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0123…14PV = ?€500€500€500€500

一份年金在每年年末支付 €500,共 14 年。年利率为 10%。求该年金的现值 PV。

A = €500i = 10%n = 14
PV = €
2.货币的时间价值困难
月0123…192A?AA€100 000

你希望在 16 年后得到 €100 000。你在每月月末把相同的金额存入一个年利率 4.2%、按月复利的账户。求每月存款额 A。

FV = €100 0004.2% / 12N = 192
A = €
3.NPV 与 IRR中等
年0123…8−40 0006 5006 5006 50010 500

一台机器今天花费 €40 000。它在 8 年内每年年末产生 €6 500,之后可以以 €4 000 出售。资本成本为 6%。求净现值 NPV。

C0 = €40 000CF = €6 500S = €4 000n = 8r = 6%
NPV = €
4.NPV 与 IRR困难
年01234−150 00041 500+5%+5%+5%r = 12%, NPV = ?

一个项目今天需投入 €150 000。其现金流在第 1 年年末为 €41 500,之后每年增长 5%,直到第 4 年年末的最后一笔现金流。资本成本为 12%。求净现值 NPV。

C0 = €150 000CF1 = €41 500g = 5%n = 4r = 12%
NPV = €
5.债券定价与收益率中等
半年0123…18€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,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 = 5%YTM = 2.5%n = 9
P = €
6.债券定价与收益率困难

一只债券的交易价格为 €1 055,到期收益率为 5%(按年复利),麦考利久期为 9.2 年。如果收益率下降 75 个基点,用修正久期估计新价格 P。

P0 = €1 055y = 5%D = 9.2Δy = −75 bp
P = €
7.CAPM 与 WACC中等
WACC = 11.6%所有者权益€10 000 000re​ = ?债务€3 000 000rd​ = 5%T = 28%

一家公司的股权价值为 €10 000 000,债务价值为 €3 000 000。其 WACC 为 11.6%,税前债务成本为 5%,税率为 28%。求股权资本成本 re。

E = €10 000 000D = €3 000 000WACC = 11.6%rd = 5%T = 28%
re = %
8.CAPM 与 WACC困难
WACC = ?所有者权益4 000 000 × €43.50β = 0.6rf​ = 1.5%, rm​ = 7%债务5 000 × €960rd​ = 6%T = 28%

某公司有4 000 000 股、每股 €43.50 的股票,以及 5 000 张、每张市价 €960 的债券。税前债务成本为 6%,税率为 28%。股票的 β 系数为 0.6,无风险利率为 1.5%,市场回报率为 7%。求 WACC。

β = 0.6rf = 1.5%rm = 7%rd = 6%T = 28%
WACC = %
9.描述统计中等
3035404550

求数据的样本标准差 s:33, 28, 50, 42, 54, 29, 26。

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 70,标准差为 20。数值低于 82 的比例 P 是多少?

μ = 70σ = 20x = 82
P =
11.概率中等
红球: 7蓝球: 7

袋中有 7 个红球和 7 个蓝球。不放回地依次摸出两个球。两个都是红球的概率 P 是多少?

7 / 7
P =
12.概率困难
xp(x)00.210.220.2530.35μ

X 的分布如图所示,Y = 2X + 1。求 Y 的标准差 σY。

x: 0, 1, 2, 3p(x): 0.2, 0.2, 0.25, 0.35Y = 2X + 1
σY =
13.正态分布中等
440532P = ?

