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01234567PV = ?€25 000

你在 7 年后需要 €25 000。某账户年利率 3.6%,按月复利。今天需要存入多少?求现值 PV。

FV = €25 0003.6% / 12n = 7
PV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…72€300€300€300FV = ?

你在 6 年内每月月末存入 €300。账户年利率 3.6%,按月复利。期末共存了多少?求 FV。

A = €3003.6% / 12N = 72
FV = €
3.NPV 与 IRR中等
年0123456−30 0006 0006 0006 0006 0006 0009 000

一台机器今天花费 €30 000。它在 6 年内每年年末产生 €6 000,之后可以以 €3 000 出售。资本成本为 10%。求净现值 NPV。

C0 = €30 000CF = €6 000S = €3 000n = 6r = 10%
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
年01234−20 00011 5007 00010 0006 000

一个项目需投入 €20 000,在第 1 年到第 4 年的每年年末回报 €11 500, €7 000, €10 000, €6 000。现金流可按 6% 的资本成本再投资。求修正内部收益率 MIRR,以百分比表示。

r = 6%CF0 = −20 000CF1 = 11 500CF2 = 7 000CF3 = 10 000CF4 = 6 000
MIRR = %
5.债券定价与收益率中等
半年0123…10€15€15€15 + €1 000P = ?

一张面值为 €1 000 的债券,年票面利率为 3%,每半年付息一次,5 年后到期。到期收益率为每年 6%。 求该债券的价格 P。

F = €1 000票面利率 = 3%YTM = 6%n = 5
P = €
6.债券定价与收益率困难
半年0123…18€1 118€22.50€22.50€22.50 + €1 000

一只面值为 €1 000 的债券每年支付 4.5% 的票息,分两次半年支付,9 年后到期。其售价为 €1 118。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 = 4.5% (2×)n = 9P = €1 118
YTM = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€10 000 000re​ = 11%债务€5 000 000rd​ = 4.5%T = 28%

某公司有价值 €10 000 000 的股权和价值 €5 000 000 的债务。其股权成本为 11%,税前债务成本为 4.5%,税率为 28%。求 WACC。

E = €10 000 000D = €5 000 000re = 11%rd = 4.5%T = 28%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益2 000 000 × €38.00D0​ = €0.60g = 5%债务€76 000 000rd​ = 3%T = 30%

一家公司有 2 000 000 股股票,股价为 €38.00;其股权账面价值为 €38 000 000。公司刚支付了每股 €0.60 的股利,股利每年增长 5%。其债务市场价值为 €76 000 000,税前成本为 3%。税率为 30%。用股利增长模型计算股权资本成本,求 WACC。

N = 2 000 000P0 = €38.00股权账面价值 = €38 000 000D0 = €0.60g = 5%D = €76 000 000rd = 3%T = 30%
WACC = %
9.描述统计中等
152025303540455055

求数据的样本标准差 s:18, 15, 52, 58, 21, 42, 30。

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 5。求成绩 166 的 z 分数 z。

μ = 170σ = 5x = 166
z =
11.概率中等
n = 14k = 2N = ?

从 14 人中选出 2 人组成委员会,有多少种选法 N?顺序无关。

n = 14k = 2
N =
12.概率困难
n = 11, p = 0.7: P(X = 4) = ?k01234567891011

一份测试有 11 道选择题。一名靠猜的学生每题答对的概率为 0.7,相互独立。恰好答对 4 题的概率 P 是多少?

n = 11p = 0.7k = 4
P =
13.正态分布中等
174.5181.5P = ?

成年男性的身高服从正态分布,均值为 178 cm,标准差为 7 cm。介于 174.5 和 181.5 cm 之间的比例是多少?P 以小数表示。

μ = 178σ = 7x1 = 174.5x2 = 181.5
P =
14.正态分布困难
0.02 mm0D − d?

孔径 D 服从均值 25.02 mm、标准差 0.02 mm 的正态分布。轴径 d 独立,服从均值 25 mm、标准差 0.015 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 = 25.02 mm, σ = 0.02 mm轴: μ = 25 mm, σ = 0.015 mm
P =
15.置信区间中等
n = 6, sd​ = 1.90LUd̄ = 8.6E = ?99%

测量 6 名患者治疗前后的血压。差值 d = 治疗前 − 治疗后 (mmHg) 的均值为 8.6,标准差为 1.9。 求平均差值的 99% 置信区间的误差范围 E。

n = 6d̄ = 8.6sd = 1.999%t(5) = 4.032
E = mmHg
16.置信区间困难
σ = 23, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 499%

总体标准差为 23。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 4?

σ = 23E = 499%
n =
17.假设检验与置信区间中等
t −1.99801.998

64 名学生的样本平均分为 48.25,样本标准差为 10。求 H₀: μ = 50 的检验统计量 t。

μ₀ = 50x̄ = 48.25s = 10n = 64
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 300 名患者中有 135 人康复,接受治疗 B 的 80 名患者中有 42 人康复。用合并比例求 H₀: p₁ = p₂ 的检验统计量 z。

x₁ = 135n₁ = 300x₂ = 42n₂ = 80
z =
19.线性回归与相关中等
xy2841562182510311238xy51010203040

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
xy2104146258311036xy510102030ŷ = 13

表中给出 5 对观测值 x = 荷载 (kN) 和 y = 伸长量 (mm)。 使用最小二乘直线 ŷ = a + b·x。 x 取何值 x 时,直线预测 ŷ = 13?

n = 5ŷ = 13
x =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: PV = 19438 €

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 = 0.036000000000000004/12 = 0.003
N = 12·7 = 84

