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012345€2 000FV = ?

你以名义年利率 4.8% 投资 €2 000,按月复利。求 5 年后的投资价值 FV。

PV = €2 0004.8% / 12n = 5
FV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…300€200 000AAAA7.2% / 12, I = ?

一笔 €200 000 的贷款在 25 年内按月等额偿还,年利率 7.2%,按月复利。在整个贷款期内共支付多少利息 I?

P = €200 0007.2% / 12N = 300
I = €
3.NPV 与 IRR中等
年0123…9−500 00032 000+4%+4%…r = 11%, NPV = ?

一个项目今天需投入 €500 000。它在第一年年末产生 €32 000,之后现金流每年永久增长 4%。资本成本为 11%。求净现值 NPV。

C0 = €500 000CF1 = €32 000g = 4%r = 11%
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
年012−50 00037 00025 000

某项目投入 €50 000,在第 1 年至第 2 年年末每年回收 €37 000, €25 000。求其内部收益率 IRR(百分数)。

CF0 = −50 000CF1 = 37 000CF2 = 25 000
IRR = %
5.债券定价与收益率中等
半年0123…12€22.50€22.50€22.50 + €1 000P = ?

一张面值为 €1 000 的债券,年票面利率为 4.5%,每半年付息一次,6 年后到期。到期收益率为每年 8%。 求该债券的价格 P。

F = €1 000票面利率 = 4.5%YTM = 8%n = 6
P = €
6.债券定价与收益率困难
年0123…8€945€70€70 + €1 000

一张面值为 €1 000、年票面利率为 7% 的债券 8 年后到期,售价为 €945。求其到期收益率 YTM,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 7%n = 8P = €945
YTM = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?普通股€10 000 000re​ = 10%优先股€1 000 000rp​ = 7.5%债务€4 000 000rd​ = 4%T = 20%

一家公司的融资由价值 €10 000 000 的普通股、价值 €1 000 000 的优先股和价值 €4 000 000 的债务构成。股权资本成本为 10%,优先股成本为 7.5%,税前债务成本为 4%。税率为 20%。求 WACC。

E = €10 000 000Ps = €1 000 000D = €4 000 000re = 10%rp = 7.5%rd = 4%T = 20%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益5 000 000 × €27.50β = 1.8rf​ = 1%, rm​ = 5%债务40 000 × €1 020rd​ = 6%T = 30%

某公司有5 000 000 股、每股 €27.50 的股票,以及 40 000 张、每张市价 €1 020 的债券。税前债务成本为 6%,税率为 30%。股票的 β 系数为 1.8,无风险利率为 1%,市场回报率为 5%。求 WACC。

β = 1.8rf = 1%rm = 5%rd = 6%T = 30%
WACC = %
9.描述统计中等
2025303540455055

求数据的样本标准差 s:49, 58, 48, 27, 35, 20, 36。

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 15。求成绩 185 的 z 分数 z。

μ = 170σ = 15x = 185
z =
11.概率中等
红球: 5蓝球: 7

袋中有 5 个红球和 7 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?

5 / 7
P =
12.概率困难
xp(x)00.2520.3540.0560.35μ

X 的分布如图所示,Y = 10X + 20。求 Y 的标准差 σY。

x: 0, 2, 4, 6p(x): 0.25, 0.35, 0.05, 0.35Y = 10X + 20
σY =
13.正态分布中等
−3−2−10123zz 右侧的阴影面积 = 0.0526

拖动 z,使标准正态曲线下 z 右侧的阴影面积为 0.0526。求 z,保留两位小数。

A = 0.0526
z =
14.正态分布困难
0.04 mm0D − d?

孔径 D 服从均值 25.04 mm、标准差 0.015 mm 的正态分布。轴径 d 独立,服从均值 25 mm、标准差 0.02 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 = 25.04 mm, σ = 0.015 mm轴: μ = 25 mm, σ = 0.02 mm
P =
15.置信区间中等
μ₁ − μ₂0LUx̄₁ − x̄₂E = ?95%

比较两种手机型号的电池续航时间。型号 1:40 部手机,均值 77.5 h,已知标准差 5 h。型号 2:30 部手机,均值 82.5 h,已知标准差 8 h。 求 μ₁ − μ₂ 的 95% 置信区间的误差范围 E。

n₁ = 40x̄₁ = 77.5 hσ₁ = 5 hn₂ = 30x̄₂ = 82.5 hσ₂ = 8 h95%
E = h
16.置信区间困难
p ≈ 0.1, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0495%

一项预研究表明,约有 0.1 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 0.04?

p ≈ 0.1E = 0.0495%
n =
17.假设检验与置信区间中等
t −1.98401.984

100 名学生的样本平均分为 499.4,样本标准差为 4。求 H₀: μ = 500 的检验统计量 t。

μ₀ = 500x̄ = 499.4s = 4n = 100
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 250 名患者中有 113 人康复,接受治疗 B 的 120 名患者中有 67 人康复。用合并比例求 H₀: p₁ = p₂ 的检验统计量 z。

x₁ = 113n₁ = 250x₂ = 67n₂ = 120
z =
19.线性回归与相关中等
xy130227323425523620xy246202530

表中给出 6 对观测值 x = 车龄(年) 和 y = 价格 (k€)。 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
xy12121631741359xy24101520ŷ = 14

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。 x 取何值 x 时,直线预测 ŷ = 14?

n = 5ŷ = 14
x =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: FV = 2541 €

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 = 0.048/12 = 0.004
N = m·n = 12·5 = 60

