金融数学引论北大版第4章答案.docx

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金融数学引论北大版第4章答案

第四章习题答案

1现有1000元贷款计划在5年按季度偿还。

已知季换算名利率6%,计算第2

年底的未结贷款余额。

解:

设每个季度还款额是R,有

Ra(4)

5p6%

¬=1000

解得R,代入B2的表达式

B2=Ra(4)

3p6%

=635.32元

2设有10000元贷款,每年底还款2000元,已知年利率12%,计算借款人的还

款总额等于原贷款额时的未结贷款余额。

解:

n=

10000

2000

=5

B5=10000×(1+i)n−2000snp12%¬

=4917.72元

3某贷款在每季度末偿还1500元,季换算名利率10%,如果已知第一年底的未

结贷款余额为12000元,计算最初的贷款额。

解:

以季度为时间单位,i=2.5%。

B0=B1・v+1500a4pi¬

=16514.4元

4某贷款将在15年分期偿还。

前5年每年底还4000元,第二个5年每年底还

3000元,最后5年每年底还2000元。

计算第二次3000元还款后的未结贷款

余额的表达式。

解:

对现金流重新划分,有

B7=2000a¬8p+1000a¬3p

大学数学科学学院金融数学系第1页

所有,翻版必究

5某贷款将以半年一次的年金方式在3年半偿还,半年名利率8%。

如果已知

第4次还款后的未结贷款余额为5000元,计算原始贷款金额。

解:

设原始贷款额为L,每次还款为R,以半年为时间单位,有

5000=Ra3p4%¬

L=Ra7p4%¬

整理得:

L=5000・a¬7p

a¬3p

=10814.16元

6现有20000元贷款将在12年每年底分期偿还。

若(1+i)4=2,计算第4次

还款后的未结贷款余额。

解:

设第4次还款后的未结贷款余额为L,每次还款为R,有

20000=R・a12pi¬

L=R・a8pi¬

把(1+i)4=2代入整理得:

L=5000・1−(1+i)−8

1−(1+i)−12

=17142.86元

720000元抵押贷款将在20年每年分期偿还,在第5次还款后,因资金短缺,

随后的两年未进行正常还贷。

若借款人从第8年底重新开始还贷,并在20

年还清。

计算调整后的每次还款额。

解:

设正常每次还款为R,调整后每次还款X,以当前时间和第5年底为比较

日,有

20000=Ra2¬0p

Xa1¬3p・v2=Ra1¬5p

整理得:

X=20000・a15p¬

a2¬0p

・(1+i)2

a1¬3p

8某贷款L原计划在25年分年度等额还清。

但实际上从第6次到第10次的

还款中每次多付K元,结果提前5年还清贷款。

试证明:

K=

a2¬0p−a1¬5p

a2¬5pa¬5pL

证:

以第20年年底为比较日,设每次还款为R,有

L=Ra2¬5p

Ks¬5p(1+i)10=Ra¬5p

整理即得。

9设Bt表示未结贷款余额,证明:

(1)(Bt−Bt+1)(Bt+2−Bt+3)=(Bt+1−Bt+2)2;

(2)Bt+Bt+3

证:

(1)

(Bt−Bt+1)(Bt+2−Bt+3)=(

R+Bt+1

1+i

−Bt+1)・(Bt+2−((1+i)Bt+2−R))

=

R−iBt+1

1+i

・(R−iBt+2)

=(R−iBt+1)・R−i((1+i)Bt+1−R)

1+i

=(R−iBt+1)2

=(Bt+1−Bt+2)2

(2)

Bt−Bt+1=R−iBt

=Bt+2−Bt+3

)Bt+Bt+3

默认每次还款额是相同的!

