Talousmatematiikka (4 op) M. Nuortio, T. Vedenjuoksu Oulun yliopisto Matemaattisten tieteiden laitos 2012
Talousmatematiikka 2012 Yhteystiedot: Matti Nuortio mnuortio@paju.oulu.fi Työhuone M225 Kurssin kotisivu Tulee yliopiston wiki-sivuille. Osoite päivitetään myöhemmin. Luennot salissa L10, paitsi 1.2. ja 8.2. PR104. Laskupäivät: ti 10-13 to 14-17 Salit ilmoitetaan, kun tilojen varaustilanne selviää. Laskupäivävastaava on Niina Korteslahti 2 / 118
Tarkennuksia kurssimateriaalista Alkuperäisen 2010 11 materiaalin on laatinut Tero Vedenjuoksu. Vuoden 2012 materiaalin toimittanut Matti Nuortio. Toimitettua materiaalia saatetaan päivittää kurssin aikana. Päivitetyt versiot julkaistaan kurssin kotisivuilla. Kurssin kotisivuilla voidaan esittää linkkejä lisämateriaaliin. 3 / 118
Kurssin suoritus Kurssi suoritetaan loppukokeella. Ensimmäinen loppukoemahdollisuus tulee olemaan huhti toukokuussa. Kurssin suorittamiseksi riittää osata ne asiat, jotka käsitellään luennoilla, joista erikseen mainitaan luennoilla, tai joita harjoitellaan laskupäivissä. Ylimääräiset materiaalit eivät ole välttämättömiä, ellei erikseen mainita. Pyri opiskelemaan säännöllisesti koko kurssin keston ajan. Älä yritä parin viikon tärppimistä ennen loppukoetta. 4 / 118
Sisältö I FINANSSIMATEMATIIKKA 1 Prosenttilaskua 2 Yksinkertainen korkolasku 3 Diskonttaus 4 Koronkorko 5 Jatkuva korkolasku 6 Jaksolliset suoritukset 7 Luotot ja korkolasku 8 Annuiteettiperiaate 9 Lainan kuolettaminen ja efektiivinen korkokanta 10 Keskimaksuhetki ja Todellinen vuosikorko 11 Investointilaskelmia 5 / 118
Sisältö II INDEKSITEORIA 1 Keskiarvoista 2 Indeksiluvun käsite 3 Kuluttajahintaindeksi 4 Aikasarjan deflatointi ja inflatointi 5 Indeksiluvun muodostaminen 6 Keskilukumalli 7 Keskilukumallin painotetut indeksiluvut 8 Kokonaislukumallit 9 Keskilukumallin ja kokonaislukumallin yhteys 10 Fisherin indeksikriteerit 6 / 118
Opiskelussa huomioitavaa 1 Huomio a) Älä opettele kaavoja ulkoa. b) Yritä ymmärtää kaavat symbolisella tasolla, ei numeerisella tasolla. c) Yritä liittää esitetty teoria/kaava tarvittaessa esimerkkeihin. d) Kysy tarvittaessa! e) Tee harjoitustehtäviä! Hyödynnä laskupäivät! f) Kertaa symboleilla laskeminen eli algebra ja yksinkertaisten yhtälöiden ratkaiseminen. Muistele myös juuren ja logaritmin käsitteitä. 7 / 118
Opiskelussa huomioitavaa 2 Suurin osa ihmisistä oppii matematiikkaa vain itse kirjoittamalla ja tekemällä. Yritä siis tehdä aktiivisesti luentomuistiinpanoja ja ratkaise laskuharjoitukset itse kopioinnin sijaan. Ihmisten kognitiivisissa rakenteissa on kuitenkin eroja ja jotkut pystyvät oppimaan myös katselemalla tai kuuntelemalla. Tärkeintä on tuntea oma paras oppimistapa hyötyineen ja rajoituksineen. Kehotan joka tapauksessa aktiivisuuteen luennoilla tai muuten materiaalin parissa. 8 / 118
