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。

新题目返回课程

在打印窗口中选择“另存为 PDF”,即可在设备上保存一份副本。

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€8 000FV = ?

你以名义年利率 4% 投资 €8 000,按月复利。求 2 年后的投资价值 FV。

PV = €8 0004% / 12n = 2
FV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…N = ?€5 000€75€75€75€753.6% / 12

你以每年 3.6% 的利率借入 €5 000,按月复利,每月月末偿还 €75。需要多少个月才能还清贷款(最后一笔还款可以较少)?给出还款次数 N。

P = €5 000A = €753.6% / 12
N = 次还款
3.NPV 与 IRR中等
年0123456−60 00021 50021 50021 50021 50021 50021 500

一个项目今天需投入 €60 000,在 6 年内每年年末回报 €21 500。资本成本为 12%。假设现金流在每年内均匀流入。求折现回收期 DPB,以年表示。

r = 12%CF0 = −60 000CF1 = 21 500CF2 = 21 500CF3 = 21 500CF4 = 21 500CF5 = 21 500CF6 = 21 500
DPB = 年
4.NPV 与 IRR困难
年0123−25 00010 50013 50016 500

某项目投入 €25 000,在第 1 年至第 3 年年末每年回收 €10 500, €13 500, €16 500。求其内部收益率 IRR(百分数)。

CF0 = −25 000CF1 = 10 500CF2 = 13 500CF3 = 16 500
IRR = %
5.债券定价与收益率中等
年0123…12P€60€60€60 + €1 000

一只面值为 €1 000 的债券每年支付 6% 的票息,12 年后到期。其到期收益率从 2.5% 变为 1%。债券价格变化多少 ΔP?

F = €1 000票面利率 = 6%n = 12y1 = 2.5%y2 = 1%
ΔP = €
6.债券定价与收益率困难

一只债券的交易价格为 €1 040,到期收益率为 5%(按年复利),麦考利久期为 11 年。如果收益率下降 50 个基点,用修正久期估计新价格 P。

P0 = €1 040y = 5%D = 11Δy = −50 bp
P = €
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€12 000 000re​ = 9%债务€2 000 000rd​ = 6%T = 30%

某公司有价值 €12 000 000 的股权和价值 €2 000 000 的债务。其股权成本为 9%,税前债务成本为 6%,税率为 30%。求 WACC。

E = €12 000 000D = €2 000 000re = 9%rd = 6%T = 30%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益€5 000 000re​ = 9%债券8 000 × €905票面利率 4%, n = 8T = 20%

一家公司股权的市场价值为 €5 000 000,股权资本成本为 9%。其债务由 8 000 张债券组成(面值 €1 000,年票息 4%,剩余期限 8 年),每张交易价格为 €905。税率为 20%。以债券的到期收益率作为税前债务成本,求 WACC。

E = €5 000 000re = 9%债券: 8 000 × €905票面利率 = 4%n = 8T = 20%
WACC = %
9.描述统计中等
303540455055

求数据的样本标准差 s:50, 33, 55, 26, 35。

n = 5
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 70,标准差为 8。求成绩 66 的 z 分数 z。

μ = 70σ = 8x = 66
z =
11.概率中等
P(至少一个六点) = ??1?2?3每次掷出 P(六点) = 1/6

一颗均匀骰子掷 3 次。至少掷出一次六点的概率 P 是多少?

n = 3
P =
12.概率困难
n = 10, p = 0.3: P(X ≤ 1) = ?k012345678910

测试 10 个元件,每个独立地以概率 0.3 失效。至多一个失效的概率 P 是多少?

n = 10p = 0.3
P =
13.正态分布中等
−3−2−10123z−z 与 z 之间的阴影面积 = 0.8473

拖动 z,使标准正态曲线下 −z 与 z 之间的阴影面积为 0.8473。求 z,保留两位小数。

A = 0.8473
z =
14.正态分布困难
4 s0X − Y?