10某贷款按季度分期偿还。

每次1000元,还期5年,季换算名利率12%。

计算

第6次还款中的本金量。

解:

P6=B5−B6

=1000a20−5p3%¬−1000a20−6p3%¬

=1000×1.03−15

=641.86元

11n年期贷款,每年还款1元。

试导出支付利息的总现值(去掉:

之和)。

解:

设第t年支付的利息为It,有

It=iBn+1−t

=ian+1−¬tp

=1−vn+1−t

支付利息的总现值为:

I=

Σn

t=1

Itvt

=

Σn

t=1

(1−vn+1−t)vt

=a¬np−nvn+1

12设10000元贷款20年还清,年利率10%,证明第11次中的利息为

1000

1+v10

元。

此处有改动10000改成1000

证:

设每期还款额为R,由上题的结论有

I11=R(1−v10)

=

10000

a2¬0p(1−v10)

=10000・i

1+v10

=

1000

1+v10

13设有20次分期还贷,年利率9%。

问:

第几次还款中的本金量与利息量差额

最小。

解:

不妨设每次还款额为1。

Pt−It=vnt+1−(1−vn−t+1)

=2vn−t+1−1

2vn−t+1−1=0⇒t≈12.96

验证t=12,13的情形易得第13次本金量与利息量差额最小。

14现有5年期贷款,分季度偿还。

已知第3次还款中的本金为100元,季换算

的名利率10%。

计算最后5次还款中的本金量之和。

解:

以一季度为时间单位,设每次还款额为R,由题意得

Rv20−3+1=100

⇒R=

100

v18

于是最后5次本金总额为

R(v1+・・・+v5)=724.59元

15现准备用20年时间分期偿还一笔贷款,且已知前10年的年利率为i,后10

年的年利率为j。

计算:

(1)第5次偿还中的利息量;

(2)第15次偿还中的本

金量。

解:

设初始贷款量为1,每年还款额为R,有:

1=Ra10pi¬+Ra10pj¬(1+i)−10

)R=

1

a10pi¬+(1+i)−10a10pj¬

(1)I5=iB4

=iR(a6pi¬+(1+i)−6a10pj¬)

(2)P15=B14−B15

=Ra6pj¬−Ra5pj¬

=R(1+j)−6

16原始本金为A的抵押贷款计划在尽可能长的时间每年偿还K,且最后一

次将不足部分一次还清。

计算:

(1)第t次偿还的本金量;

(2)摊还表中的本

金部分是否为等比数列?

解:

设总还款次数为n,最后一次还款中不足部分设为B。

(1)利用追溯法可得

Bt=

A(1+i)t−Ks¬tp,t

0,t=n

Pt=

(K−iA)(1+i)t−1,t

(k−iA)(1+i)n−1+B,t=n

(2)显然前n−1次本金呈等比数列,最后一次与前面没有等比关系。

17现有20年的抵押贷款分年度偿还,每次1元。

如果在第7次正常还款的同时,

额外偿还原摊还表中第8次的本金,而且今后的还款仍然正常进行。

(正常

的意思是依然按照摊还表进行,改变期限,每次还款的金额不变)。

证明:

贷期间节约的利息为1−v13。

证:

在第7次额外多还以后,第n次还款刚好对应原摊还表中第n+1次的还

款。

所以节约的利息为原摊还表中第8次还款中的的利息量,为1−v13。

18总量为L的贷款分10年偿还,已知v5=

2

3

计算:

(1)前5次偿还中的本金之和;

(2)如果最后5次还款因故取消,计算第10年底的未结贷款余额。

解:

(1)由题意得前5次偿还本金之和为

R(v10+・・・+v6)=Rv61−v5

1−v

=

L

a1¬0p

v

1−v

v5(1−v5)

=

L

1−v10v5(1−v5)

=0.4L

(2)利用追溯法

B10=L(1+i)10−Rs¬5p(1+i)5

=Lv−10−L

v−10−v−5

1−v10

=0.9L

19现有35年贷款按年度偿还。

已知第8次还款中的利息为135元,第22次还

款中的利息为108元,计算第29次还款中的利息量。

解:

I8=R(1−v28)

