лет. По определению, сумма, которую он получит в конце n + 1-го года, состоит из суммы Ап плюс проценты от этой суммы за год, то есть: А(n+1) =An
+ iA или А(n+1) = An(1+i). |
(2.1) |
Так как А1 = Р (1 + i), из этого следует равенство
An = P(1 + i)n . (2.2)
Таким образом, формула (2.2) даёт накопление капитала при сложных процентах за n лет. Сумма сложных процентов как разность между накопленным капиталом и исходным за n лет находится по формуле
(2.1)
Отметим, что в формулах (2.2) и (2.3) n – целое положительное. В
дальнейшем мы будем рассматривать случаи, когда n – любое положи-
тельное число.
Пусть процентная ставка зависит от времени I = i(t) и постоянна в единичном интервале времени от t до t+1. Тогда формула накопления капитала будет иметь вид:
Аn = P 1 i(t) 1 i(t 1) ...1 i(t n 1) . |
(2.4) |
Формула (2.2) есть частный случай формулы (2.4), когда i постоянна. В
круг задач финансовой математики входят:
1. Вычисление процентной ставки как функции времени при задан-
ных начальном капитале, накопленной стоимости и алгоритме накопления.
2.Вычисление начального капитала по заданным Ап и i(t).
3.Вычисление Ап по известным i(t) и Р.
2.2. Номинальные процентные ставки
Перейдём к изучению ситуации, когда накопление происходит в про-
извольные интервалы времени (не обязательно целые). В качестве единичного интервала возьмём год, хотя можно рассмотреть и другие единицы. Рассмотрим сделку, заключаемую в момент времени t на срок h,
где h – любое (не обязательно целое) положительное число.
17
Определение. Номинальной процентной ставкой ih(i) в единицу времени за период от t до t + h называется такое число, что фактическая (простая)
процентная ставка за этот период равна h
in (t). Таким образом, если в момент времени t инвестируется капитал Р, то накопление капитала за период h находится по формуле
|
|
|
A=P(1 + hih(t)). |
|
|
|
(2.5) |
Если h =1 (единица времени), то номинальная ставка совпадает с |
|||||||
фактической, то есть i1 t |
i t |
|
|
|
|
||
Довольно часто номинальная процентная ставка не зависит от времени, в |
|||||||
этом случае будем полагать in (t) = in для всех t. Если h |
|
1 |
|
, где р – целое, |
|||
|
p |
||||||
|
|
|
|
|
|
||
то обозначают i 1 i ( p) . |
При этом говорят, что |
i( p) – |
номинальная |
||||
|
p |
|
|
|
|
|
|
процентная ставка, выплачиваемая (или конвертируемая р-кратно). Опять
же i(1) = i
Пример 2.1. – Заданы номинальные годовые процентные ставки
Сроки |
ih(%) |
|
|
|
|
1 |
день |
113,4 |
|
|
|
2 |
дня |
115,8 |
|
|
|
7 |
дней |
111,2 |
|
|
|
1 |
месяц |
113,8 |
|
|
|
3 |
месяца |
111,4 |
|
|
|
Найти накопление капитала 1 000 у.д.е. за а) 2 дня, б) 1 неделю, в) 1
месяц.
Решение. Составим таблицу
Сроки
|
1 день |
2 дня |
7 |
1 месяц |
3 |
|
|
|
дней |
|
месяца |
|
|
|
|
|
|
h |
1/365 |
2/365 |
7/365 |
1/12 |
3/12 |
|
|
|
|
|
|
18
|
i h |
|
|
|
0.117 5 |
0.1162 5 |
|
0.115 |
0.1137 5 |
0.112 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Тогда по формуле (2.5) находим: |
|
|
|
|
|||||||
a) A = 1 000 (1+ |
|
2 |
|
0,116 25) |
1000,64 (у.д.е.); |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||
365 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
б) A = 1 000 (1+ |
7 |
|
0,112 5) |
1002,91 (у.д.е.); |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||||
365 |
|
|
|||||||||
в) A = 1 000 (1 + |
|
1 |
|
0,113 76) |
1009,48 |
(у.д.е.). |
|
|
|||
12 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Замечание:
1.Номинальные процентные ставки примера 2.1 взяты из реальной практики деловой жизни Великобритании.
2.Если подсчитать доход от вложения 1 000 000 у.д.е. за два последовательных однодневных срока, то получим А = 1 000 000 (1 +
1/365 • 0,1175)2 = 1 000 644 (у.д.е.).
Прибыль за один двухдневный срок равна А = 1 000 000 (1 + 1/365 •
0,11625)2 = 1 000 637 (у.д.е.).
Это противоречие частично объясняется тем, что ожидается изменение процентных ставок и банки введением таких правил застраховывают себя от возможных потерь.
