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01234PV = ?€15 000

你在 4 年后需要 €15 000。某账户年利率 4%,按季度复利。今天需要存入多少?求现值 PV。

FV = €15 0004% / 4n = 4
PV = €
2.货币的时间价值困难
月01…192…300€300 000AB = ?A4.2% / 12

一笔 €300 000 的抵押贷款在 25 年内按月等额偿还,年利率 4.2%,按月复利。在第 16 年年末那次还款之后,还欠多少?求未偿余额 B。

P = €300 0004.2% / 12N = 300k = 192
B = €
3.NPV 与 IRR中等
年0123456€60 000€1 500€1 500€1 500€1 500€1 500€1 500r = 8%, EAC = ?

一台机器今天花费 €60 000,使用 6 年,每年运行费用为 €1 500(每年年末支付)。资本成本为 8%。求其等值年成本 EAC。

C0 = €60 000M = €1 500n = 6r = 8%
EAC = €
4.NPV 与 IRR困难
年01234567−100 00013 000+4%+4%+4%+4%+4%+4%r = 8%, NPV = ?

一个项目今天需投入 €100 000。其现金流在第 1 年年末为 €13 000,之后每年增长 4%,直到第 7 年年末的最后一笔现金流。资本成本为 8%。求净现值 NPV。

C0 = €100 000CF1 = €13 000g = 4%n = 7r = 8%
NPV = €
5.债券定价与收益率中等
半年0123…22€10€10€10 + €1 000P = ?

一张面值为 €1 000 的债券,年票面利率为 2%,每半年付息一次,11 年后到期。到期收益率为每年 3%。 求该债券的价格 P。

F = €1 000票面利率 = 2%YTM = 3%n = 11
P = €
6.债券定价与收益率困难

一只债券的交易价格为 €1 080,到期收益率为 3%(按年复利),麦考利久期为 9.8 年。如果收益率下降 25 个基点,用修正久期估计新价格 P。

P0 = €1 080y = 3%D = 9.8Δy = −25 bp
P = €
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​ = 6%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 6%。税率为 20%。求 WACC。

E = €10 000 000Ps = €1 000 000D = €4 000 000re = 10%rp = 7.5%rd = 6%T = 20%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益2 000 000 × €58.00β = 1.1rf​ = 3%, rm​ = 8.5%债务5 000 × €1 000rd​ = 6%T = 20%

某公司有2 000 000 股、每股 €58.00 的股票,以及 5 000 张、每张市价 €1 000 的债券。税前债务成本为 6%,税率为 20%。股票的 β 系数为 1.1,无风险利率为 3%,市场回报率为 8.5%。求 WACC。

β = 1.1rf = 3%rm = 8.5%rd = 6%T = 20%
WACC = %
9.描述统计中等
152025303540455055

求数据的样本标准差 s:11, 24, 16, 15, 56。

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 500,标准差为 60。数值低于 524 的比例 P 是多少?

μ = 500σ = 60x = 524
P =
11.概率中等
P(至少一个六点) = ??1?2?3?4?5?6?7?8每次掷出 P(六点) = 1/6

一颗均匀骰子掷 8 次。至少掷出一次六点的概率 P 是多少?

n = 8
P =
12.概率困难
n = 12, p = 0.3: P(X = 3) = ?k0123456789101112

一份测试有 12 道选择题。一名靠猜的学生每题答对的概率为 0.3,相互独立。恰好答对 3 题的概率 P 是多少?

n = 12p = 0.3k = 3
P =
13.正态分布中等
750 g735.2 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 735.2 g 的概率 P。z 取两位小数。

μX = 250, σX = 4μY = 500, σY = 9X + Y > 735.2 g
P =
14.正态分布困难
35455565758595分顶部 80%

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,使阴影的前 80% 位于其右侧。求截断值 x。

μ = 65 分σ = 10 分80%
x = 分
15.置信区间中等
μ₁ − μ₂0L = ?Ux̄₁ − x̄₂E90%

比较两种手机型号的电池续航时间。型号 1:40 部手机,均值 108.5 h,已知标准差 5 h。型号 2:50 部手机,均值 106.5 h,已知标准差 8 h。 求 μ₁ − μ₂ 的 90% 置信区间的下限。

n₁ = 40x̄₁ = 108.5 hσ₁ = 5 hn₂ = 50x̄₂ = 106.5 hσ₂ = 8 h90%
下限 = h
16.置信区间困难
σ = 32, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 299%

总体标准差为 32。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 2?

σ = 32E = 299%
n =
17.假设检验与置信区间中等
−2.0642.064t = ?df = 24

比较两种教学方法。第 1 组:12 名学生,平均分 101.5,标准差 2。第 2 组:14 名学生,平均分 95,标准差 8.5。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 = 101.5s₁ = 2n₂ = 14x̄₂ = 95s₂ = 8.5
t =
18.假设检验与置信区间困难
H₀H₁μ₀x̄cμ₀ + 5α = 0.01βσ = 19, 功效 95%, n = ?