Kysymyksiä joihin osataan pian vastata Kysymyksiä a) Miten selvittää talletettavan rahamäärän suuruus kun halutaan säästää tietty summa esimerkiksi 5 vuodessa? b) Kuinka lasketaan lainan kuukausierän suuruus kun laina-aikana on 20 vuotta? c) Kuinka paljon laina/luotto oikeasti maksaa? d) Miten tutkia investoinnin kannattavuutta? e) Miten rahan arvon muutoksia seurataan? f) Miten seurata erilaisten hyödykkeiden kulutuksen muutoksia? 9 / 118
Prosenttilaskua Jos luku a kasvaa p%, niin uusi arvo on a + p 100 a. Jos luku a vähenee p%, niin uusi arvo on a p 100 a. 10 / 118
Prosenttilaskua Esimerkki 1 Paljonko on 1500 e maksava tuote 15% alennusmyynnissä? 1500 e 15 1500 e = 1275 e (= 0, 85 1500 e) 100 11 / 118
Prosenttilaskua Montako prosenttia luku a on luvusta b? p = a b 100% 12 / 118
Prosenttilaskua Esimerkki 2 Montako prosenttia luku a on luvusta b? a) a = 15, b = 90 b) a = 90, b = 15 a) b) 15 100% = 16, 7% (= 0, 1666666... 0, 167) 90 90 100% = 600% (= 6, 00) 15 13 / 118
Prosenttilaskua Kuinka monta prosenttia p luku a on suurempi (pienempi) kuin luku b? p = a b b 100% 14 / 118
Prosenttilaskua Esimerkki 3 a) Kuinka monta % luku 160 on suurempi kuin 20? b) Kuinka monta % luku 25 on pienempi kuin 175? c) Kuinka monta % luku 20 on pienempi kuin 160? a) 160 20 20 = 7 Vast. 700% b) c) 175 25 175 160 20 160 = 0, 857 Vast. 85, 7% = 0, 875 Vast. 87, 5% 15 / 118
Prosenttilaskua Esimerkki 4 a) Mistä luvusta 24 on 32%? b) Mitä lukua 80 on 20% pienempi? c) Mikä luku on 15 % suurempi kuin 50? d) Mikä luku on 10% pienempi kuin 30? e) Mikä luku on 32% luvusta 24? a) 24 x = 0, 32 0, 32x = 24 x = 24 0, 32 = 75 16 / 118
Prosenttilaskua b) (Mitä lukua 80 on 20% pienempi?) x 80 x = 0, 2 0, 2x = x 80 0, 8x = 80 x = 100 c) (Mikä luku on 15 % suurempi kuin 50?) x 50 50 = 0, 15 x 50 = 7, 5 x = 57, 5 d) (Mikä luku on 10% pienempi kuin 30?) 30 x 30 = 0, 1 30 x = 3 x = 27 17 / 118
Prosenttilaskua e) (Mikä luku on 32% luvusta 24?) x = 0, 32 x = 24 0, 32 = 7, 68 24 18 / 118
Yksinkertainen korkolasku Korko on korvaus lainaksi saadusta/annetusta rahapääomasta (esim. luotto tai talletus). Korkokanta i on prosenttiluku, joka ilmoittaa kuinka prosenttia (%) pääoma kasvaa korkojakson aikana. Korkojakso Korkokanta 1 vuosi i pa. (per annum) 6 kk i ps. (per semester) 3 kk i pq. (per quartal) 1 kk, 2 kk i per (1) kk, i per 2 kk 19 / 118
Yksinkertainen korkolasku Yksinkertaista korkolaskua sovelletaan ainoastaan yhden korkojakson sisällä. Yksinkertainen korko Pääoma ajanhetkellä t (0 t 1) on K t = K 0 (1 + it), (1) missä K 0 = alkupääoma(t = 0) i = korkokanta jaksosta kulunut aika t = korkojakson pituus (0 t 1) Korko ajanhetkellä t on K t K 0 = K 0 it. 20 / 118