Если сумма 1 инвестируется на единичный срок при фактической процентной ставке hih(i), то сумма процентов за этот срок равна
S [1 |
hih |
(t)]1/ h |
1. |
(2.7) |
||
|
|
|
|
|
|
|
Формула (2.7) почти очевидна, если |
h |
1 |
, |
р – целое. В этом случае |
||
|
p |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
вложенную единичную сумму можно конвертировать р раз и получить сумму процентов по формуле, аналогичной (2.3).
2.3 Коэффициенты накопления
Выберем некоторую фиксированную единицу времени (например, год).
Для t1<t2 под величиной A(t1,t2) будем понимать накопленную стоимость
19
единичной суммы за время t2 – t1. Из определения ih(t) следует, что
A(t, t h) 1 hih (t) . |
(2.8) |
Отсюда получаем формулу для номинальной процентной ставки:
ih (t) |
|
A(t, t |
h) 1 |
(2.9) |
|
|
|
h |
|
. |
|
|
|
|
|
||
По определению, положим |
|
|
|
||
|
A(t, t) |
1. |
|
(2.10) |
|
Равенство (2.10) соответствует тому практически очевидному факту, что за промежуток времени нулевой длины накопления капитала не происходит. Величину A(t1,t2) часто называют коэффициентом накопления,
так как величина накопления за время t2 – t1 начального капитала Р
находится по формуле |
|
A PA(t1,t2 ) . |
(2.11) |
Рассмотрим теперь три момента времени t0<t1<t2. Тогда накопление единичного капитала за время t2 – t0 определяется коэффициентом накопления A(t 0 ,t2). С другой стороны, накопление единичного капитала можно разбить на два этапа. За время t1 – t0 накопление определится коэффициентом A(t0,t1), а за время t2 – t1 величину накопленного капитала определим по формуле (2.11) как величину A(t0,t1)A(t1,t2). При нормально
функционирующей экономике капитал, накопленный к моменту t2 |
двумя |
|
способами, совпадает, то есть выполняется равенство |
|
|
A(t0 , t2 ) A(t0 , t1 ) A(t1 , t2 ) |
. |
(2.12) |
|
|
|
Равенство (2.12) носит название принципа согласованности. На практике принцип согласованности, как правило, носит приближённый характер,
ввиду административных расходов, правил налогообложения и т.д. Тем не менее нужно иметь в виду, что в некоторых математических моделях появляются функции A(t1, t2), которые не удовлетворяют равенству (2.12).
Пример 2.2. Найти накопленную стоимость суммы 100 у.д.е.:
20
а) при номинальной ставке 4% в год на срок 1 квартал,
б) при номинальной ставке 6% в год на срок 1 месяц.
Решение:
а) по условию задачи i1/4 = 0,04. |
|
|
|
||||||
Тогда по формуле (2.8). А(0,1 / 4) = 1 + |
1 |
i |
|
= 1,01 и по формуле (2.11) |
|||||
|
1 |
||||||||
|
|
|
|
|
4 |
|
4 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
А = 100 x 1,01 = 101 (у.д.е); |
|
|
|
||||||
б) в данном cлучае |
|
|
|
||||||
A(0, |
1 |
) = 1 + |
|
1 |
0,06 =1,005, |
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
||||
12 |
|
|
|
|
|
|
|||
i1/12 = 0,06, |
|
|
|
|
|
|
|
||
А = 100 1,005 = 100,5 (у.д.е.).
Пример 2.3. Известно, что коэффициент накопления имеет вид (единица
времени –1 год) A(t1,tz) =exp 0,03(t2-t1).
а) показать, что A(t1,t2) удовлетворяет принципу согласованности;
б) найти накопление 1000 у.д.е. за 20 лет.
Решение A. Пусть t0 < t1 < t2. Тогда |
|
||
А(t0 ,t1) = exp 0,03(t1 |
t0 ) , |
(2.13) |
|
А(t1 ,t2 ) |
exp 0,03(t2 |
t1 ) , |
(2,14) |
A(t0 ,t2 ) |
exp 0,03(t2 |
t0 ) . |
(2,15) |
Перемножим (2.13) на (2.14) и воспользуемся свойством показательной
функции a x a y |
ax y : |
|
|
A(t0 ,t1 ) A(t1 ,t2 ) |
exp 0,03(t1 t0 ) |
0,03(t2 t1 ) exp 0,03(t2 t0 ) A(t0 , t2 ). |
|
Решение Б. Воспользуемся формулой (2.11): А = 1 |
|||
000 exp 0,03 |
20 |
1000 е0,6 |
1882,12 (у.д.е.). |
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1.В чём принципиальное отличие простых процентов от сложных?
2.Как определяются операции наращения и дисконтирования в схеме сложных процентов?
21