终值

FV = 2 000·(1 + 0.004)60 = 2 000·1.271 = €2 541.28

答案

FV = €2 541.28
2.货币的时间价值

答案: I = 231753 €

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 = 0.006, N = 300
A = 200 000·0.006/(1 − (1 + 0.006)−300) = €1 439.18

利息总额

I = N·A − P = 300·1439 − 200 000 = €231 753.21

答案

I = €231 753.21
3.NPV 与 IRR

答案: NPV = −42857 €

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。

现金流的价值

PV = 32 000/(0.11 − 0.04) = 457 142.86

NPV

NPV = 457 142.86 − 500 000 = −€42 857.14

答案

NPV = −€42 857.14

NPV 为负,因此项目收益低于要求回报率。

4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 16.81 %

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。

夹逼 IRR

利率上升时 NPV 下降,所以 IRR 介于 NPV 为正的利率和 NPV 为负的利率之间。

NPV(15%) = 1 077.50
NPV(20%) = −1 805.56

缩小范围

线性插值给出初步估计;反复插值(或使用计算器的 IRR 功能)可得到精确利率。

IRR ≈ 15 + 5·1 077.50/(1 077.50 − (−1 805.56)) = 16.87%
精确: NPV(16.81%) = 0 → IRR = 16.81%

答案

IRR = 16.81%
5.债券定价与收益率

答案: P = 835.8 €

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 = €22.50, i = 0.04, N = 12

票息的现值

€22.50·(1 − 0.6246)/0.04 = €211.16

面值的现值

€1 000·0.6246 = €624.60

价格

P = €835.76

答案

P = €835.76

收益率高于票面利率,所以债券折价出售。

6.债券定价与收益率

答案: YTM = 7.955 %

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

€945 = €70·(1 − (1 + y)⁻⁸)/y + €1 000/(1 + y)⁸

数值求解

P(7%) = €1 000.00, P(8%) = €942.53
YTM = 7.955%

答案

YTM = 7.955%
7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 8.02 %

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 = 10 000 000 + 1 000 000 + 4 000 000 = €15 000 000
E/V = 0.6667, Ps/V = 0.06667, D/V = 0.2667

WACC

WACC = 0.6667·10% + 0.06667·7.5% + 0.2667·4%·(1 − 0.2) = 8.02%

答案

WACC = 8.02%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 7.285 %

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·€27.50 = €137 500 000
D = 40 000·€1 020 = €40 800 000

股权成本(CAPM)

re = 1% + 1.8·4% = 8.2%

权重

V = €178 300 000, E/V = 0.7712, D/V = 0.2288

WACC

WACC = 0.7712·8.2% + 0.2288·6%·(1 − 0.3) = 7.285%

答案

WACC = 7.285%
9.描述统计

答案: s = 13.37

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 = 273/7 = 39

离差平方

Σ(x − x̄)² = 10² + 19² + 9² + (−12)² + (−4)² + (−19)² + (−3)² = 1072

标准差

s = √(1072/6) = 13.37

答案

s = 13.37
10.描述统计

答案: z = 1

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 = (185 − 170)/15 = 1

答案

z = 1
11.概率

答案: P = 0.1515

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 = 5/12 · 4/11 = 20/132 = 0.1515

答案

P = 0.1515
12.概率

答案: σY = 24.08

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 = 3, Var(X) = 5.8, σX = 2.408

线性变换

σY = |10|·2.408 = 24.08

答案

σY = 24.08

均值确实会改变:E(Y) = 10·3 + 20 = 50。

13.正态分布

答案: z = 1.62

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 − 0.0526 = 0.9474

反向查 z 表

在表中找到 0.9474,读出 z。

z = 1.62

答案

z = 1.62
14.正态分布

答案: P = 0.9452

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 = 25.04 − 25 = 0.04 mm, σ = 0.025 mm

标准化

z = (0 − 0.04)/0.025 = −1.6

概率

P = 1 − Φ(−1.6) = 0.9452

答案

P = 0.9452
15.置信区间

答案: E = 3.255 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 = 77.5 − 82.5 = −5

标准误

SE = √(5²/40 + 8²/30) = 1.661

误差范围

E = 1.96·1.661 = 3.255

答案

E = 3.255 h

区间不包含 0,所以两个均值有显著差异。

16.置信区间

答案: n = 217

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 = 1.96²·0.1·0.9/0.04² = 216.1

向上取整

n = 217

答案

n = 217
17.假设检验与置信区间

答案: t = −1.5

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 = 4/√100 = 4/10 = 0.4

检验统计量

t = (499.4 − 500)/0.4 = −1.5

答案

t = −1.5
t0.025; df = 99 = 1.984

|t| < 1.984,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 = −1.916

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 = 113/250 = 0.452
p̂₂ = 67/120 = 0.5583
p̂ = 180/370 = 0.4865

H₀ 下的标准误

SE = √(0.4865·0.5135·(1/250 + 1/120)) = 0.05551

检验统计量

z = (0.452 − 0.5583)/0.05551 = −1.916

答案

z = −1.916

|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: r² = 0.8385

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 = 21/6 = 3.5
ȳ = 148/6 = 24.67

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −30
Syy = Σ(y − ȳ)² = 61.33

决定系数

r² = −30²/(17.5·61.33) = 0.8385

答案

r² = 0.8385

y 的变异中约有 83.85% 可由该直线解释。

20.线性回归与相关

答案: x = 3.444

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 = 76/5 = 15.2

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −27

回归直线

b = −27/10 = −2.7
a = 15.2 − (−2.7)·3 = 23.3
ŷ = 23.3 − 2.7·x

解出 x

x = (14 − 23.3)/(−2.7) = 3.444

答案

x = 3.444

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