Yksinkertainen korkolasku Kysymys Korko on siis suoraan verrannollinen kuluneeseen aikaan korkojakson sisällä, koska missä c = K 0 i =vakio. K 0 it = ct, Pääoman kasvu on siis lineaarista korkojakson sisällä. (vrt. kuva) Mitä tapahtuu korkojakson lopussa? Vastaus Korkojakson lopussa korko liitetään pääomaan eli realisoidaan. Uusi kasvanut pääoma toimii seuraavan korkojakson alkupääomana. 21 / 118
Yksinkertainen korkolasku Yksinkertaista korkolaskua käyttävät esim. pankit (korko talletuksille). Prolongointi: pääomaa siirretään ajassa eteenpäin. Esimerkki 5 Talletetaan 25 000 e korkokannalla 6% pa. Määrää talletuksen arvo a) vuoden b) 8 kk:n c) 16 kk:n kuluttua? d) 16 kk:n kuluttua, ilman että korko realisoidaan pääomaan aina korkojakson lopussa. a) K 0 = 25000 e i = 0, 06pa t = 1 ( korkojakson pituus 1 vuosi) K t = K 0 (1 + it) = 25000 e (1 + 0, 06 1) = 25000 e 1, 06 = 26500 e 22 / 118
Yksinkertainen korkolasku b) (aika 8 kk) K 0 = 25000 e i = 0, 06pa ( korkojakson pituus 1 vuosi eli 12 kk) t = 8 12 K t = K 0 (1 + it) = 25000 e (1 + 0, 06 = 26000 e 8 12 ) 23 / 118
Yksinkertainen korkolasku c) (aika 16kk = 1v + 4kk) K 0 = 25000 e i = 0, 06pa ( korkojakson pituus 1 vuosi eli 12 kk) Nyt aika menee korkojakson yli, joten joudutaan laskemaan osissa: K 1 = 25000 e (1 + 0, 06 1) = 26500 e Realisoidaan korko pääomaan, jolloin K 2 = 26500 e (1 + 0, 06 4 12 ) = 27030 e 24 / 118
Yksinkertainen korkolasku c) (aika 16kk = 1v + 4kk) Lasketaan ilman, että realisoidaan pääomaa. K 0 = 25000 e i = 0, 06pa ( korkojakson pituus 1 vuosi eli 12 kk) t = 16 12 K t = 25000 e (1 + 0, 06 16 12 ) = 27000 e Huom. 30 e erotus c) kohtaan verrattuna. (Miksi?) 25 / 118
Yksinkertainen korkolasku Esimerkki 6 Mikä on alkupääoman 18 000 e arvo 10 kk kuluttua, kun korkokantana on a) 8% pa. b) 5% ps.? c) 5% ps. (ilman koron realisointia pääomaan)? a) Korkojaksona 12 kk, joten 10 kk kuluttua pääoman arvo on K t = K 0 (1 + it) = 18000 e(1 + 0, 08 10 12 ) = 19200 e b) Korkojaksona 6 kk (< 10kk), joten lasketaan osissa: 0 6 kk : K 1 = 18000 e(1 + 0, 05 1) = 18900 e 6 10 kk : K t = 18900 e(1 + 0, 05 4 6 ) = 19530 e 26 / 118
Yksinkertainen korkolasku c) Korkojaksona 6 kk eikä realisoida korkoa pääomaan K t = K 0 (1 + it) = 18000 e(1 + 0, 05 10 6 ) = 19500 e Huom. 30 e erotus b) kohtaan verrattuna. 27 / 118
Yksinkertainen korkolasku Esimerkki 7 Mikä korkokanta i% pa. vastaa pääoman 7 % kasvua 3 kuukaudessa? Nyt K 0 = alkupääoma, korkojakso = 12kk ja t = 3 12 = 1 4. K 0 (1 + i 1 4 ) = 1, 07 K 0 1 + i 1 4 = 1 + 7 100 7 i = 4 100 = 28 100 = 28% 28 / 118
Yksinkertainen korkolasku Esimerkki 8 Missä ajassa pääoma kasvaa 8%, kun korkokanta on a) 10% pa. b) 5% ps.? a) Korkojakson pituus 12 kk. K 0 (1 + 0, 1t) = 1, 08 K 0 1 + 0, 1t = 1, 08 0, 1t = 0, 08 0, 08 t = 0, 1 = 0, 8 Siis kysytty aika on 0, 8 12kk = 9, 6kk. 29 / 118