运动员 A 的单圈时间 X 与运动员 B 的单圈时间 Y相互独立且服从正态分布:X 的均值为 52 s,标准差为 4 s,Y 的均值为 48 s,标准差为 3 s。求 X 大于 Y 的概率 P。z 取两位小数。

μX = 52 s, σX = 4 sμY = 48 s, σY = 3 s
P =
15.置信区间中等
n = 7, sd​ = 6.60L = ?Ud̄ = 5.8E90%

测量 7 名患者治疗前后的血压。差值 d = 治疗前 − 治疗后 (mmHg) 的均值为 5.8,标准差为 6.6。 求平均差值的 90% 置信区间的下限。

n = 7d̄ = 5.8sd = 6.690%t(6) = 1.943
下限 = mmHg
16.置信区间困难
σ = 7, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 190%

总体标准差为 7。样本量 n 至少要多大,才能使均值的 90% 置信区间的误差范围不超过 1?

σ = 7E = 190%
n =
17.假设检验与置信区间中等
t −2.13102.131

16 名学生的样本平均分为 123,样本标准差为 5。求 H₀: μ = 120 的检验统计量 t。

μ₀ = 120x̄ = 123s = 5n = 16
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 150 名患者中有 98 人康复,接受治疗 B 的 250 名患者中有 200 人康复。用合并比例求 H₀: p₁ = p₂ 的检验统计量 z。

x₁ = 98n₁ = 150x₂ = 200n₂ = 250
z =
19.线性回归与相关中等
xy128224326422521xy2425

表中给出 5 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 = 5
r² =
20.线性回归与相关困难
xy123222319415513xy241520x = 4.5

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。 新得到一个观测值 (4.5, 19)。求其残差 e = y − ŷ。

n = 5(4.5, 19)
e =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: FV = 8665 €

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 = 0.04/12 = 0.003333
N = m·n = 12·2 = 24

终值

FV = 8 000·(1 + 0.003333)24 = 8 000·1.083 = €8 665.14

答案

FV = €8 665.14
2.货币的时间价值

答案: N = 75 次还款

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。

将年金公式变形

i = 0.003
(1 + i)−N = 1 − 5 000·0.003/75 = 0.8

用对数求解

N = −ln(0.8)/ln(1.003) = 74.49

向上取整到整次还款

74 次全额还款后还剩少量余额,由最后一笔较少的还款还清。

N = 75

答案

N = 75 次还款
3.NPV 与 IRR

答案: DPB = 3.612 年

回收期:累计现金流收回初始投资所需的时间。假定每年的现金在年内均匀流入,所以最后一段是一年中的一部分。简单回收期忽略货币的时间价值;折现回收期则使用折现后的现金流。

折现现金流和累计现金流

年份 1: 21 500/1.12 = 19 196.43 → Σ = 19 196.43
年份 2: 21 500/1.254 = 17 139.67 → Σ = 36 336.10
年份 3: 21 500/1.405 = 15 303.28 → Σ = 51 639.37
年份 4: 21 500/1.574 = 13 663.64 → Σ = 65 303.01

最后一年的分数

DPB = 3 + 8 360.63/13 663.64 = 3.612

答案

DPB = 3.612 年

折现回收期总是长于简单回收期(2.791 年)。

4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 26.21 %

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(25%) = 488.00
NPV(30%) = −1 424.67

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 ≈ 25 + 5·488.00/(488.00 − (−1 424.67)) = 26.28%
精确: NPV(26.21%) = 0 → IRR = 26.21%

答案

IRR = 26.21%
5.债券定价与收益率

答案: ΔP = 203.7 €

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。

按原收益率计算的价格

C = €60.00, i = 0.025, N = 12
€60.00·(1 − 0.7436)/0.025 + €1 000·0.7436 = €615.47 + €743.56 = €1 359.02

按新收益率计算的价格

C = €60.00, i = 0.01, N = 12
€60.00·(1 − 0.8874)/0.01 + €1 000·0.8874 = €675.30 + €887.45 = €1 562.75

变化

ΔP = 1 562.75 − 1 359.02 = €203.73

答案

ΔP = €203.73
6.债券定价与收益率

答案: P = 1094 €

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 = 11/1.05 = 10.48

估计的价格变化

%ΔP ≈ −10.48·(−0.005) = 5.238%
P ≈ 1040·(1 + 0.05238) = €1 094.48

答案

P = €1 094.48

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 = 8.314 %

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 = €14 000 000, E/V = 0.8571, D/V = 0.1429