在 α = 0.01 下的单侧 z 检验,必须以 95% 的功效检测出均值 5 个单位的偏移。标准差为 19。求最小样本量 n。

α = 0.01功效 = 95%δ = 5σ = 19zα = 2.326zβ = 1.645
n =
19.线性回归与相关中等
xy262360465572671786xy246607080

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 = 27Σy = 416Σx² = 139Σy² = 29290Σxy = 1952
r =
20.线性回归与相关困难
xy367471576677787888xy468708090ŷ = 82

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。 x 取何值 x 时,直线预测 ŷ = 82?

n = 6ŷ = 82
x =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: PV = 12792 €

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 = 0.04/4 = 0.01
N = 4·4 = 16

现值

PV = FV/(1 + i)N = 15 000/1.173 = €12 792.32

答案

PV = €12 792.32
2.货币的时间价值

答案: B = 145199 €

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 = 300
A = 300 000·0.0035/(1 − (1 + 0.0035)−300) = €1 616.83

剩余还款的现值

尚欠的金额必须恰好由剩余的还款还清。

N − k = 300 − 192 = 108
B = 1617·(1 − (1 + 0.0035)−108)/0.0035 = €145 198.97

答案

B = €145 198.97
3.NPV 与 IRR

答案: EAC = 14479 €

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 − 1.08−6)/0.08 = 4.623

年化购置价格

60 000/4.623 = 12 978.92

EAC

EAC = 12 978.92 + 1 500 = €14 478.92

答案

EAC = €14 478.92
4.NPV 与 IRR

答案: NPV = −24546 €

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。

增长型年金的现值

((1.04)/(1.08))7 = 0.7678
PV = 13 000/(0.08 − 0.04)·(1 − 0.7678) = 75 454.09

NPV

NPV = 75 454.09 − 100 000 = −€24 545.91

答案

NPV = −€24 545.91

NPV 为负,因此项目收益低于要求回报率。

5.债券定价与收益率

答案: P = 906.9 €

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 = €10.00, i = 0.015, N = 22

票息的现值

€10.00·(1 − 0.7207)/0.015 = €186.21

面值的现值

€1 000·0.7207 = €720.69

价格

P = €906.90

答案

P = €906.90

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: P = 1106 €

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。

修正久期

Dmod = 9.8/1.03 = 9.515

估计的价格变化

%ΔP ≈ −9.515·(−0.0025) = 2.379%
P ≈ 1080·(1 + 0.02379) = €1 105.69

答案

P = €1 105.69

久期是线性估计;收益率变化较大时,凸性会使实际价格略高一些。

7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 8.447 %

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% + 0.2667·6%·(1 − 0.2) = 8.447%

答案

WACC = 8.447%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 8.874 %

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 = 2 000 000·€58.00 = €116 000 000
D = 5 000·€1 000 = €5 000 000

股权成本(CAPM)

re = 3% + 1.1·5.5% = 9.05%

权重

V = €121 000 000, E/V = 0.9587, D/V = 0.04132

WACC

WACC = 0.9587·9.05% + 0.04132·6%·(1 − 0.2) = 8.874%

答案

WACC = 8.874%
9.描述统计

答案: s = 18.28

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 = 122/5 = 24.4

离差平方

Σ(x − x̄)² = (−13.4)² + (−0.4)² + (−8.4)² + (−9.4)² + 31.6² = 1337

标准差

s = √(1337/4) = 18.28

答案

s = 18.28
10.描述统计

答案: P = 0.6554

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 = 0.4

标准正态分布表

Φ(0.4) = 0.6554
P = 0.6554

答案

P = 0.6554
11.概率

答案: P = 0.7674

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)8 = 0.2326
P = 1 − 0.2326 = 0.7674

答案

P = 0.7674
12.概率

答案: P = 0.2397

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。

二项分布公式

P(X = 3) = 220·0.33·0.79 = 220·0.027·0.04035 = 0.2397

答案

P = 0.2397
13.正态分布

答案: P = 0.9332

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 = (735.2 − 750)/9.849 = −1.5

上尾

P = 1 − Φ(−1.5) = 1 − 0.06681 = 0.9332

答案

P = 0.9332
14.正态分布

答案: x = 56.6 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) = 0.2

由表得到的 z

z ≈ −0.84

回到原来的单位

x = 65 − 0.84·10 = 56.6 分

答案

x = 56.6 分
15.置信区间

答案: 下限 = −0.2705 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 = 108.5 − 106.5 = 2

标准误

SE = √(5²/40 + 8²/50) = 1.38

误差范围

E = 1.645·1.38 = 2.27

区间

2 ± 2.27 → [−0.2705, 4.27]

答案

下限 = −0.2705 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 = 1699

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 = (2.576·32/2)² = 1699

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 1699

答案

n = 1699
17.假设检验与置信区间

答案: t = 2.581

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 + 13·8.5²)/24 = 40.97
sp = 6.401

标准误

SE = 6.401·√(1/12 + 1/14) = 2.518

检验统计量

t = (101.5 − 95)/2.518 = 2.581

答案

t = 2.581

df = 24 时,双侧 5% 的临界值为 2.064;|t| 更大,所以拒绝 H₀。

18.假设检验与置信区间

答案: n = 228

检验的样本量:在水平 α 下的单侧 z 检验中,要以功效 1 − β 检测出真实偏移 δ,标准误必须满足 δ = (z_α + z_β)·σ/√n,所以 n = ((z_α + z_β)·σ/δ)²,向上取整。

解出 n

n = ((2.326 + 1.645)·19/5)² = 227.7

向上取整

n = 228

答案

n = 228
19.线性回归与相关

答案: r = 0.9042

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 = 1952 − 27·416/6 = 80
Sxx = 139 − 27²/6 = 17.5
Syy = 29290 − 416²/6 = 447.3

相关系数

r = 80/√(17.5·447.3) = 0.9042

答案

r = 0.9042
20.线性回归与相关

答案: x = 6.485

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 = 33/6 = 5.5
ȳ = 466/6 = 77.67

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 17.5
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 77

回归直线

b = 77/17.5 = 4.4
a = 77.67 − 4.4·5.5 = 53.47
ŷ = 53.47 + 4.4·x

解出 x

x = (82 − 53.47)/4.4 = 6.485

答案

x = 6.485

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