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012345PV = ?€15 000

你在 5 年后需要 €15 000。某账户年利率 4%,按月复利。今天需要存入多少?求现值 PV。

FV = €15 0004% / 12n = 5
PV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…60€12 000A?AAA

一笔 €12 000 的贷款在 5 年内以等额月供偿还。年利率 4.8%,按月复利。求月供 A。

P = €12 0004.8% / 12N = 60
A = €
3.NPV 与 IRR中等
年01234567€40 000€4 000€4 000€4 000€4 000€4 000€4 000€4 000r = 6%, EAC = ?

一台机器今天花费 €40 000,使用 7 年,每年运行费用为 €4 000(每年年末支付)。资本成本为 6%。求其等值年成本 EAC。

C0 = €40 000M = €4 000n = 7r = 6%
EAC = €
4.NPV 与 IRR困难
年0123−10 0005 0007 0004 500

某项目投入 €10 000,在第 1 年至第 3 年年末每年回收 €5 000, €7 000, €4 500。求其内部收益率 IRR(百分数)。

CF0 = −10 000CF1 = 5 000CF2 = 7 000CF3 = 4 500
IRR = %
5.债券定价与收益率中等
半年0123…22€25€25€25 + €1 000P = ?

一张面值为 €1 000 的债券,年票面利率为 5%,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 = 5%YTM = 3%n = 11
P = €
6.债券定价与收益率困难
年0123…9€1 165€40€40 + €1 000

一张面值为 €1 000、年票面利率为 4% 的债券 9 年后到期,售价为 €1 165。求其到期收益率 YTM,以百分比表示。

F = €1 000票面利率 = 4%n = 9P = €1 165
YTM = %
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = ?所有者权益€3 000 000re​ = 11%债务€3 000 000rd​ = 4%T = 21%

某公司有价值 €3 000 000 的股权和价值 €3 000 000 的债务。其股权成本为 11%,税前债务成本为 4%,税率为 21%。求 WACC。

E = €3 000 000D = €3 000 000re = 11%rd = 4%T = 21%
WACC = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益€10 000 000re​ = 13%债券5 000 × €1 018票面利率 4%, n = 4T = 28%

一家公司股权的市场价值为 €10 000 000,股权资本成本为 13%。其债务由 5 000 张债券组成(面值 €1 000,年票息 4%,剩余期限 4 年),每张交易价格为 €1 018。税率为 28%。以债券的到期收益率作为税前债务成本,求 WACC。

E = €10 000 000re = 13%债券: 5 000 × €1 018票面利率 = 4%n = 4T = 28%
WACC = %
9.描述统计中等
152025303540455055

求数据的样本标准差 s:27, 44, 53, 43, 57, 12。

n = 6
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 500,标准差为 75。求成绩 425 的 z 分数 z。

μ = 500σ = 75x = 425
z =
11.概率中等
P(至少一个六点) = ??1?2每次掷出 P(六点) = 1/6

一颗均匀骰子掷 2 次。至少掷出一次六点的概率 P 是多少?

n = 2
P =
12.概率困难
n = 7, p = 0.7: P(X ≤ 1) = ?k01234567

测试 7 个元件,每个独立地以概率 0.7 失效。至多一个失效的概率 P 是多少?

n = 7p = 0.7
P =
13.正态分布中等
−3−2−10123z−z 与 z 之间的阴影面积 = 0.9031

拖动 z,使标准正态曲线下 −z 与 z 之间的阴影面积为 0.9031。求 z,保留两位小数。

A = 0.9031
z =
14.正态分布困难
0.02 mm0D − d?

孔径 D 服从均值 25.02 mm、标准差 0.015 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 = 25.02 mm, σ = 0.015 mm轴: μ = 25 mm, σ = 0.02 mm
P =
15.置信区间中等
x̄E₁ = 6.890%, n = 50x̄E₂ = ?95%, n = 450

基于 50 个观测值且 σ 已知的均值 90% 置信区间,其误差范围为 6.8。 基于 450 个观测值的 95% 区间,其误差范围 E₂ 是多少?

90%n₁ = 50E₁ = 6.895%n₂ = 450
E₂ =
16.置信区间困难
σ = 21, n = ?x̄ − Ex̄ + Ex̄E = 590%

总体标准差为 21。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 5?

σ = 21E = 590%
n =
17.假设检验与置信区间中等
t −2.0302.03

36 名学生的样本平均分为 51.6,样本标准差为 4。求 H₀: μ = 50 的检验统计量 t。

μ₀ = 50x̄ = 51.6s = 4n = 36
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 210 人康复,接受治疗 B 的 80 名患者中有 50 人康复。用合并比例求 H₀: p₁ = p₂ 的检验统计量 z。

x₁ = 210n₁ = 300x₂ = 50n₂ = 80
z =
19.线性回归与相关中等
xy2364406518581063xy510405060

表中给出 5 对观测值 x = 广告支出 (k€) 和 y = 销售额 (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
xy1567176419872184239625114xy1520256080100120x = 22

表中给出 6 对观测值 x = 温度 (°C) 和 y = 冰淇淋销量。 使用最小二乘直线 ŷ = a + b·x。 预测 x = 22 时的 ŷ。

n = 6x = 22
ŷ =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: PV = 12285 €

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 = 0.04/12 = 0.003333
N = 12·5 = 60