电池寿命服从正态分布,均值为 500 h,标准差为 40 h。介于 440 和 532 h 之间的比例是多少?P 以小数表示。

μ = 500σ = 40x1 = 440x2 = 532
P =
14.正态分布困难
380420460500540580620h顶部 60%

电池寿命 服从正态分布,均值为 500 h,标准差为 40 h。拖动截断值,使阴影的前 60% 位于其右侧。求截断值 x。

μ = 500 hσ = 40 h60%
x = h
15.置信区间中等
n = 9, s = 13LUx̄ = 100E = ?99%

一个包含 9 个个体的样本,均值为 100,标准差 s = 13。总体近似服从正态分布。 求均值的 99% 置信区间的误差范围 E。

n = 9x̄ = 100s = 1399%t(8) = 3.355
E =
16.置信区间困难
p = 0.5, n = ?p̂ − Ep̂ + Ep̂E = 0.0395%

事先对缺陷产品的比例一无所知。 必须检验多少件产品 n,才能使比例的 95% 置信区间的误差范围不超过 0.03?

p = 0.5E = 0.0395%
n =
17.假设检验与置信区间中等
−2.1452.145t = ?df = 14

15 名员工在培训课程前后各参加一次打字测试。记录每人的差值 d = 培训后 − 培训前(每分钟字数)。平均差值为 2.25,差值的标准差为 2.9。求 H₀: μd = 0 的配对检验统计量 t。

n = 15d̄ = 2.25sd = 2.9
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 250 名患者中有 38 人康复,接受治疗 B 的 200 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 = 38n₁ = 250x₂ = 42n₂ = 200
z =
19.线性回归与相关中等
xy256360469579675xy246607080

表中给出 5 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 = 5Σx = 20Σy = 339Σx² = 90Σy² = 23363Σxy = 1413
r =
20.线性回归与相关困难
xy365467570675785xy467080x = 3.5

表中给出 5 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。 预测 x = 3.5 时的 ŷ。

n = 5x = 3.5
ŷ =

3溶液

1.货币的时间价值

答案: PV = 3683 €

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。

年金系数

(1 − (1 + i)−n)/i = (1 − 0.2633)/0.1 = 7.367

现值

PV = 500·7.367 = €3 683.34

答案

PV = €3 683.34
2.货币的时间价值

答案: A = 366.2 €

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 = 0.042/12 = 0.0035
N = 12·16 = 192

存款额

A = FV·i/((1 + i)N − 1) = 100 000·0.0035/(1.956 − 1) = €366.16

答案

A = €366.16
3.NPV 与 IRR

答案: NPV = 2873 €

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

6 500·6.21 = 40 363.66

残值的现值

4 000/1.594 = 2 509.65

NPV

NPV = −40 000 + 40 363.66 + 2 509.65 = €2 873.31

答案

NPV = €2 873.31
4.NPV 与 IRR

答案: NPV = −15111 €

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

((1.05)/(1.12))4 = 0.7725
PV = 41 500/(0.12 − 0.05)·(1 − 0.7725) = 134 889.11

NPV

NPV = 134 889.11 − 150 000 = −€15 110.89

答案

NPV = −€15 110.89

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 = 1200 €

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 = 0.0125, N = 18

票息的现值

€25.00·(1 − 0.7996)/0.0125 = €400.74

面值的现值

€1 000·0.7996 = €799.63

价格

P = €1 200.37

答案

P = €1 200.37

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: P = 1124 €

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 = 9.2/1.05 = 8.762

估计的价格变化

%ΔP ≈ −8.762·(−0.0075) = 6.571%
P ≈ 1055·(1 + 0.06571) = €1 124.33

答案

P = €1 124.33

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: re = 14 %

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 = €13 000 000, E/V = 0.7692, D/V = 0.2308

WACC 中的债务部分

0.2308·5%·(1 − 0.28) = 0.8308%

股权成本

re = (11.6% − 0.8308%)/0.7692 = 14%

答案

re = 14%
8.CAPM 与 WACC

答案: WACC = 4.787 %

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 = 4 000 000·€43.50 = €174 000 000
D = 5 000·€960 = €4 800 000

