利息理论统计与金融数学系陈萍.ppt
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1、1利利 息息 理理 论论开课系:理学院开课系:理学院 统计与金融数学系统计与金融数学系教师教师:陈萍陈萍e-mail:Probstat 参考书:利息理论参考书:利息理论 S.G.Kellison著著 尚汉冀译尚汉冀译上海科学技术出版社上海科学技术出版社2第一章第一章 利息的度量利息的度量n积累函数与金额函数积累函数与金额函数n利率利率n现时值现时值n名义利率与名义贴现率名义利率与名义贴现率n利息效力与贴现效力利息效力与贴现效力 在经济活动中,资金的周转使用会带来价值的在经济活动中,资金的周转使用会带来价值的增值,资金周转使用时间越长,实现的价值增值越增值,资金周转使用时间越长,实现的价值增值越
2、大。同时,等额的货币在不同时间上由于受通货膨大。同时,等额的货币在不同时间上由于受通货膨胀等因素的影响,其实际价值也是不同的。因此,胀等因素的影响,其实际价值也是不同的。因此,货币的使用者把货币使用权转让给其他经济活动者,货币的使用者把货币使用权转让给其他经济活动者,他应该获得与放弃这个使用机会时期长短相应的报他应该获得与放弃这个使用机会时期长短相应的报酬。酬。定义定义 利息就是掌握和运用他人资金所付的代价或转利息就是掌握和运用他人资金所付的代价或转让货币使用权所得的报酬。让货币使用权所得的报酬。利息的计算与积累函数的形式、利息的计息次数有关。利息的计算与积累函数的形式、利息的计息次数有关。4
3、1.1积累函数与金额函数积累函数与金额函数 一般地,一笔金融业务可看成是投资一定数量的钱款一般地,一笔金融业务可看成是投资一定数量的钱款以产生利息,初始投资的金额称为本金,而过一段时以产生利息,初始投资的金额称为本金,而过一段时间后收回的总金额称为积累值。间后收回的总金额称为积累值。积累值积累值=本金本金+利息利息假定假定:设一旦给定了原始投资的本金数额,则在以后:设一旦给定了原始投资的本金数额,则在以后任何时刻积累值均可确定,且设在投资期间内不再加任何时刻积累值均可确定,且设在投资期间内不再加入或抽回本金。也就是说,资金数额的任何变化严格入或抽回本金。也就是说,资金数额的任何变化严格说都是由
4、利息效应产生的。说都是由利息效应产生的。自融资自融资5定义定义 考虑一单位本金,记原始投资为考虑一单位本金,记原始投资为1时在任何时在任何时刻的积累值为时刻的积累值为a(t),称为,称为积累函数积累函数。a(t)的性质:的性质:(1)a(0)=1;(2)a(t)通常为增函数;通常为增函数;(3)当利息连续增加时,当利息连续增加时,a(t)为连续函数。为连续函数。典型积累函数典型积累函数:6定义定义 A(t)=ka(t)称为称为金额函数金额函数,它给出,它给出原始投资为原始投资为k时在时刻时在时刻t=0的积累值。的积累值。记从投资之日算起第记从投资之日算起第n个时期所得到的利息金额为个时期所得到
5、的利息金额为In.则则In=A(n)-A(n-1)(1.1.2)注注 设设t为从投资之日算起的时间,用来度量时间的为从投资之日算起的时间,用来度量时间的单位称为单位称为“度量时期度量时期”或或“时期时期”,最常用的时期,最常用的时期为一年为一年以以I(t)表示表示t时刻的利息额,则时刻的利息额,则I(t)=A(t)-A(0)例例1.1.1.考虑金额函数考虑金额函数a)确定对应的积累函数确定对应的积累函数a(t)b)检验检验a(t)是否满足积累函数的三条性质是否满足积累函数的三条性质c)找出找出In解解:81.2.利率利率1.2.1.实质利率实质利率定义定义 实质利率实质利率i是指在某一时期开始
6、时投资是指在某一时期开始时投资1单位单位本金时,在此时期内应获得的利息。本金时,在此时期内应获得的利息。如:一年期存款,年利率如:一年期存款,年利率i=2.25%,故故a(1)=1+2.25%本金本金100元,年末积累值为元,年末积累值为100(1+2.25%)=102.25元元注(注(1)实质利率常用百分比表示。实质利率常用百分比表示。(2)本金在整个时期内视为常数)本金在整个时期内视为常数 (3)实质利率是一种度量,其中利息在期末支付。实质利率是一种度量,其中利息在期末支付。它可用金额函数确定如下:它可用金额函数确定如下:i=A(1)-A(0)/A(0)=I1/A(0)这就可以给出另一个定