现值

PV = FV/(1 + i)N = 25 000/1.286 = €19 438.45

答案

PV = €19 438.45
2.货币的时间价值

答案: FV = 24070 €

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。

月利率和存款次数

i = 0.036000000000000004/12 = 0.003
N = 12·6 = 72

存款的终值

FV = A·((1 + i)N − 1)/i = 300·(1.241 − 1)/0.003 = €24 070.11

答案

FV = €24 070.11

你自己存入了 €21 600;其余是利息。

3.NPV 与 IRR

答案: NPV = −2175 €

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。

每年现金流的现值

6 000·4.355 = 26 131.56

残值的现值

3 000/1.772 = 1 693.42

NPV

NPV = −30 000 + 26 131.56 + 1 693.42 = −€2 175.01

答案

NPV = −€2 175.01
4.NPV 与 IRR

答案: MIRR = 17.53 %

修正 IRR:把每笔流入按再投资利率(通常为资本成本)复利到项目结束,得到终值 TV。MIRR 是把初始投资变为 TV 的利率:MIRR = (TV/C₀)^(1/n) − 1。

流入的终值

11 500·1.063 = 13 696.68
7 000·1.062 = 7 865.20
10 000·1.061 = 10 600.00
6 000·1.060 = 6 000.00
TV = 38 161.88

MIRR

MIRR = (38 161.88/20 000)1/4 − 1 = 17.53%

答案

MIRR = 17.53%
5.债券定价与收益率

答案: P = 872 €

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 = €15.00, i = 0.03, N = 10

票息的现值

€15.00·(1 − 0.7441)/0.03 = €127.95

面值的现值

€1 000·0.7441 = €744.09

价格

P = €872.05

答案

P = €872.05

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 = 2.995 %

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, N = 18

数值求解

i = 1.497% 每半年

YTM

YTM = 2·1.497% = 2.995%

答案

YTM = 2.995%
7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 8.413 %

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 = €15 000 000, E/V = 0.6667, D/V = 0.3333

WACC

WACC = 0.6667·11% + 0.3333·4.5%·(1 − 0.28) = 8.413%

答案

WACC = 8.413%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 4.379 %

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)。

股权成本

D1 = 0.6·1.05 = €0.63
re = 0.63/38 + 0.05 = 6.658%

市场价值

E = 2 000 000·€38.00 = €76 000 000
V = €152 000 000, E/V = 0.5, D/V = 0.5

WACC

WACC = 0.5·6.658% + 0.5·3%·(1 − 0.3) = 4.379%

答案

WACC = 4.379%
9.描述统计

答案: s = 17.15

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 = 236/7 = 33.71

离差平方

Σ(x − x̄)² = (−15.71)² + (−18.71)² + 18.29² + 24.29² + (−12.71)² + 8.286² + (−3.714)² = 1765

标准差

s = √(1765/6) = 17.15

答案

s = 17.15
10.描述统计

答案: z = −0.8

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 = (166 − 170)/5 = −0.8

答案

z = −0.8
11.概率

答案: N = 91

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。

组合

C(14, 2) = (14·13)/(2·1) = 91

答案

N = 91
12.概率

答案: P = 0.01733

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) = 330·0.74·0.37 = 330·0.2401·0.0002187 = 0.01733

答案

P = 0.01733
13.正态分布

答案: P = 0.3829

正态分布:把数值 x 换算成 z 分数 z = (x − μ)/σ,它表示离均值有多少个标准差。z 表(或 Φ(z))给出 z 左侧的面积,即 P(X < x)。右侧面积为 1 − Φ(z),两个值之间的面积等于它们左侧面积之差。

z 分数

z₁ = (174.5 − 178)/7 = −0.5
z₂ = (181.5 − 178)/7 = 0.5

中间面积

P = Φ(0.5) − Φ(−0.5) = 0.6915 − 0.3085 = 0.3829

答案

P = 0.3829
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 = 25.02 − 25 = 0.02 mm, σ = 0.025 mm

标准化

z = (0 − 0.02)/0.025 = −0.8

概率

P = 1 − Φ(−0.8) = 0.7881

答案

P = 0.7881
15.置信区间

答案: E = 3.128 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 = 5, t = 4.032

误差范围

E = 4.032·1.9/√6 = 3.128

答案

E = 3.128 mmHg
16.置信区间

答案: n = 220

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 = (2.576·23/4)² = 219.4

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 220

答案

n = 220
17.假设检验与置信区间

答案: t = −1.4

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 = 10/√64 = 10/8 = 1.25

检验统计量

t = (48.25 − 50)/1.25 = −1.4

答案

t = −1.4
t0.025; df = 63 = 1.998

|t| < 1.998,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 = −1.195

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 = 135/300 = 0.45
p̂₂ = 42/80 = 0.525
p̂ = 177/380 = 0.4658

H₀ 下的标准误

SE = √(0.4658·0.5342·(1/300 + 1/80)) = 0.06277

检验统计量

z = (0.45 − 0.525)/0.06277 = −1.195

答案

z = −1.195

|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: r = 0.9974

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 = 138/6 = 23

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 202
Syy = Σ(y − ȳ)² = 586

相关系数

r = 202/√(70·586) = 0.9974

答案

r = 0.9974
20.线性回归与相关

答案: x = 3.043

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 = 30/5 = 6
ȳ = 116/5 = 23.2

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 138

回归直线

b = 138/40 = 3.45
a = 23.2 − 3.45·6 = 2.5
ŷ = 2.5 + 3.45·x

解出 x

x = (13 − 2.5)/3.45 = 3.043

答案

x = 3.043

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