + €1 050

一只剩余期限为 15 年的债券(面值 €1 000,年票息 5%)售价 €1 111。发行人可在 3 年后以 €1 050 的赎回价格赎回。求赎回收益率 YTC,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 5%P = €1 111赎回价格 = €1 050赎回时间 3 年
YTC = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益Ere​ = 14%债务D = 0.5·Erd​ = 5%T = 20%

一家公司的负债权益比(按市场价值)为 0.5。其股权资本成本为 14%,税前债务成本为 5%,税率为 20%。求 WACC。

D/E = 0.5re = 14%rd = 5%T = 20%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益5 000 000 × €41.50β = 1.1rf​ = 2.5%, rm​ = 7%债务5 000 × €1 050rd​ = 7%T = 25.8%

某公司有5 000 000 股、每股 €41.50 的股票,以及 5 000 张、每张市价 €1 050 的债券。税前债务成本为 7%,税率为 25.8%。股票的 β 系数为 1.1,无风险利率为 2.5%,市场回报率为 7%。求 WACC。

β = 1.1rf = 2.5%rm = 7%rd = 7%T = 25.8%
WACC = %
9.描述统计中等
2025303540455055

求数据的样本标准差 s:23, 59, 20, 30, 31, 28, 49。

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 100,标准差为 10。数值高于 112.5 的比例 P 是多少?

μ = 100σ = 10x = 112.5
P =
11.概率中等
xp(x)00.3510.3520.3μ = 0.95

对图中的分布,求 X 的方差 Var(X)。

x: 0, 1, 2p(x): 0.35, 0.35, 0.3
Var(X) =
12.概率困难
€p(x)−100.83400.15900.02

一局游戏的参与费用为 €10。你以概率 0.15 赢得 €50,以概率 0.02 赢得 €100;其余情况什么也赢不到。赌注不退还。求每局的期望净收益 E(G)。

赌注 = €10€50: p = 0.15€100: p = 0.02
E(G) = €
13.正态分布中等
32 min30.8 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 30.8 min 的概率 P。z 取两位小数。

μX = 12, σX = 1.5μY = 20, σY = 2X + Y > 30.8 min
P =
14.正态分布困难
35455565758595分底部 40%

考试成绩 服从正态分布,均值为 65 分,标准差为 10 分。拖动截断值,使阴影的后 40% 位于其左侧。求截断值 x。

μ = 65 分σ = 10 分40%
x = 分
15.置信区间中等
n = 11, sd​ = 1.90LUd̄ = −5.2E = ?90%

测量 11 名患者治疗前后的血压。差值 d = 治疗前 − 治疗后 (mmHg) 的均值为 −5.2,标准差为 1.9。 求平均差值的 90% 置信区间的误差范围 E。

n = 11d̄ = −5.2sd = 1.990%t(10) = 1.812
E = mmHg
16.置信区间困难
p ≈ 0.6, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0395%

一项预研究表明,约有 0.6 的产品有缺陷。 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 0.03?

p ≈ 0.6E = 0.0395%
n =
17.假设检验与置信区间中等
t −1.9901.99

81 名学生的样本平均分为 118.5,样本标准差为 15。求 H₀: μ = 120 的检验统计量 t。

μ₀ = 120x̄ = 118.5s = 15n = 81
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 100.4。总体标准差为 20。求均值 90% 置信区间的下限 L。

x̄ = 100.4σ = 20n = 10090%
L =
19.线性回归与相关中等
xy125231327431540xy2425303540

表中给出 5 对观测值 x = 广告支出 (k€) 和 y = 销售额 (k€)。 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 = 154Σx² = 55Σy² = 4876Σxy = 492
r =
20.线性回归与相关困难
xy1760197021882394259927116xy20256080100120x = 22

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 (22, 85)。求其残差 e = y − ŷ。

n = 6(22, 85)
e =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: FV = 2254 €

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 = 0.06/12 = 0.005
N = m·n = 12·2 = 24

终值

FV = 2 000·(1 + 0.005)24 = 2 000·1.127 = €2 254.32

答案

FV = €2 254.32
2.货币的时间价值

答案: I = 3326 €

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。

月供

i = 0.0035, N = 72
A = 25 000·0.0035/(1 − (1 + 0.0035)−72) = €393.41

利息总额

I = N·A − P = 72·393.4 − 25 000 = €3 325.65

答案

I = €3 325.65
3.NPV 与 IRR

答案: NPV = −2529 €

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 = −20 000
CF1/(1 + 0.12)1 = 4 000/1.12 = 3 571.43
CF2/(1 + 0.12)2 = 5 000/1.254 = 3 985.97
CF3/(1 + 0.12)3 = 5 000/1.405 = 3 558.90
CF4/(1 + 0.12)4 = 10 000/1.574 = 6 355.18

相加

NPV = €−2 528.52

答案

NPV = €−2 528.52

NPV 为负,因此项目收益低于要求回报率。

4.NPV 与 IRR

答案: r* = 6.131 %

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 = −40 000 − (−30 000) = −10 000
ΔCF1 = 10 500 − 17 000 = −6 500
ΔCF2 = 15 000 − 10 500 = 4 500
ΔCF3 = 21 500 − 7 000 = 14 500