Yksinkertainen korkolasku b) Nyt korkokantana on 5% ps., joten yksi korkojakso ei riitä 8% kasvuun. Pääoman K 0 arvo 1. jakson lopussa: K 1 = K 0 (1 + 0, 05 1) = 1, 05 K 0 Pääoman K 0 arvo 2. jakson hetkellä t: K t = K 1 (1 + 0, 05 t) = 1, 05 (1 + 0, 05t)K 0 Siis onko mahdollista 2. jaksossa, että K t = 1, 08 K 0? 1, 05 (1 + 0, 05t)K 0 = 1, 08 K 0 1, 05 + 1, 05 0, 05t = 1, 08 1, 05 0, 05t = 1, 08 1, 05 0, 03 t = = 0, 571(< 1) 1, 05 0, 05 Kysytty aika: 6kk + 0, 571 6kk 9, 4kk. 30 / 118
Diskonttaus Yksinkertaisen korkolaskun kaava yhden korkojakson sisällä ajanhetkellä t (0 t 1) on missä K t = K 0 (1 + it), (2) K 0 = alkupääoma(t = 0) i = korkokanta jaksosta kulunut aika t = korkojakson pituus (0 t 1) Entä jos halutaan määrätä tunnettua (tulevan) ajanhetken t > 0 pääomaa K t vastaava alkupääoman arvo K 0? 31 / 118
Diskonttaus Ratkaistaan yhtälöstä (2) K 0, jolloin Virallinen diskonttauskaava K 0 = K t 1 + it. (3) missä K 0 = pääoman K t diskontattu arvo, eli nykyarvo(t = 0) i = korkokanta jaksosta kulunut aika t = korkojakson pituus (0 t 1) Kuten yksinkertainen korkolasku, myös kaavan (3) mukainen diskonttaus toimii ainoastaan yhden korkojakson sisällä. Diskonttaus on siis toimenpide, missä pääomaa siirretään ajassa taaksepäin. 32 / 118
Diskonttaus Kuinka paljon pääoma sitten muuttuu kun t 0? Muutos on tietenkin erotus K 0 K t = K t 1 + it K t ( ) 1 = K t 1 + it 1 ( ) it = K t < 0 1 + it) } {{ } <0 Muutoksen itseisarvo eli diskontto on K t = K 0 K t = K t Vertaa korko K t K 0 = K 0 it. ( it ) 1 + it 33 / 118
Diskonttaus Mikä on koron ja diskonton suhde? Diskonton ja koron täytyy tietenkin olla samat. Tarkistetaan: ( ) it K t = K t 1 + it ( ) it = (K 0 (1 + it)) 1 + it = K 0 it. Siis prolongointi yksinkertaisella korkolaskulla ja virallinen diskonttaus ovat käänteisiä toimituksia. 34 / 118
Diskonttaus Esimerkki 9 Mikä rahasumma kasvaa 9 kuukaudessa korkokannalla 8% pa. arvoon 15000 e? Nyt K t = 15000 e ja korkojakso on 12 kk, joten t = 9 12 = 3 4. Lisäksi K t = K 0 (1 + it), joten K 0 = K t 1 + it = 15000 e 1 + 0, 08 3 4 = 15000 e 1, 06 = 14151 e 35 / 118
Diskonttaus Esimerkki 10 Mikä rahasumma kasvaa 15 kuukaudessa korkokannalla 8% pa. arvoon 20000 e? Nyt K t = 20000 e, korkojakso on 12 kk ja aika on 15 kk, joka menee korkojakson yli. Diskontataan siis osissa: 15kk 12kk K 1 = 20000 e 1 + 0, 08 3 12 = 20000 e 1, 02 = 19607, 84 e 36 / 118
Diskonttaus 12kk 0kk 19607, 84 e K 0 = 1 + 0, 08 12 12 19607, 84 e = 1, 08 = 18155, 41 e (Miten voit tarkistaa laskun?) 37 / 118
Diskonttaus Virallista diskonttausta käytetään sijoitustodistusten kaupassa. Sijoitustodistus on pankin liikkeelle laskema velkakirja (hinta K 0 ), jonka haltialle pankki maksaa todistukseen mainitun rahan K t ajan t kuluttua. Esimerkki 11 150000 e sijoitustodistus erääntyy 8kk kuluttua. Määrää sen hinta, kun korkokanta on 5% pa. Diskontataan, jolloin K 0 = 150000 e 1 + 0, 05 8 12 = 145161 e 38 / 118