股权成本(CAPM)

re = 1.5% + 0.6·5.5% = 4.8%

权重

V = €178 800 000, E/V = 0.9732, D/V = 0.02685

WACC

WACC = 0.9732·4.8% + 0.02685·6%·(1 − 0.28) = 4.787%

答案

WACC = 4.787%
9.描述统计

答案: s = 11.28

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 = 262/7 = 37.43

离差平方

Σ(x − x̄)² = (−4.429)² + (−9.429)² + 12.57² + 4.571² + 16.57² + (−8.429)² + (−11.43)² = 763.7

标准差

s = √(763.7/6) = 11.28

答案

s = 11.28
10.描述统计

答案: P = 0.7257

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 = 0.6

标准正态分布表

Φ(0.6) = 0.7257
P = 0.7257

答案

P = 0.7257
11.概率

答案: P = 0.2308

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。

第一次和第二次摸球

P = 7/14 · 6/13 = 42/182 = 0.2308

答案

P = 0.2308
12.概率

答案: σY = 2.269

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。

X 的离散程度

μ = 1.75, Var(X) = 1.288, σX = 1.135

线性变换

σY = |2|·1.135 = 2.269

答案

σY = 2.269

均值确实会改变:E(Y) = 2·1.75 + 1 = 4.5。

13.正态分布

答案: P = 0.7213

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 = (440 − 500)/40 = −1.5
z₂ = (532 − 500)/40 = 0.8

中间面积

P = Φ(0.8) − Φ(−1.5) = 0.7881 − 0.06681 = 0.7213

答案

P = 0.7213
14.正态分布

答案: x = 490 h

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) = 0.4

由表得到的 z

z ≈ −0.25

回到原来的单位

x = 500 − 0.25·40 = 490 h

答案

x = 490 h
15.置信区间

答案: E = 14.54

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。

临界值

df = n − 1 = 8, t = 3.355

误差范围

E = 3.355·13/√9 = 14.54

答案

E = 14.54
16.置信区间

答案: n = 1068

Confidence interval for a proportion: p̂ ± z·√(p̂(1 − p̂)/n), where p̂ = x/n. To reach a margin E you need n ≥ z²·p(1 − p)/E², rounded up; without a prior estimate use p = 0.5, which gives the largest n.

解出 n

n = 1.96²·0.5·0.5/0.03² = 1067

向上取整

n = 1068

答案

n = 1068
17.假设检验与置信区间

答案: t = 3.005

Testing a mean: the test statistic measures how many standard errors the sample mean lies from the value claimed in H₀: z = (x̄ − μ₀)/(σ/√n) when σ is known, t = (x̄ − μ₀)/(s/√n) when it is estimated from the sample. A confidence interval is x̄ ± (critical value)·(standard error).

平均差值的标准误

SE = 2.9/√15 = 0.7488

检验统计量

t = 2.25/0.7488 = 3.005

答案

t = 3.005

df = 14 时,双侧 5% 的临界值为 2.145;|t| 更大,所以拒绝 H₀。

18.假设检验与置信区间

答案: z = −1.599

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 = 38/250 = 0.152
p̂₂ = 42/200 = 0.21
p̂ = 80/450 = 0.1778

H₀ 下的标准误

SE = √(0.1778·0.8222·(1/250 + 1/200)) = 0.03627

检验统计量

z = (0.152 − 0.21)/0.03627 = −1.599

答案

z = −1.599

|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 = 0.9261

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 = 1413 − 20·339/5 = 57
Sxx = 90 − 20²/5 = 10
Syy = 23363 − 339²/5 = 378.8

相关系数

r = 57/√(10·378.8) = 0.9261

答案

r = 0.9261
20.线性回归与相关

答案: ŷ = 65.2

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 = 25/5 = 5
ȳ = 362/5 = 72.4

平方和与乘积和

Sxx = Σ(x − x̄)² = 10
Sxy = Σ(x − x̄)(y − ȳ) = 48

回归直线

b = 48/10 = 4.8
a = 72.4 − 4.8·5 = 48.4
ŷ = 48.4 + 4.8·x

预测

ŷ = 48.4 + 4.8·3.5 = 65.2

答案

ŷ = 65.2

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