差额的 IRR

NPVΔ(6%) = 47.39
NPVΔ(7%) = −307.97
r* = 6.131%

答案

r* = 6.131%

校核:在 6.131% 时两个 NPV 都是 €1 195.38。

5.债券定价与收益率

答案: P = 1032 €

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 = €30.00, i = 0.0275, N = 16

票息的现值

€30.00·(1 − 0.6479)/0.0275 = €384.14

面值的现值

€1 000·0.6479 = €647.87

价格

P = €1 032.01

答案

P = €1 032.01

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: YTC = 2.719 %

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

1111 = 50·(1 − (1 + y)−3)/y + 1050/(1 + y)3

数值求解

y = 2%: €1 133.63
y = 3%: €1 102.33
YTC = 2.719%

答案

YTC = 2.719%

到期收益率为 4.002%。溢价债券的投资者预期它会被赎回,所以较低的赎回收益率更符合实际。

7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 10.67 %

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)。

由 D/E 求权重

E/V = 1/(1 + 0.5) = 0.6667
D/V = 0.5/(1 + 0.5) = 0.3333

WACC

WACC = 0.6667·14% + 0.3333·5%·(1 − 0.2) = 10.67%

答案

WACC = 10.67%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 7.394 %

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 = 5 000 000·€41.50 = €207 500 000
D = 5 000·€1 050 = €5 250 000

股权成本(CAPM)

re = 2.5% + 1.1·4.5% = 7.45%

权重

V = €212 750 000, E/V = 0.9753, D/V = 0.02468

WACC

WACC = 0.9753·7.45% + 0.02468·7%·(1 − 0.258) = 7.394%

答案

WACC = 7.394%
9.描述统计

答案: s = 14.3

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 = 240/7 = 34.29

离差平方

Σ(x − x̄)² = (−11.29)² + 24.71² + (−14.29)² + (−4.286)² + (−3.286)² + (−6.286)² + 14.71² = 1227

标准差

s = √(1227/6) = 14.3

答案

s = 14.3
10.描述统计

答案: P = 0.1056

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 = 1.25

标准正态分布表

Φ(1.25) = 0.8944
P = 1 − 0.8944 = 0.1056

答案

P = 0.1056
11.概率

答案: Var(X) = 0.6475

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 = 0·0.35 + 1·0.35 + 2·0.3 = 0.95

平方的均值

E(X²) = 0·0.35 + 1·0.35 + 4·0.3 = 1.55

方差

Var(X) = 1.55 − 0.95² = 0.6475

答案

Var(X) = 0.6475
12.概率

答案: E(G) = −0.5 €

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。

净结果

G: 40 (p = 0.15), 90 (p = 0.02), −10 (p = 0.83)

期望值

E(G) = 40·0.15 + 90·0.02 − 10·0.83 = −0.5 €

答案

E(G) = −0.5 €

负值表示平均而言你会亏钱。

13.正态分布

答案: P = 0.6844

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 = (30.8 − 32)/2.5 = −0.48

上尾

P = 1 − Φ(−0.48) = 1 − 0.3156 = 0.6844

答案

P = 0.6844
14.正态分布

答案: x = 62.5 分

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) = 0.4

由表得到的 z

z ≈ −0.25

回到原来的单位

x = 65 − 0.25·10 = 62.5 分

答案

x = 62.5 分
15.置信区间

答案: E = 1.038 mmHg

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.

临界值

df = 10, t = 1.812

误差范围

E = 1.812·1.9/√11 = 1.038

答案

E = 1.038 mmHg
16.置信区间

答案: n = 1025

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 = 1.96²·0.6·0.4/0.03² = 1024

向上取整

n = 1025

答案

n = 1025
17.假设检验与置信区间

答案: t = −0.9

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)。

标准误

SE = 15/√81 = 15/9 = 1.667

检验统计量

t = (118.5 − 120)/1.667 = −0.9

答案

t = −0.9
t0.025; df = 80 = 1.99

|t| < 1.99,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: L = 97.11

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 = 100.4 − 3.29 = 97.11

答案

L = 97.11
19.线性回归与相关

答案: r = 0.8232

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 = 492 − 15·154/5 = 30
Sxx = 55 − 15²/5 = 10
Syy = 4876 − 154²/5 = 132.8

相关系数

r = 30/√(10·132.8) = 0.8232

答案

r = 0.8232
20.线性回归与相关

答案: e = −2.833

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 = 132/6 = 22
ȳ = 527/6 = 87.83

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 373

回归直线

b = 373/70 = 5.329
a = 87.83 − 5.329·22 = −29.4
ŷ = −29.4 + 5.329·x

预测值

ŷ = −29.4 + 5.329·22 = 87.83

残差

e = 85 − 87.83 = −2.833

答案

e = −2.833

该点位于直线下方。

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