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
期数0123…36511 + EAR = ?15% / 365

一张信用卡的名义年利率为 15%,每天复利。求实际年利率 EAR,以百分比表示。

r = 15%m = 365
EAR = %
2.货币的时间价值困难
月0123…36€30 000AAAA6% / 12, I = ?

一笔 €30 000 的贷款在 3 年内按月等额偿还,年利率 6%,按月复利。在整个贷款期内共支付多少利息 I?

P = €30 0006% / 12N = 36
I = €
3.NPV 与 IRR中等
年0123−45 00014 00011 00011 000

一项 €45 000 的投资在第 1 年至第 3 年年末带来以下现金流:€14 000, €11 000, €11 000。资本成本为 7.000000000000001%。求净现值 NPV。

r = 7.000000000000001%CF0 = −45 000CF1 = 14 000CF2 = 11 000CF3 = 11 000
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
年01234−25 0008 0008 0008 0008 000

一笔 €25 000 的投资在 4 年内每年年末回报 €8 000。求其内部收益率 IRR,以百分比表示。

C0 = €25 000CF = €8 000n = 4
IRR = %
5.债券定价与收益率中等
半年0123…18€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,9 年后到期。到期收益率为每年 2.5%。 求该债券的价格 P。

F = €1 000票面利率 = 2%YTM = 2.5%n = 9
P = €
6.债券定价与收益率困难
半年0123…20€956€10€10€10 + €1 000

一只面值为 €1 000 的债券每年支付 2% 的票息,分两次半年支付,10 年后到期。其售价为 €956。求其到期收益率 YTM(以年利率表示,即半年收益率的两倍),以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 2% (2×)n = 10P = €956
YTM = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€2 000 000re​ = 13%债务€5 000 000rd​ = 7%T = 28%

某公司有价值 €2 000 000 的股权和价值 €5 000 000 的债务。其股权成本为 13%,税前债务成本为 7%,税率为 28%。求 WACC。

E = €2 000 000D = €5 000 000re = 13%rd = 7%T = 28%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益5 000 000 × €58.50β = 1.2rf​ = 2%, rm​ = 7%债务20 000 × €1 020rd​ = 3%T = 25%

某公司有5 000 000 股、每股 €58.50 的股票,以及 20 000 张、每张市价 €1 020 的债券。税前债务成本为 3%,税率为 25%。股票的 β 系数为 1.2,无风险利率为 2%,市场回报率为 7%。求 WACC。

β = 1.2rf = 2%rm = 7%rd = 3%T = 25%
WACC = %
9.描述统计中等
1520253035404550

求数据的样本标准差 s:53, 24, 21, 46, 14, 50, 44。

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 500,标准差为 75。数值低于 350 的比例 P 是多少?

μ = 500σ = 75x = 350
P =
11.概率中等
xp(x)100.15200.15300.35400.35μ = 29

对图中的分布,求 X 的方差 Var(X)。

x: 10, 20, 30, 40p(x): 0.15, 0.15, 0.35, 0.35
Var(X) =
12.概率困难
n = 10, p = 0.3: P(X = 4) = ?k012345678910

一份测试有 10 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 4 题的概率 P 是多少?

n = 10p = 0.3k = 4
P =
13.正态分布中等
−3−2−10123z−z 与 z 之间的阴影面积 = 0.6778

拖动 z,使标准正态曲线下 −z 与 z 之间的阴影面积为 0.6778。求 z,保留两位小数。

A = 0.6778
z =
14.正态分布困难
10 cm0X − Y?

一组人中男性的身高 X 与女性的身高 Y相互独立且服从正态分布:X 的均值为 180 cm,标准差为 10 cm,Y 的均值为 170 cm,标准差为 12 cm。求 X 大于 Y 的概率 P。z 取两位小数。

μX = 180 cm, σX = 10 cmμY = 170 cm, σY = 12 cm
P =
15.置信区间中等
n = 15, sd​ = 3.50LUd̄ = −5.6E = ?95%

测量 15 名患者治疗前后的血压。差值 d = 治疗前 − 治疗后 (mmHg) 的均值为 −5.6,标准差为 3.5。 求平均差值的 95% 置信区间的误差范围 E。

n = 15d̄ = −5.6sd = 3.595%t(14) = 2.145
E = mmHg
16.置信区间困难
σ = 35, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 295%

总体标准差为 35。样本量 n 至少要多大,才能使均值的 95% 置信区间的误差范围不超过 2?

σ = 35E = 295%
n =
17.假设检验与置信区间中等
−2.14p = ?

据称某总体的均值为 500;已知总体标准差为 4。一个含 64 个观测值的随机样本均值为 498.93。检验 H₀: μ = 500 对 H₁: μ < 500。求 p 值 p。

μ₀ = 500σ = 4n = 64x̄ = 498.93H₁: μ < μ₀
p =
18.假设检验与置信区间困难
z −1.64501.645

36 次测量的样本均值为 58。总体标准差为 20。求均值 90% 置信区间的上限 U。

x̄ = 58σ = 20n = 3690%
U =
19.线性回归与相关中等
xy244961482010251229xy510102030

表中给出 6 对观测值 x = 荷载 (kN) 和 y = 伸长量 (mm)。 求皮尔逊相关系数 r。

n = 6
r =
20.线性回归与相关困难
xy23444765986910801295xy510406080100x = 9

表中给出 6 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 = 9 时的 ŷ。

n = 6x = 9
ŷ =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: EAR = 16.18 %