Vekselidiskonttaus Vekseleiden yhteydessä käytetään vekseli- eli kauppadiskonttausta. Vekselidiskonttauskaava K 0 = K t (1 it), (4) missä K 0 = vekselin käteis- eli nykyarvo K t = ajan t kuluttua erääntyvän vekselin nimellisarvo i = diskonttauskorkokanta jaksosta kulunut aika t = korkojakson pituus (0 t 1) Vekselidiskontto: K t = K t K 0 = K t K t (1 it) = K t it. 39 / 118
Vekselidiskonttaus Esimerkki 12 Vekseli, jonka nimellisarvo on 9000 e, erääntyy 5kk kuluttua. Mikä on käteisarvo, kun diskonttauskorkokanta on 12% pa. Käytetään vekselidiskonttausta, jolloin K 0 = 9000 e (1 0, 12 5 ) = 9000 e 450 e = 8550 e 12 40 / 118
Vekselidiskonttaus Esimerkki 13 Mikä on edellisen esimerkin vekselin nykyarvo virallisen diskonttauksen mukaan. Käytetään virallista diskonttausta vekselidiskonttauksen sijaan. Tällöin 9000 e K 0 = 1 + 0, 12 5 = 9000 e 1, 05 = 8571 e 12 41 / 118
Vekselidiskonttaus Esimerkki 14 Vekseli, jonka käteisarvo on 9000 e, erääntyy 5kk kuluttua. Mikä on nimellisarvo, kun diskonttauskorkokanta on 12% pa.? Käytetään vekselidiskonttausta, jolloin K t = 9000 e 1 0, 12 5 12 = 9473, 68 e 42 / 118
Vekselidiskonttaus Esimerkki 15 Vekseli, jonka käteisarvo on 9000 e, erääntyy 5kk kuluttua. Mikä on nimellisarvo, kun diskonttauskorkokanta on 12% pa.? Käytetään vekselidiskonttausta, jolloin K t = 9000 e 1 0, 12 5 12 = 9473, 68 e 43 / 118
Koronkorko Korkojakson sisällä pääoma kasvaa lineaarisesti yhtälön K t = K 0 (1 + it). Korkojakson lopussa korko realisoidaan pääomaan. Seuraavassa korkojaksossa uusi kasvanut pääoma kasva korkoa kunnes korko jälleen liitetään pääomaan. Näin edellisten korkojaksojen tuottama korko kasvaa korkoa aina seuraavilla jaksolla. Syntyy ns. koronkorko. 44 / 118
Koronkorko Oletetaan, että korkojaksoja on n kappaletta ja alkupääoma on K 0. Pääoma 1. korkojakson lopussa: K 1 = K 0 (1 + i). Pääoma 2. korkojakson lopussa: K 2 = K 1 (1 + i) = K 0 (1 + i) 2. Näin jatkamalla saadaan pääoma n. korkojakson lopussa: K n = K n 1 (1 + i) = K n 2 (1 + i) 2 = = K 0 (1 + i) n. Saadaan geometrinen jono (K j ) n j=1, missä K j+1 K j = 1 + i. korkotekijä 45 / 118
Koronkorko Koronkorko Pääoma n. korkojakson lopussa on K n = K 0 (1 + i) n, (5) missä K 0 on alkupääoma, i on korkokanta ja n on kokonaisten korkojaksojen lukumäärä. (Huom. Vajaissa korkojaksoissa käytetään yksinkertaista korkolaskua.) 46 / 118
Koronkorko Jaksollinen diskonttaus Pääoman arvo alussa on K 0 = K n (1 + i) n, (6) missä K n on pääoman arvo lopussa, i on korkokanta ja n on kokonaisten korkojaksojen lukumäärä. Jaksojen lukumäärä Tästä voidaan selvittää myös jaksojen lukumäärä n: n = Kn ln K 0 ln(1 + i). (7) 47 / 118
Koronkorko Esimerkki 16 Mihin arvoon 1000 e kasvaa 6 vuodessa korkokannalla a) 4% pa. b) 2% ps. c) 1% pq. d) kun aika on 6,5 vuotta ja korkokanta 4% pa. a) Nyt i = 4% pa, joten korkojaksoja on yhteensä n = 6 kpl. Siis K 6 = K 0 (1 + i) n = 1000 e 1, 04 6 = 1265 e b) Nyt i = 2% ps, joten korkojaksoja on yhteensä n = 2 6 = 12 kpl. Siis K 12 = 1000 e 1, 02 12 = 1268 e 48 / 118
