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金融数学(全套课件700P)


A(2) 1050
I (1) 20 i1 2% A(0) 1000
I (2) 30 i2 2.94% A(1) 1020
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1.3 单利 (simple interest)

假设在期初投资 1单位,在每个时期末得到完全相同的利
息金i ,即只有本金产生利息,而利息不会产生新的利息,
A(n) A(n 1) I ( n) in A(n 1) A(n 1)
14
例:
把1000元存入银行,第1年末存款余额为1020元,第2年 末存款余额为1050元,求第一年和第二年的实际利率分别 是多少?
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解:
A(0) 1000, A(1) 1020, I (1) A(1) A(0) 20 I (2) A(2) A(1) 30
A (0) =

k;
A (t) = k·a(t),
k > 0,
t ≥ 0
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利息(interest)的数学定义

从投资之日算起,在第 n 个时期所获得的利息金额记为 I(n) ,则
I (n) A(n) A(n 1),

n 1
利息金额 I(n) 在整个时期内产生,但在最后时刻实现(支付、得到)。
1
a(t ) 1
0
-1
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
对应哪些生活中的实例?
9
a(t)
累积函数?
1
0
t
对应哪些生活中的实例?
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金额函数(Amount function)

当原始投资不是1个单位的本金,而是 k 个单位时,则把 k 个单位本金的原始投资在时刻 t 的积累值记为A (t) , 称为金额函数。 性质

实际利率i是某个时期获得的利息金额与期初本金之比:
当期利息 a(1) a(0) A(1) A(0) I (1) i = 期初本金 a(0) A(0) A(0)
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附注:
实际利率经常简称为利率,用百分比来表示,如8% ; 利息是在期末支付的; 本金在整个时期视为常数; 通常的计息期为标准时间单位,如年、月、日。若无特别说明,实际利率是指年利率。 实际利率可对任何时期来计算。第 n 个时期的实际利率为
从时间 t 开始到时间 t + s 所产生的利息等于从时 间 0 开始到时间 s 所产生的利息。即相同的时期产生 相同的利息。
0 s t t+ s
18

假设 a(t) 可导,由导数的定义有
a (t ) a(t )
a(t ) lim
0

a ( ) a (0)
lim
0
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单利与实际利率的关系:

常数的单利并不意味着实际利率 (effective rate) 是 常数!
in a(n) a(n 1) a(n 1)
(1 in) [1 i(n 1)] 1 i(n 1)
a ( ) 1

lim
0

a(0)
在上式中,用 s 代替 t,并在等式两端从0到 t 积分,即得
a(s)ds a(0)ds
0 0
t
t
a(0) t a(0)
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a(t ) a(0) t a (0) 1 t a (0)
注:一般假设利息是连续产生的。
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例:
考察下面常见的积累函数 (1)常数:a (t) = 1 (2)线性:a (t) = 1 + 0.1 t
(3)指数:a (t) = (1+0.1)
t
上述3个函数是否满足积累函数的性质?
8
5
4
a(t ) (1 0.1)t
3
2
a(t ) 1 0.1t
• 死亡力
如何度量利率?利息/本金
• 利息力(连续复利)
4
1.1 利息的基本函数

利息(interest)的定义:
借用他人资金所需支付的成本,或出让资金所获得的报酬。
利息存在的合理性
• 资金的稀缺性 • 时间偏好 • 资本生产力
5
关于利息的几个基本概念

本金(principal):初始投资的资本金额。 累积值(accumulated value ):过一段时期后收到的 总金额。
现在只需求出 a (0) ,即可求得单利条件下的累积函数 若令t = 1,则由上式有
a (1) 1 a (0)
而由前面可知,a(1) = 1 + i 因此 a (0) i
a(t) = 1 + it
上述推导过程没有限制 t 为正整数,因此对一切大于零 的时间 t 都是成立的。
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单利的累积函数
利息理论
1
主要内容

利息的度量 年金计算 投资收益 债务偿还 证券定价:债券、股票、衍生产品(远期、期货、互换、 期权) 利率风险
2
利息度量
(1)
(Measurements of interest)
3

在日常生活中:
如何度量速度?距离/时间
• 瞬时速度
如何度量死亡率?死亡人数/期初生存人数
这种计息方式称为单利,i 称为单利率。

单利的积累函数满足下述性质:
a(0) 1 a(1) 1 i a(t ) 1 it

上述单利的积累函数对
t ≥ 0 的整数值才有定义。
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当 t 为非整数时,单利的累积函数(了解):

考虑单利的一个直观性质:
a(t s) a(t ) a(s) 1, t 0, s 0
金额函数 A(t) 在时间段 [ t1 , t2 ] 内所获得的利息金 额为
I (t1, t2 ) A(t2 ) A(t1 )
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1.2 实际利率(effective rate of interest)

实际利率 i 等于某一时期开始时投资1单位本金,在此期 间末应获得的利息:
i a(1) a(0)

利息(interest)——累积值与本金之间的差额。
6
积累函数 (Accumulation function)

累积函数是指期初的1元本金在时刻 t 时的累积值, 通常 被记为a (t) 。 性质:
a (0) = 1; a (t) 通常是时间的递增函数;
当利息是连续产生时,a (t) 是时间的连续函数。当利息是跳跃产生时, a (t) 是间 断函数。
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