现值

PV = FV/(1 + i)N = 15 000/1.221 = €12 285.05

答案

PV = €12 285.05
2.货币的时间价值

答案: A = 225.4 €

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。

月利率和还款期数

i = 0.048/12 = 0.004
N = 12·5 = 60

每期还款

N 笔等额付款 A 的现值为 A·(1 − (1 + i)⁻ᴺ)/i。令其等于贷款额,解出 A。

(1 + i)−N = 0.787
A = 12 000·0.004/(1 − 0.787) = €225.36

答案

A = €225.36
3.NPV 与 IRR

答案: EAC = 11165 €

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 − 1.06−7)/0.06 = 5.582

年化购置价格

40 000/5.582 = 7 165.40

EAC

EAC = 7 165.40 + 4 000 = €11 165.40

答案

EAC = €11 165.40
4.NPV 与 IRR

答案: IRR = 30.26 %

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(30%) = 36.41
NPV(35%) = −626.43

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 ≈ 30 + 5·36.41/(36.41 − (−626.43)) = 30.27%
精确: NPV(30.26%) = 0 → IRR = 30.26%

答案

IRR = 30.26%
5.债券定价与收益率

答案: P = 1186 €

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 = €25.00, i = 0.015, N = 22

票息的现值

€25.00·(1 − 0.7207)/0.015 = €465.52

面值的现值

€1 000·0.7207 = €720.69

价格

P = €1 186.21

答案

P = €1 186.21

收益率低于票面利率,所以债券溢价出售。

6.债券定价与收益率

答案: YTM = 1.98 %

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

€1 165 = €40·(1 − (1 + y)⁻⁹)/y + €1 000/(1 + y)⁹

数值求解

P(1%) = €1 256.98, P(2%) = €1 163.24
YTM = 1.98%

答案

YTM = 1.98%
7.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 7.08 %

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 = €6 000 000, E/V = 0.5, D/V = 0.5

WACC

WACC = 0.5·11% + 0.5·4%·(1 − 0.21) = 7.08%

答案

WACC = 7.08%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 9.467 %

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)

1018 = 40·(1 − (1 + y)−4)/y + 1000/(1 + y)4
y = 3.51%

市场价值

D = 5 000·€1 018 = €5 090 000
V = €15 090 000, E/V = 0.6627, D/V = 0.3373

WACC

WACC = 0.6627·13% + 0.3373·3.51%·(1 − 0.28) = 9.467%

答案

WACC = 9.467%
9.描述统计

答案: s = 16.93

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 = 236/6 = 39.33

离差平方

Σ(x − x̄)² = (−12.33)² + 4.667² + 13.67² + 3.667² + 17.67² + (−27.33)² = 1433

标准差

s = √(1433/5) = 16.93

答案

s = 16.93
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 = (425 − 500)/75 = −1

答案

z = −1
11.概率

答案: P = 0.3056

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)2 = 0.6944
P = 1 − 0.6944 = 0.3056

答案

P = 0.3056
12.概率

答案: P = 0.003791

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) = 0.37 = 0.0002187
P(X = 1) = 7·0.7·0.36 = 0.003572

相加

P = 0.0002187 + 0.003572 = 0.003791

答案

P = 0.003791
13.正态分布

答案: z = 1.66

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 + 0.9031)/2 = 0.9515

反向查 z 表

在表中找到 0.9515,读出 z。

z = 1.66

答案

z = 1.66
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: E₂ = 2.701

Confidence interval for a mean: x̄ ± margin of error. With a known population σ the margin is z·σ/√n; with only the sample standard deviation s, use t with n − 1 degrees of freedom: t·s/√n. Critical values: z = 1.645 (90%), 1.96 (95%), 2.576 (99%). To get a margin E or smaller, you need n ≥ (z·σ/E)², rounded up.

误差范围之比

E₂/E₁ = (1.96/1.645)·√(50/450) = 0.3972

新的误差范围

E₂ = 6.8·0.3972 = 2.701

答案

E₂ = 2.701
16.置信区间

答案: n = 48

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 = (1.645·21/5)² = 47.73

向上取整

样本量是整数,向下取整会使误差范围过大。

n = 48

答案

n = 48
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 = 4/√36 = 4/6 = 0.6667

检验统计量

t = (51.6 − 50)/0.6667 = 2.4

答案

t = 2.4
t0.025; df = 35 = 2.03

|t| > 2.03,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 = 1.282

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 = 210/300 = 0.7
p̂₂ = 50/80 = 0.625
p̂ = 260/380 = 0.6842

H₀ 下的标准误

SE = √(0.6842·0.3158·(1/300 + 1/80)) = 0.05849

检验统计量

z = (0.7 − 0.625)/0.05849 = 1.282

答案

z = 1.282

|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 = 0.9796

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 = 248/5 = 49.6

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 40
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 144
Syy = Σ(y − ȳ)² = 529.2

决定系数

r² = 144²/(40·529.2) = 0.9796

答案

r² = 0.9796

y 的变异中约有 97.96% 可由该直线解释。

20.线性回归与相关

答案: ŷ = 94.7

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 = 120/6 = 20
ȳ = 512/6 = 85.33

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 70
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 328

回归直线

b = 328/70 = 4.686
a = 85.33 − 4.686·20 = −8.381
ŷ = −8.381 + 4.686·x

预测

ŷ = −8.381 + 4.686·22 = 94.7

答案

ŷ = 94.7

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