Koronkorko c) Nyt i = 1% pq, joten korkojaksoja on yhteensä n = 4 6 = 24 kpl. Siis K 24 = 1000 e 1, 01 24 = 1270 e d) Nyt i = 4% pa ja aika on 6,5 vuotta. Korkojaksoja on yhteensä n = 6 kpl ja yksi puolikas jakso. Nyt K 6,5 = 1000 e 1, 04 6,5 = 1290, 38 e Oliko tämä laskettu oikein? Ei sillä kaava (6) toimii ainoastaan kokonaisilla korkojaksoilla. Lasketaan tämä siis oikein: K 6 = 1000 e 1, 04 6 = 1265, 32 e 6 K 6,5 = K 6 (1 + 0, 04 ) = 1290, 62 e 12 49 / 118
Koronkorko Esimerkki 17 Millä korkokannoilla a) i pa. ja b) j ps. pääoma kolminkertaistuu 8 vuodessa? a) Nyt aika on 8 vuotta ja korkojakson pituus 1 vuosi, eli korkojaksoja yhteensä n = 8 kpl. Halutaan siis kolminkertaistaa alkupääoma K 0. Siis K 0 (1 + i) 8 = 3K 0 (1 + i) 8 = 3 1 + i = 8 3 i = 8 3 1 0, 147 Haluttu korkokanta on siis 14, 7% pa. 50 / 118
Koronkorko b) Nyt aika on 8 vuotta ja korkojakson pituus 0,5 vuotta, eli korkojaksoja yhteensä n = 2 8 = 16 kpl. Siis K 0 (1 + i) 16 = 3K 0 (1 + i) 16 = 3 1 + i = 16 3 i = 16 3 1 0, 071 Haluttu korkokanta on siis 7, 1% ps. 51 / 118
Koronkorko Esimerkki 18 Olkoon alkupääoma 30000 e ja korkokanta 4% ps. Tilille halutaan loppupääomaksi 50000 e. Kuinka pitkäksi aikaa talletus joudutaan tekemään? Selvitetään (kokonaisten) korkojaksojen lukumäärä 50000 e = 30000 e (1 + 0, 04) n 1, 04 n = 5 3 ln 1, 04 n = ln 5 3 n ln 1, 04 = ln 5 3 n = ln 5 3 13, 024 ln 1, 04 Tarvitaan siis vähintää 13 kokonaista jaksoa ja osa seuraavaa korkojaksoa. Miten selvitetään tarkka aika? 52 / 118
Korkokannat (Relatiivinen korkokanta) Idea Jaetaan korkoprosentit ja korkojakso samassa suhteessa (esim. puolitetaan prosentti ja korkojakso). Määritelmä Korkokannat i (per p) ja j (per q) ovat keskenään relatiivisia jos korkokantojen suhde on sama kuin korkojaksojen pituuksien suhde, ts. i j = p q. (8) Relatiivisessa korkokannassa saadaan suurempi korkotuotto, mitä lyhyempi korkojakson pituus on. Relatiiviset korkokannat eivät anna siis samaa tuottoa pääomalle (esim. 4% pa. ja 2% ps.). 53 / 118
Korkokannat (Konforminen korkokanta) Idea Etsitään eri korkokannalle i (per p) sellainen korkokanta j (per q), että tuotto kummallakin korkokannalla on sama (samassa ajassa). Määritelmä Korkokannat i (per p) ja j (per q) ovat keskenään konformiset jos ne antavat saman tuoton (pääoma-arvon) kaikilla ajanhetkillä t, joka on korkojaksojen p ja q jokin monikerta. Jos siis aikaan t tarvitaan n kpl korkojaksoja p ja m kpl korkojaksoja q, niin täytyy olla np = mq = n m = q p. (9) Käyttäen jaksollista korkolaskua saadaan K 0 (1 + i) n = K 0 (1 + j) m j = (1 + i) q p 1 (10) 54 / 118
