第3章 利息理论的应用教学课件保险精算学.pptx
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1、第3章利息理论的应用教学课件保险精算学第三章第三章 利息理论的应用利息理论的应用ACTUARYACTUARY第三章第三章 利息理论的应用利息理论的应用第一节利息理论问题求解第一节利息理论问题求解第二节第二节 确定年金确定年金第三节广义年金与变额年金第三节广义年金与变额年金累计函数 单利复利实际利率 现值终值贴现 利息力以上诸概念的关系期初年金 期末年金延期年金 永久年金ACTUARYACTUARYACTUARYACTUARY第第一一节节 利息利息理论理论问题问题求解求解3.1.1 3.1.1 基本的利息问题基本的利息问题 1价值方程与时间流程图通常一个简单的利息问题包括以下四个基本变量:(1)
2、最初投资值,即本金;(2)投资的时间长度;(3)利率;(4)投资期末的积累值。知道期中任意三个既可列出价值方程,解出剩下得一个变量。价值方程,简单理解就是,选定一个固定的比较日期(复利情况下比较日期可以任意选定,单利时不行,见后续示例),将不同时点发生的现金流,以累积或贴现技术,折算到这个选定的比较日,只要知道上述四个基本变量中的任何三个,就可以建立一个价值方程,进而确定第四个量。选择比较日及建立价值方程时,可充分利用现金流时间流程图。ACTUARYACTUARY3.1.1 3.1.1 基本的利息问题基本的利息问题 ACTUARYACTUARY上图中,100,300,1000分别表示时间0,2
3、和78时的付款金额,这三笔付款金额是同一方向的。而x则表示第79期发生的另一方向的付款;箭头指向t=0,表示0为比较的时间点。假如已经利率为5%复利,则可以建立价值方程如下:现金流时间流程图上文已经使用过若干次,它是一个记录资金按时间顺序投入或抽出的一维图形,其中时间单位沿一维正向度量,投入与支出的付款现金流则标于图上对应时间点的上下方,上方为投入则下方为抽出,分别沿相应时间点正向展开。3.1.1 3.1.1 基本的利息问题基本的利息问题 ACTUARYACTUARY图中显示,箭头指向不同的时点会得到不同的价值方程,但复利情况下不会影响未知量的求解值。比如,如果箭头指向79,价值方程如下:如果
4、箭头指向39,则价值方程如下:3.1.1 3.1.1 基本的利息问题基本的利息问题 ACTUARYACTUARY2未知时间问题未知时间问题如前所述,本金、时长、利率、累积值中知道三个,既可得剩下的一个。相对简单的问题是是时间未知,可根据另三个变量列出价值方程,求出时间问题。【例例3-1】利率给定的情况下,一笔投资要多长时间才能翻倍?解:假定利率为i,初始投资为1,未来积累值为2,求经过的时间t。于是这个等式有个有趣的地方,称为72律,既3.1.1 3.1.1 基本的利息问题基本的利息问题 ACTUARYACTUARY【例【例3-2】假定已经利率为5%,某人可以于第1年末存入200元,第3末存入
5、400元,第5年存投入300元,第8年末存入600元。问储蓄机构在什么时候借给此人1500元,可使借贷平衡:解:据已知条件可得价值方程为:可求得即大约于第五年末贷款给此人1500元,能够使借贷平衡3.1.1 3.1.1 基本的利息问题基本的利息问题 ACTUARYACTUARY3未知利率及其他问题未知利率及其他问题【例例3-3】(1)某人现在投资3000元,2年后投资6000元,这两笔投资四年后的累积额为15000元。则年实际利率是多少?(2)如果两个月后得到一笔投资所得,计算与单利年利率18%等价的单贴现率;如果是6个月后得到该笔投资所得,则与单利年利率为18%按等价的单贴现率是多少?(3)
6、一个投资者认为在第5年末给付400元和在第十年末给付300元,等价与第3年末给付X元和在第6年末给付2X。计算实际利率为10%的情况下的X。解:(1)按题意可建立价值方程:可解得这里的利率,可以用Excel的内部收益率函数IRR算出。比如本题的计算过程如下表所示:3.1.1 3.1.1 基本的利息问题基本的利息问题 ACTUARYACTUARY解:(1)按题意可建立价值方程:可解得这里的利率,可以用Excel的内部收益率函数IRR算出。比如本题的计算过程如下表所示:3.1.1 3.1.1 基本的利息问题基本的利息问题 ACTUARYACTUARY(2)设2个月后得到的投资所得为X,如果单利利息