7、义:这就可以给出另一个定义:定义定义 实质利率实质利率i是某时期内得到的利息金额与此是某时期内得到的利息金额与此时期开始时投资的本金额之比。时期开始时投资的本金额之比。实质利率可以对任何度量的时期进行计算。设实质利率可以对任何度量的时期进行计算。设in为为从投资之日算起第从投资之日算起第n个时期的实质利率,则个时期的实质利率,则in n=A(n)-A(n-1)/A(n-1)=I=A(n)-A(n-1)/A(n-1)=In n/A(n-1)n/A(n-1)n 1 1例例1.2.1.证明证明A(n)=(1+in)A(n-1)1.2.2.单利单利定义定义 若考虑投资若考虑投资1 1单位本金,在每一时
8、期中得到的单位本金,在每一时期中得到的利息为常数,其积累函数则为线性的。利息为常数,其积累函数则为线性的。a(t)=1+it a(t)=1+it 对整数对整数 t t 0 0这种类型产生的利息为这种类型产生的利息为单利单利。例例.a)a)如如500500元存款在元存款在5 5年内积累到年内积累到590590元,单利元,单利利率为多少?利率为多少?b)500b)500元按元按3.6%3.6%的单利要经过多少的单利要经过多少年可积累到年可积累到600600元?元?解解:a):a)设设单利利率为单利利率为i,则则b)设要经过设要经过x年积累年积累,则则练习练习1.1.如果如果10001000元以某一
9、单利利率经元以某一单利利率经过某一长度的时期积累到过某一长度的时期积累到11001100元,试元,试确定确定500500元以该单利利率的元以该单利利率的3/43/4倍的利倍的利率经两倍长的时期的积累值。率经两倍长的时期的积累值。练习练习2.2.查出目前市面流通或发行的国查出目前市面流通或发行的国债,计算其利率。与同期存款利率进债,计算其利率。与同期存款利率进行比较。行比较。131.2.3.复利复利 定义定义 复利复利的积累函数是的积累函数是a(t)=(1+i)a(t)=(1+i)t t 对整数对整数t t 0 0单利与复利的异同单利与复利的异同(1)(1)单利与复利对单个度量时期会产生同样的结
10、果。对单利与复利对单个度量时期会产生同样的结果。对较长的时期,复利比单利产生较大的积累值,而对较较长的时期,复利比单利产生较大的积累值,而对较短的时期则相反。短的时期则相反。(2)(2)增长形式不同:对于单利来说,它在同样长时期内增长形式不同:对于单利来说,它在同样长时期内的增长绝对值保持为常数;而对复利来说则是增长的的增长绝对值保持为常数;而对复利来说则是增长的相对比率保持为常数。即相对比率保持为常数。即 对单利:对单利:a(t+s)-a(t)a(t+s)-a(t)不依赖于不依赖于t t 对复利:对复利:a(t+s)-a(t)/a(t)a(t+s)-a(t)/a(t)不依赖于不依赖于t t例
11、例1.2.5.某人有某人有1000元准备存款元准备存款5年,现有两种存款年,现有两种存款方式:方式:1)按年利率按年利率5.85%的单利。的单利。2)按年利率按年利率5.27%的复利;问哪种存款所得积累值较多?的复利;问哪种存款所得积累值较多?解解:故按年利率故按年利率5.27%的复利存款所得积累值较多的复利存款所得积累值较多.某人有某人有10000元本金,准备存款元本金,准备存款5年,请提供存款年,请提供存款方案方案,并分析按那种方案所得积累值较多?并分析按那种方案所得积累值较多?参考:人民币存款利率表:参考:人民币存款利率表:1年2.25%2年2.7%3年3.24%5年3.6%16 1.3
12、 现时值现时值1.3.1.现时值现时值考虑这样的问题:一笔十年后付考虑这样的问题:一笔十年后付10001000元的付款,相元的付款,相当于现在付多少元?购房时,一次付清可享受适当当于现在付多少元?购房时,一次付清可享受适当的优惠,一次付清与分期付款到底那个合算的优惠,一次付清与分期付款到底那个合算?定义定义.称一单位金额在称一单位金额在t t时期前的值或时期前的值或t t时期末一单位时期末一单位金额在现在的值为金额在现在的值为t t时期现时值时期现时值。记对应实质利率记对应实质利率i,i,称称v=1/(1+=1/(1+i)为为贴现因子贴现因子。(相应的。(相应的1+1+i称为积累因子)称为积累