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。

每期利率

r/m = 0.15/365 = 0.000411

复利一年

EAR = (1 + 0.000411)365 − 1 = 1.162 − 1 = 16.18%

答案

EAR = 16.18%

当一年内复利多于一次时,实际年利率总是高于名义利率。

2.货币的时间价值

答案: I = 2856 €

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 = 0.005, N = 36
A = 30 000·0.005/(1 − (1 + 0.005)−36) = €912.66

利息总额

I = N·A − P = 36·912.7 − 30 000 = €2 855.69

答案

I = €2 855.69
3.NPV 与 IRR

答案: NPV = −13329 €

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 = −45 000
CF1/(1 + 0.07)1 = 14 000/1.07 = 13 084.11
CF2/(1 + 0.07)2 = 11 000/1.145 = 9 607.83
CF3/(1 + 0.07)3 = 11 000/1.225 = 8 979.28

相加

NPV = €−13 328.79

答案

NPV = €−13 328.79

NPV 为负,因此项目收益低于要求回报率。

4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 10.66 %

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)−4)/i = 25 000/8 000 = 3.125

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 = 10%: 3.17
i = 11%: 3.102
IRR = 10.66%

答案

IRR = 10.66%
5.债券定价与收益率

答案: P = 959.9 €

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 = 0.0125, N = 18

票息的现值

€10.00·(1 − 0.7996)/0.0125 = €160.30

面值的现值

€1 000·0.7996 = €799.63

价格

P = €959.93

答案

P = €959.93

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 = 2.5 %

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, N = 20

数值求解

i = 1.25% 每半年

YTM

YTM = 2·1.25% = 2.5%

答案

YTM = 2.5%
7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 7.314 %

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 = €7 000 000, E/V = 0.2857, D/V = 0.7143

WACC

WACC = 0.2857·13% + 0.7143·7%·(1 − 0.28) = 7.314%

答案

WACC = 7.314%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 7.625 %

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·€58.50 = €292 500 000
D = 20 000·€1 020 = €20 400 000

股权成本(CAPM)

re = 2% + 1.2·5% = 8%

权重

V = €312 900 000, E/V = 0.9348, D/V = 0.0652

WACC

WACC = 0.9348·8% + 0.0652·3%·(1 − 0.25) = 7.625%

答案

WACC = 7.625%
9.描述统计

答案: s = 15.82

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 = 252/7 = 36

离差平方

Σ(x − x̄)² = 17² + (−12)² + (−15)² + 10² + (−22)² + 14² + 8² = 1502

标准差

s = √(1502/6) = 15.82

答案

s = 15.82
10.描述统计

答案: P = 0.02275

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 = −2

标准正态分布表

Φ(−2) = 0.02275
P = 0.02275

答案

P = 0.02275
11.概率

答案: Var(X) = 109

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 = 10·0.15 + 20·0.15 + 30·0.35 + 40·0.35 = 29

平方的均值

E(X²) = 100·0.15 + 400·0.15 + 900·0.35 + 1600·0.35 = 950

方差

Var(X) = 950 − 29² = 109

答案

Var(X) = 109
12.概率

答案: P = 0.2001

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 = 4) = 210·0.34·0.76 = 210·0.0081·0.1176 = 0.2001

答案

P = 0.2001
13.正态分布

答案: z = 0.99

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 + 0.6778)/2 = 0.8389

反向查 z 表

在表中找到 0.8389,读出 z。

z = 0.99

答案

z = 0.99
14.正态分布

答案: P = 0.7389

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 = 180 − 170 = 10 cm, σ = 15.62 cm

标准化

z = (0 − 10)/15.62 = −0.64

概率

P = 1 − Φ(−0.64) = 0.7389

答案

P = 0.7389
15.置信区间

答案: E = 1.938 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 = 14, t = 2.145

误差范围

E = 2.145·3.5/√15 = 1.938

答案

E = 1.938 mmHg
16.置信区间

答案: n = 1177

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 = (1.96·35/2)² = 1176

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 1177

答案

n = 1177
17.假设检验与置信区间

答案: p = 0.01618

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.

检验统计量

SE = σ/√n = 4/√64 = 0.5
z = (498.93 − 500)/0.5 = −2.14

尾部面积

Φ(2.14) = 0.9838
1 − Φ(2.14) = 0.0162

p 值

p = 0.01618

答案

p = 0.01618

p ≤ 0.05,所以在 5% 水平下拒绝 H₀。

18.假设检验与置信区间

答案: U = 63.48

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/√36 = 5.483

区间端点

U = 58 + 5.483 = 63.48

答案

U = 63.48
19.线性回归与相关

答案: r = 0.9988

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 = 42/6 = 7
ȳ = 101/6 = 16.83

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 179
Syy = Σ(y − ȳ)² = 458.8

相关系数

r = 179/√(70·458.8) = 0.9988

答案

r = 0.9988
20.线性回归与相关

答案: ŷ = 75.83

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 = 42/6 = 7
ȳ = 384/6 = 64

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 414

回归直线

b = 414/70 = 5.914
a = 64 − 5.914·7 = 22.6
ŷ = 22.6 + 5.914·x

预测

ŷ = 22.6 + 5.914·9 = 75.83

答案

ŷ = 75.83

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