7、和单贴现率的贴现额相等,则以单贴现率d对X贴现2个月,然后再以单利年利率18%累积2个月的积累值既为X,所以价值方程为:解得同理,如果投资期为6个月,设6个月的投资积累值为Y则有可解得(3)将所有的期限的投资金额都贴现到零时刻,可得解得3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARY1基本问题基本问题年金相关的简单问题中,当整个年金期间利率不变,则年金的现值、终值、利率和每期付款额与付款期n五个变量中,如果将现值与终值视为一个变量,则知道期中任意三个变量,既可求出另一个变量(现值与终值之所以可以简单视为一个变量,是因为当其他个变量已知时,则知道现值就可以得到终值,知
8、道终值就可以得到现值,求出其中任意一个既可方便地得出另一个)。3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARY2.年金价值方程:年金价值方程:与利息问题的解决思路一样,年金问题同样通过价值方程加以求解。【例例3-4】(1 1)有一笔100,000美元的贷款,需分25年分期偿还,年实际利率为8%。试求每次偿还额。(2)计算在还款11年后的欠款余额解(1),本题既为已知现值、贷款利率及支付期限,求年支付额的问题。设每次偿还额为X,则按题意可列方程如下:3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARY(2)11年后,已经偿还了11次贷款,仍需偿
9、还14次,因此对于借款人需要进行14次支付,每次的支付金额为9637.88美元,而且第一次支付将在一年后(既年末)支付。通过以上分析可知,计算某笔贷款在偿还期内某个时刻的贷款余额就是计算所有未来偿还的现值,计算该现值时假设刚刚偿还过一期贷款。因此本例中11年后的贷款余额为此为已经利率、年金支付次数及每次支付额,求年金现值的问题。3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARY2非整时间问题非整时间问题年金问题里有一类问题较特殊,即年金现值是整额货币量,年支付额也是取整的货币量,但有时这两者不能平衡。这时候,怎么处理非整部分?比如有一笔投资,初始投入500元,每年获得
10、收益100元,但又已知年收益率3%。此时如果是5年期年金,那么上述年金的现值就是,457.97元,跟原始投入不平衡,如果是6年期年金,那么上述年金的现值就是541.72元,与原始投入还是不平衡。如何处理?这种问题有三种处理方法:(1)上浮最后一次付款;(2)扣减最后一次付款;(3)以模型一致性为目标,在整数时刻后的某非整时刻再增加一次付款,使所有付款的现值之和与现值相等。仍以上述示例为例来看这三种处理办法。3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARYA上浮最后一次付款因为按5年期年金,其现值超过了500元,因此应按5年期年金计算,只是在最后一次支付时,需要上浮一
11、定额度,其值为 元较年金正常支付额多支出48.72元。B扣减最后一次付款按6年期年金,最后一期多支付了41.72元现值,将该笔现值累积至6年末扣减,其值为:元较年金正常支付少支出49.82元。C模型一致性支付又称等价支付从模型的内在一致性出发,需要回答两个问题:第一,最后一次支付的时刻是多少?第二,此时应支付多少额度?,不一定为整数。以精算计算器计算可得,3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARYC模型一致性支付又称等价支付从模型的内在一致性出发,需要回答两个问题:第一,最后一次支付的时刻是多少?第二,此时应支付多少额度?解:题意一为,已知,求n5.4982期
12、,因此,最后一次支付的时刻,大约是在5.5年。题二,最后一次支付的额度应该是元。3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARY【例例3-5】现有十万元投资,年利率5%,每年底定期收回1万。问:这种定期回报可进行多少年?对不足一万的最后一笔回报,按以下三种情形分别计算最后一次的回报额:A.不足部分与最后一次正常回报同时回收;B.不足部分在最后一次正常回的下一年底收回;C.不足部分在最后一次正常回报的下一个非整数时刻等价收回。3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARY事实上,并非给定任意现值与支付方式,均可求得三种支付方式的解,在此不
13、加赘述。3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARY*2非标准单位剩余付款期问题非标准单位剩余付款期问题年金计算中有一类特殊问题,既年金支付额是整数,年金值也为整数,但两者通常不能均衡,此时就提出一个问题:对非整部分如何处理?例如,某人花5000元购买一份年金,约定年金支付额为1000元,年利率为3%。则问题来了:如果领取5期,则年金现值为4580.57元,如果领取6期,则年金现值为5418.03元。无论领五期还是六期,现值均与原始投入不均衡。对这一类问题,通常有三种解决方案,一是最后一次领取额上浮;二是最后一次领取额扣减;第三种方案是保持年金模型的内在一致性进