13、因子)17上述结果扩展到不止一个时期,也就是说要确定上述结果扩展到不止一个时期,也就是说要确定某人在时期开始时应投资多少才能在某人在时期开始时应投资多少才能在t t时期末积累时期末积累到金额到金额1 1。定义定义 称称a-1(t)=1/a(t)为贴现函数。代表在为贴现函数。代表在t t时期末的时期末的1 1单位金额的现时值。单位金额的现时值。例例1.3.1.1.3.1.五年期国债,面值为五年期国债,面值为100100元,按贴现发行,元,按贴现发行,若若i=6.42%,i=6.42%,则其发行价应为多少?则其发行价应为多少?(1)(1)按单利按单利.(2).(2)按复利按复利解解:注注 一一时时
14、期期内内金金额额的的改改变变可可以以称称为为“利利息息”,也也可可以称为以称为“贴现贴现”,但两者意义不同。,但两者意义不同。利利息息本本金金基基础础上上的的增增加加额额,在在期期末末支支付付,其其计计算的依据为期初余额。算的依据为期初余额。贴贴现现积积累累值值基基础础上上的的减减少少额额,在在期期初初支支付付,其其计算的依据是期末余额。计算的依据是期末余额。用实质利率用实质利率i可以很方便地计算:利息可以很方便地计算:利息=本金本金*i也希望有类似的参数也希望有类似的参数d,使:贴现,使:贴现=期末值期末值*d参数参数d就是贴现率。就是贴现率。EX.EX.已知已知$500$500的投资在第的
15、投资在第3030年末将增长到年末将增长到$4000,$4000,求在求在第第2020年,年,4040年,年,6060年末各付款年末各付款$10000$10000的现时值之和。的现时值之和。19 1.3.2.实质贴现率实质贴现率定义定义 称称 为为1时期的时期的实质贴现率实质贴现率。例例 假设某人假设某人A A到银行以实质贴现率到银行以实质贴现率6%6%借借100100元,为期元,为期1 1年,一年后年,一年后A A还给银行还给银行100100元。则元。则1)1)银行实际付给银行实际付给A A多多少元?少元?2)2)这相当于实质利率是多少的贷款?这相当于实质利率是多少的贷款?解解:显然显然推广到
16、推广到n n个时期有个时期有 a-1(t)=(1-d)t t t 0 (1.3.1)0 (1.3.1)称满足称满足(1.3.1)(1.3.1)的的d d为复贴现率为复贴现率.定义定义 称两个贴现率或利率称两个贴现率或利率等价等价,如果对给定的投,如果对给定的投资金额,在同样长的时期内两者产生同样的积累值资金额,在同样长的时期内两者产生同样的积累值例例1.3.2 求证:若求证:若a(t)=(1+i)a(t)=(1+i)t t ,则在各时期内等价,则在各时期内等价的实质贴现率为常数,的实质贴现率为常数,(1.3.2)(1.3.2)d d与与i i之间的几种变形有一些有趣的字面解释:之间的几种变形有
17、一些有趣的字面解释:1)1)d=i/(1+i)d=i/(1+i)-期期初初投投资资1 1,在在1 1时时期期末末赚赚得得的的利利息息i i按贴现因子贴现到期初即为贴现率按贴现因子贴现到期初即为贴现率d d。2)2)1/(1+i)1/(1+i)=1-d=1-d-此此方方程程两两边边均均表表示示在在期期末末支支付付1 1的现时值。的现时值。3)3)i-d=id i-d=id-某某人人可可借借贷贷1 1而而在在期期末末归归还还1+i1+i,也也可可以以借借贷贷1-d1-d而而在在期期末末归归还还1 1。表表达达式式i-di-d是是所所付付利利息息的的差差额额,此此种种差差额额是是因因为为所所借借本本
18、金金相相差差d d而而产产生生的的。金额金额d d依利率依利率i i在一时期末的利息就是在一时期末的利息就是id.id.221.4.1.4.名义利率与名义贴现率名义利率与名义贴现率1.4.1.名义利率名义利率在实际金融业务中,常会遇到这样的说法:在实际金融业务中,常会遇到这样的说法:“年利年利10%,半年结算一次半年结算一次”、“季度复利季度复利10%”或或“月度月度复利复利10%”等等。等等。由于一年内结算次数不同产生了利率的由于一年内结算次数不同产生了利率的“名不副实名不副实”,原来给定数据,原来给定数据10%就是名义利率。就是名义利率。定定义义 记记i i(m)(m)为为每每一一时时期期
19、付付m m次次的的名名义义利利率率,其其中中m1,mm1,m为整数。为整数。注注:所谓名义利率所谓名义利率i(m)指每指每1/m1/m时期支付一次的利率,时期支付一次的利率,也就是说,对于每也就是说,对于每1/m时期,一本金的利息是时期,一本金的利息是i(m)/m而不是而不是i(m)。定义定义 利息支付及再投资以赚取额外利息的周期称利息支付及再投资以赚取额外利息的周期称为为“利息转换时期利息转换时期”1.4.2.名义利率与实质利率的关系名义利率与实质利率的关系设设一一时时期期的的名名义义利利率率为为i(m),与与之之等等价价的的实实质质利利率率为为i,则应有则应有1+i=(1+i(m)/m)m