I22=R(1−v14)

R=144

v7=

1

2

于是

I29=R(1−v7)

=144×1

2

=72元

20某贷款分n次等额偿还,实利率为i,已知第K次还款前的未结贷款余额首

次低于原始贷款额的一半。

计算K。

解:

由题意得

L=Ra¬np

Bk−2=Ran−k+¬2p>L

2

Bk−1=Ran−k+¬1p<

L

2

2vn−k+2−vn61

2vn−k+1−vn>1

K=[n+1−ln(vn+1)−ln2

lnv

]+1

其中[x]表示取整函数。

21设有年利率2.5%的15000元贷款,每年偿还1000元。

计算第几次还款中本

金部分最接近利息部分的4倍

解:

设第k次还款本金部分最接近利息部分的4倍。

利用追溯法

Bk−1=L(1+i)k−1−Rsk−¬1p

⇒Ik=iBk−1=iL(1+i)k−1−R[(1+i)k−1−1]

Pk=R−Ik=R(1+i)k−1−iL(1+i)k−1

再由Pk=4Ik得k≈11。

22某贷款在每年的2月1日等额还贷。

已知1989年2月1日的还款中利息为

103.00元,1990年2月1日的还款中利息为98.00元,年利率8%。

计算:

(1)

1990年还款中的本金部份;

(2)最后一次不足额还款的日期和金额。

解:

(1)设In,Pn为别为n年的利息部分和本金部分,

I1990=I1989−iP1989

⇒P1989=62.5

又I1989+P1989=I1990+P1990

⇒P1990=67.5

(2)利用递推公式容易求得2000年2月1日还款后未结贷款余额为

101.43元,已经小于165.5元。

同时易得B1989=1225。

设最后一次还

款在2000年2月1日后经过时间t收回。

于是t满足

1225=165.5

1−v11+t

i

⇒t=0.653

故最后一次还款时间为2000年9月24日,金额为165.5×1.08t−1

0.08=106.67

元。

建议把最后不足部分的偿还方法说清楚,我们用的是:

不足部分在下一

年的等价时间偿还的方法。

与原答案有出入

23某贷款通过2n次偿还。

在第n次偿还后,借款人发现其负债为原始贷款额

的3/4,计算下一次还款中利息部份的比例。

解:

由题意得

3

4

L=Ranpi¬

L=Ra2npi¬

⇒vn=

1

3

而In+1=R(1−vn),故利息部分所占的比例是

2

3

24某银行提供月利率1%的抵押贷款,如果借款人提前将贷款余额一次付清,

只需对当时余额多付出K%。

如果某人在第5年底找到另一家银行提供月利

率0.75%的10年贷款,对这个借款人来说K的最大可接受值为多少?

解:

K最大可接受,即这个借款人在两家银行每月的还款额相同。

a120p0.75%¬=(1+K%)a120p1%¬

⇒K=13.258%

25现有10000元贷款利率10%。

已知借款人以8%累积偿债基金,第10年底

的偿债基金余额为5000元,第11年的还款金额为1500元。

计算:

(1)1500元中的利息量;

(2)1500元中的偿债基金存款;

(3)1500元中偿还当年利息的部分;

(4)1500元中的本金量;

(5)第11年底的偿债基金余额。

解:

(1)I11=10000×10%=1000元;

(2)偿债基金存款额为1500−1000=500元;

(3)也即是计算净利息:

1000−5000×8%=600元;

(4)本金量1500−600=900元;

(5)11年底的偿债基金余额5000×(1+8%)+500=5900元。

26证明:

anpi&j¬=

snpj¬

1+isnpj¬

证:

利用

L=Ranpi&j¬

L=(R−iL)snpj¬

消去R可得

L

anpi&j¬

−iL)snpj¬=L

再适当变形便可得结论。

27现有利率为9%的10000元贷款,每年底还利息,同时允许借款人每年初以

利率7%向偿债基金存款K。

如果在第10年底偿债基金的余额恰足以偿还

贷款。

计算K。

解:

由题意得

K¨s10p7%¬=104

⇒K=676.43

28现有10年期贷款年利率5%,每年底还贷1000元。

贷款的一半按摊还方式

进行,另一半按额外提供4%年利率的偿债基金方式还款。

计算贷款额。

解:

设贷款额为X,有

X/2=R1a10p5%¬

X/2=R2anp5%&4%¬

1000=R1+R2

整理得到

X

2

1

a10p5%¬+

1

anp5%&4%¬)=1000

X=7610.48元

29为期10年的12000元贷款,每半年还款1000元。

已知前5年以i

(2)=12%

计息,后5年以i

(2)=10%计息。

每次还款除利息外存入利率i

(2)=8%的偿

债基金。

计算第10年底偿债基金与贷款之间的差额。

解:

前5年每半年放入偿债基金

1000−12000×6%=280

后5年每半年放入偿债基金

1000−12000×5%=400

故第10年底偿债基金余额为

280s10p4%¬×(1+4%)10+400s10p4%¬=9778.6

于是差额为2221.4元。

30为期10年的3000元贷款,以i

(2)=8%计息。

如果借款人将贷款的1/3通过

存入利率i

(2)=5%的偿债基金偿还,剩余的2/3通过存入利率i

(2)=7%的

偿债基金偿还。

计算每年的还款总额。

解:

设对于1/3部分贷款每年还款为R1,剩余部分贷款每年还款为R2。

(R1−1000×4%)s20p2.5%¬=1000

(R1−2000×4%)s20p3.5%¬=2000

分别解得R1=79.15,R2=150.72。

故每年的总还款额为

R1+R2=229.87元

31为期31年的400000元贷款,每年底还款36000元,若以年利率3%建立偿债

基金。

计算原贷款利率。

解:

设原贷款利率就是i。

(36000−400000i)s31p3%¬=400000

解得i≈7%。

32某20年期末年金,以前10年利率8%后10年利率7%计算的现值为10000

元。

某投资者以年利率9%买得该年金,并允许以累积偿债基金的方式收回

这笔资金,偿债基金前10年利率为6%,后10年利率为5%。

计算偿债基金

的存款额。

解:

设期末年金每年的金额是R,偿债基金存款额为X,未结贷款余额为P,

10000=Ra10p8%¬+Ra10p7%¬(1+8%)−10

R=X+P×9%

P=Xs1¬0p6%(1+5%)10+Xs5%¬p

解得:

X=246.95元

有待讨论!

我们认为年利率9%就是利率i

33某n年期利率为i的贷款,以利率j建立偿债基金。

试给出以下各问的表达

式(16t6n):

(1)贷方每年得到的利息;

(2)偿债基金每年的存款额;

(3)第t年偿债基金所得利息;

(4)偿债基金在第t年底的余额;

(5)第t年底的未结贷款余额;

(6)第t年支付的净利息;

(7)第t年支付的本金。

解:

设贷款额为L。

(1)贷方每年得到的利息为iL;

(2)由偿债基金的定义知,偿债基金每年的存款额为

L

snpj¬

(3)偿债基金在t−1年末的余额是

L

snpj¬st−¬1p,故在第t年所得利息为

jL

(1+j)t−1−1

(1+j)n−1

(4)偿债基金在第t年底的余额是

L

snpj¬stpj¬=L

(1+j)t−1

(1+j)n−1

(5)第t年底的未结贷款余额为

L−L

(1+j)t−1

(1+j)n−1

=L

(1+j)n−(1+j)t

(1+j)n−1

(6)第t年支付的净利息为

iL−jL

(1+j)t−1−1

(1+j)n−1

(7)第t年支付的本金量是第t年偿债基金所得利息与第t年存入偿债基金

金额之和,即为

jL

(1+j)t−1−1

(1+j)n−1

+

L

snpj¬=

j(1+j)t−1L

(1+j)n−1

34为期10年的100000元贷款,贷款利率12%,同时以年利率8%建立偿债基

金。

已知前5年还款为K;后5年还款为2K。

计算K。

解:

每年的利息为

100000×12%=12000

100000=(K−12000)s5p8%¬(1+8%)5+(2K−12000)s5p8%¬

解得K=13454.36元。

35某10000元贷款以利率i(12)=15%按月偿还利息,同时以利率i(12)=9%每

月存款100元累积偿债基金。

一旦偿债基金的余额达到10000元,则结束还

贷。

计算借款人总的还款额。

解:

每月还利息为10000×i(12)

12

=125元,于是每月总支出为

100+125=225

再由

100snp7.5%¬>10000⇒n=75

但需要注意100snp7.5%¬−10,000=18.33,故最后一个月放入偿债基金的应

是100−18.33元。

所以总共还款额为

75×225−18.33=16856.67元

36为期25年的100000元贷款,贷款利率12%。

如果贷款人从每年的还款中

以年利率i提取利息,同时将剩余部份以利率j累积偿债基金。

分别对

j=8%,12%和16%三种情况计算i。

解:

j=12%相当于按照摊还方式对应的利率。

设每次还款额为R,于是

R=

L

a25p0.12¬

再根据偿债基金的定义有

(R−iL)s25pj¬=L

解得

i=

1

a25p12%¬

−1

s25pj¬

代入数据便有

(1)j=8%时,i=11.38%;

(2)j=12%时,i=12%;

(3)j=16%时,i=12.35%。

37现有10年期贷款按月偿还,其中月换算名利率i(12)=12%,首次为600元,

然后每次增加5元。

(1)计算原始贷款金额;

(2)证明:

Pt=P1(1+0.01)t−1+5st−1p1%¬。

解:

L=595s120p1%¬+5Ia120p1%¬=58490.89元;

证:

这个题证明方法不唯一,比如利用递推关系,找规律再用归纳法证明。

下面

给出的证明方法是作者认为最简单的。

如果每次还款额是一样的,那么{Pt}呈等比数列,且Pt=P1(1+i)t−1。

是我们只需要将两种还款方式进行比较即可。

下面用B1

t表示等额还款时

第t次的未结贷款余额,B2

t表示按题中方式进行还款时第t次的未结贷款

余额。

于是

B1

t=L(1+i)t−600stpi¬

B2

t=L(1+i)t−600stpi¬−5Ist−1pi¬

P2

t

−P1

t=(B2

t−1

−B2

t)−(B1

t−1

−B1

t)

=(B2

t−1

−B1

t−1)+(B1

t

−B2

t)

=5(Ist−1pi¬−Ist−2pi¬)

=5st−1pi¬(直接带公式化简)

于是

Pt=P1(1+0.01)t−1+5st−1p1%¬

38某现有1000元存款,每月实利率1%,且月月结算。

如果每次恰好在利

息结算的下一个瞬间取出100元。

问:

最多可以提取几次?

同时给出该

每月余额和利息的列表。

解:

设第t个月余额为Bt,于是

Bt=1000(1+i)t−100stpi¬

容易算得t=10时,余额首次低于100元,故最多能够提取10次。

月结余和利息列表如下:

月份利息余额

00.001000.00

110.00910.00

29.10819.10

38.19727.29

47.27634.56

56.35540.91

65.41446.32

74.46350.78

83.51254.29

92.54156.83

101.5758.40

39已知某贷款每半年偿还K元,且三次连续还贷后的贷款余额为:

5190.72,

5084.68和4973.66。

计算K。

解:

利用追溯法可得

5190.72(1+i)−K=5084.68

5084.68(1+i)−K=4973.66

由此可解得K=349.81元。

40利率为i的贷款L,每次偿还K,直至最后的不足额(不足金额K)还款。

明:

Bt=

K

i

−(

K

i

−L)(1+i)t。

证:

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