14、行计算。下面以一个示例加以说明。3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARY【例例2-16】现有一笔投资,年利率5%,且保障年回收1万元。某人投入十万元,请问此人投资至少可回收多少次?如果筹资方承诺对不足万元部分的投资回报,按以下三种方式返还,计算每种方式的返还额度:A,不足万元部分的,在最后一次万元回收时同时收回;B,不足万元部分的,在最后一次万元回收后下一年底收回;C,不足万元部分的,在最后一次万元回收的下一年某等价时点收回。解:首先计算至少可回收多少次。设正常投资返回N期,可设立年金价值方程如下:由此可计算出因此此人投资至少可回收14年,并且第14年后的等
15、价时点为0.21年。3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARY3.1.2 3.1.2 年金相关问题年金相关问题ACTUARYACTUARYACTUARYACTUARY第二节第二节 利息理论的部分应用利息理论的部分应用3.2.13.2.1票据定价与资金成本票据定价与资金成本ACTUARYACTUARY利息理论几乎是一切金融问题的理论基础,所有关于货币市场与资本市场工具的定价、投资收益率及融资成本的计算等,都可以视为是利息理论的复杂衍生与应用。在此仅作部分简单的应用介绍。一、一、票据定价与资金成本票据定价与资金成本1 1货币市场工具定价货币市场工具定价短期融资(到
16、期期限在一年以内)的市场又称为货币市场,短期资金持有者与短期资金需求者在此进行货币市场工具如银行承兑汇票、短期国库券等的交易。这些金融工具都是约定在未来的某一确定时间给付一定数量的资金(面值),该给付的日期叫票据到期日。如果在到期日之前出售,通常依折价方式、单利计算折价的金额。ACTUARYACTUARY【例【例3-6】一张银行票据于今年的8月31日到期。某投资者在7月21日购买了该票据。这张票据的面值是100,000美元,求年收益率为6%的单利情况下,该票据在7月21日的价格。解:由题意可得:3.2.13.2.1票据定价与资金成本票据定价与资金成本【例【例3-7】续上例。一张8月31日到期的
17、银行票据面值为100,000美元。某投资者于同年7月21日购买该银行票据。求在年单折现率为6%的情况下该票据在7月21日的价格。解:以6%的折现率对到期日价值进行41天的折现可得:折现金额为因此,票据的价格为ACTUARYACTUARY【例【例3-7】续上例。一张8月31日到期的银行票据面值为100,000美元。某投资者于同年7月21日购买该银行票据。求在年单折现率为6%的情况下该票据在7月21日的价格。解:以6%的折现率对到期日价值进行41天的折现可得:折现金额为因此,票据的价格为注:投资时间的度量货币市场的投资时间的度量有三种方式,包括精确利息计算规则、普通利息计算规则及银行性利息法则。3
18、.2.13.2.1票据定价与资金成本票据定价与资金成本ACTUARYACTUARY(1)精确利息计算精确利息计算“实际天数/实际天数”(按实际的投资天数计算,一年为365天)。通常债券等价收益率(BEY)中1年就按365天计算,多用于客户自行计算该投资产品的实际收益率。(2)普通利息计算)普通利息计算“30/360”(假设每月有30天,一年有360天)。两个给定日期的天数计算为:360(Y1Y2)+30(M1M2)+(D1D2)(3)银行家利息法则银行家利息法则“实际天数/360”(按实际投资天数计算,但一年设为360天),通常货币市场收益率(MMY)中1年就是按360天计算,多用于银行对客户
19、及其他交易对手的报价。3.2.13.2.1票据定价与资金成本票据定价与资金成本ACTUARYACTUARY【例【例3-83-8】已知某国债市场数据如下表,计算要价收益率。到期日期到期天数要价贴现率要价收益率买入金额2月27日361.13?1,000,000元注:出价,指卖方报出的可以交易的意向价格;要价是指买方报出的可以交易的意向价格。解:按惯例采用普通利息计算方式。贴现金额3.2.13.2.1票据定价与资金成本票据定价与资金成本购买价格1,000,0001,130998,870元持有期收益率ACTUARYACTUARY持有期收益率年化收益率持有期收益率3.2.13.2.1票据定价与资金成本票
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