20、。于是有于是有 或或例例1.4.1.1.4.1.贷款人贷款人A A开价年实质利率为开价年实质利率为9%,9%,贷款人贷款人B B开价季度复利开价季度复利8.75%8.75%,而贷款人,而贷款人C C开价月度开价月度复复利利8.5%8.5%。某人需要为期一年的贷款,问谁的贷款好。某人需要为期一年的贷款,问谁的贷款好?解解:对对B:B:对对C:故故C的贷款好的贷款好.1.4.3.名义贴现率名义贴现率定义定义 每一时期支付每一时期支付m m次的名义贴现率记作次的名义贴现率记作d d(m)(m).表示表示每每1/m 1/m 时期支付时期支付d d(m)(m)/m/m 的实质贴现率。的实质贴现率。例例1
21、.4.2.1.4.2.试确定试确定100100元在两年之末的积累值。元在两年之末的积累值。A)A)如果名义利率为季度转换如果名义利率为季度转换6%.6%.B)B)如果名义贴现率为季度转换如果名义贴现率为季度转换6%.6%.解解:设积累值为设积累值为x,则则26名义利率与名义贴现率之间的关系名义利率与名义贴现率之间的关系考虑考虑与与(1.4.1)如果如果m=p,则则(1.4.2)将将(1.4.2)(1.4.2)式两端同乘以(式两端同乘以(1-d1-d(m)(m)/m)/m)得得(1.4.3)它表明每一利息转换时期内利息与贴现的差额是因为它表明每一利息转换时期内利息与贴现的差额是因为期初本金相差期
22、初本金相差d d(m)(m)/m/m产生的。金额产生的。金额d d(m)(m)/m/m依利率依利率i i(m)(m)/m/m在在该利息转换时期末的利息就是该利息转换时期末的利息就是(i(i(m)(m)/m)(d/m)(d(m)(m)/m)/m)。EX1EX1.确定季度转换的名义利率使它等价于月度转换确定季度转换的名义利率使它等价于月度转换6%6%的名义贴现率。的名义贴现率。EX2EX2.证明证明i i(m)(m)=d=d(m)(m)(1+i)(1+i)1/m1/m,并按字面解释之。并按字面解释之。281.5 利息效力与贴现效力利息效力与贴现效力1.5.1.1.5.1.利息效力利息效力利息效力描
23、述利息在时刻利息效力描述利息在时刻t t的运行强度,它与资金的运行强度,它与资金金额无关,定义为金额无关,定义为(1.5.1)(1.5.1)称为时刻称为时刻t t的的利息效力利息效力。29可用可用t t描述描述A(t)A(t)或或a(t)a(t)。或或(1.5.3)EX EX 求单利的利息效力。求单利的利息效力。(1.5.2)利息效力在理论上可以随时变化。然而在实际中利息效力在理论上可以随时变化。然而在实际中它经常保持为常数。如果利息效力在某时间区间它经常保持为常数。如果利息效力在某时间区间上为常数,则实质利率在此区间上也为常数。这上为常数,则实质利率在此区间上也为常数。这可在可在n个度量时期
24、上用公式个度量时期上用公式(1.5.2)而得。而得。(1.5.4a)所以所以或或(1.5.4b)311.5.2.贴现效力贴现效力 类似于类似于 定义贴现效力为定义贴现效力为,负号是为了保证此式负号是为了保证此式 为正,但可证明为正,但可证明,故只用故只用t就足够了。就足够了。32利利 息息 理理 论论开课系:理学院开课系:理学院 统计与金融数学系统计与金融数学系教师教师:陈萍陈萍e-mail:Probstat 参考书:利息理论参考书:利息理论 S.G.Kellison著著 尚汉冀译尚汉冀译上海科学技术出版社上海科学技术出版社33第二章 常见利息问题 n常见利息问题常见利息问题n收益率收益率n基
25、金收益的计算基金收益的计算n资金预算资金预算n一般借贷模型一般借贷模型342.1常见利息问题常见利息问题 按按照照国国外外多多数数银银行行的的做做法法,计计息息方方式式采采用用整整数数时时期期计复利,分数时期计单利的做法。计复利,分数时期计单利的做法。如如要要计计算算1 1单单位位本本金金在在m+xm+x时时期期内内的的积积累累值值,其其中中m m为为整数、整数、x x为分数,为分数,0 x10 x0,0,则在时刻则在时刻t t对投资事业有一个净资金输入流;对投资事业有一个净资金输入流;如果如果C Ct t0,0,t=0,1,n-1且存在且存在i-1,使,使(2.2.2)满足,则满足,则i是唯
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