WACC

WACC = 0.8571·9% + 0.1429·6%·(1 − 0.3) = 8.314%

答案

WACC = 8.314%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 6.279 %

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)。

债务成本 (YTM)

905 = 40·(1 − (1 + y)−8)/y + 1000/(1 + y)8
y = 5.5%

市场价值

D = 8 000·€905 = €7 240 000
V = €12 240 000, E/V = 0.4085, D/V = 0.5915

WACC

WACC = 0.4085·9% + 0.5915·5.5%·(1 − 0.2) = 6.279%

答案

WACC = 6.279%
9.描述统计

答案: s = 12.19

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 = 199/5 = 39.8

离差平方

Σ(x − x̄)² = 10.2² + (−6.8)² + 15.2² + (−13.8)² + (−4.8)² = 594.8

标准差

s = √(594.8/4) = 12.19

答案

s = 12.19
10.描述统计

答案: z = −0.5

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 = (66 − 70)/8 = −0.5

答案

z = −0.5
11.概率

答案: P = 0.4213

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)3 = 0.5787
P = 1 − 0.5787 = 0.4213

答案

P = 0.4213
12.概率

答案: P = 0.1493

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。

零个和一个失效

P(X = 0) = 0.710 = 0.02825
P(X = 1) = 10·0.3·0.79 = 0.1211

相加

P = 0.02825 + 0.1211 = 0.1493

答案

P = 0.1493
13.正态分布

答案: z = 1.43

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 + 0.8473)/2 = 0.9236

反向查 z 表

在表中找到 0.9236,读出 z。

z = 1.43

答案

z = 1.43
14.正态分布

答案: P = 0.7881

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 = 52 − 48 = 4 s, σ = 5 s

标准化

z = (0 − 4)/5 = −0.8

概率

P = 1 − Φ(−0.8) = 0.7881

答案

P = 0.7881
15.置信区间

答案: 下限 = 0.9531 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 = 6, t = 1.943

误差范围

E = 1.943·6.6/√7 = 4.847

区间

5.8 ± 4.847 → [0.9531, 10.65]

答案

下限 = 0.9531 mmHg
16.置信区间

答案: n = 133

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 = (1.645·7/1)² = 132.6

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 133

答案

n = 133
17.假设检验与置信区间

答案: t = 2.4

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 = 5/√16 = 5/4 = 1.25

检验统计量

t = (123 − 120)/1.25 = 2.4

答案

t = 2.4
t0.025; df = 15 = 2.131

|t| > 2.131,所以在 5% 水平下拒绝 H₀(双侧)。

18.假设检验与置信区间

答案: z = −3.258

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 = 98/150 = 0.6533
p̂₂ = 200/250 = 0.8
p̂ = 298/400 = 0.745

H₀ 下的标准误

SE = √(0.745·0.255·(1/150 + 1/250)) = 0.04502

检验统计量

z = (0.6533 − 0.8)/0.04502 = −3.258

答案

z = −3.258

|z| > 1.96,所以在 5% 水平下拒绝 H₀(双侧)。

19.线性回归与相关

答案: r² = 0.7805

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 = 121/5 = 24.2

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = −16
Syy = Σ(y − ȳ)² = 32.8

决定系数

r² = −16²/(10·32.8) = 0.7805

答案

r² = 0.7805

y 的变异中约有 78.05% 可由该直线解释。

20.线性回归与相关

答案: e = 4.65

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 = 92/5 = 18.4

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 = 18.4 − (−2.7)·3 = 26.5
ŷ = 26.5 − 2.7·x

预测值

ŷ = 26.5 + (−2.7)·4.5 = 14.35

残差

e = 19 − 14.35 = 4.65

答案

e = 4.65

该点位于直线上方。

本内容为独立练习材料。ExamProblems 与该考试的主办机构没有隶属关系,也未获其认可,考试名称仅用于描述内容。 CFA® and Chartered Financial Analyst® 是 CFA Institute 的商标,该机构与 ExamProblems 无关,不为其背书,也不保证其准确性。

ExamProblems · examproblems.com/courses/cfa-level-1-quant-and-fixed-income