Korkokannat Esimerkki 19 Määritä korkokannalle 7% per 10kk a) konforminen neljännesvuosikorkokanta, b) relatiivinen neljännesvuosikorkokanta. a) Nyt i = 7% (per p = 10kk) ja j =? (per q = 3kk), joten j = (1 + i) q p 1 = (1 + 0, 07) 3 10 1 = 0, 0205 = 2, 05%. b) Relatiivinen neljännesvuosikorkokanta on 3 0, 07 = 2, 10%. 10 55 / 118
Korkokannat Esimerkki 20 Loppupääomaksi halutaan 50000 e. Korkokanta on 4% ps. ja talletusaika on 6 vuotta. Paljonko on alkupääoman oltava? Nyt korkojaksoja on n = 2 6 = 12 kpl, joten ratkaistaan K 0 yhtälöstä K n = K 0 (1 + i) n. Täten saadaan K 0 = K n (1 + i) n = 50000 e 1, 04 12 = 31230 e. 56 / 118
Korkokannat Esimerkki 21 Määritä korkokannalle 6% pa. konforminen puolivuotiskorkokanta. On siis oltava K 0 (1 + 0, 06) = K 0 (1 + j) 2 missä j on kysytty puolivuotiskorkokanta ja K 0 on alkupääoma. Täten 1, 06 = (1 + j) 2 j = 1, 06 1 0, 0296 = 2, 96% Konforminen puolivuotiskorkokanta on siis j = 2, 96% ps. (vrt. relatiivinen). 57 / 118
Jatkuva korkolasku Miten korkolaskulle käy jos korkojakson pituus lyhennetään mielivaltaisen pieneksi? Korkojakson pituus siis lähestyy nollaa, joten korkoa liitetään pääomaan jatkuvasti. Idea: lasketaan siis koronkorkoa mielivaltaisen pienellä korkojakson pituudella. 58 / 118
Jatkuva korkolasku Jatkuvan korkolaskun idea Olkoon K 0 alkupääoma, K t pääoma hetkellä t > 0, i korkokanta jotakin korkojaksoa kohti. 1 Koronkoron kaava: K t = K 0 (1 + i) n 2 Nyt t = (aika) (korkojakson pituus) ( korkojaksojen lkm ), joten (aika) = t (korkojakson pituus) 3 Jaetaan aikaväli [0, t] n:ään yhtäsuureen osaa ja realisoidaan korko jokaisen osavälin lopussa. 4 Nyt uudeksi korkojaksoksi saadaan (uusi korkojakso) = (aika) n = t (korkojakson pituus) n 59 / 118
Jatkuva korkolasku Jatkuvan korkolaskun idea 1 Uusi korkokanta on nyt uusi korkokanta = t i per uusi korkojakso. n 2 Korkojaksoja on nyt n kpl välillä [0, t], joten K (n) t = K 0 (1 + i t n )n 3 Sijoitetaan it n = 1 x, jolloin n = x it. 4 Siis K (n) t = K 0 ( 1 + 1 x ) x it. 60 / 118
Jatkuva korkolasku Jatkuvan korkolaskun idea 1 Annetaan nyt n, jolloin myös x. 2 Mitä tapahtuu? 3 Nyt korkojakson pituus t n 0, ts. korkojakson pituus lähestyy nollaa. 4 Itseasiassa koska ( K (n) t = K 0 1 + 1 ) x it [( = K 0 1 + 1 ) x ] it x x ja ( lim 1 + 1 ) x = e 2, 718... x x 61 / 118
Jatkuva korkolasku Jatkuva prolongointi Jatkuva prolongointi voidaan suorittaa kaavalla missä K 0 = alkupääoma K t = pääoman arvo ajanhetkellä t K t = K 0 e it, (11) i = korkointensiteetti jotakin aikaväliä d kohti (esim. 6% pa.) kulunut aika t = d (t 0) 62 / 118
Jatkuva korkolasku Esimerkki 22 Kuinka monta prosenttia suurempi on jatkuvan korkolaskun mukainen pääoma-arvo korkointensiteetillä 3% pa. verrattuna tavanomaiseen koronkorkolaskuun korkokannalla 3% pa. 8 vuoden kuluttua? Nyt i = 3% pa. ja aika on 8 vuotta, joten t = n = 8. Pääoma-arvo jatkuvalla korkolaskulla: K 0 e it = K 0 e 0,03 8 Pääoma-arvo normaalilla korkolaskulla (koronkorko): Arvojen suhde: K 0 (1 + i) n = K 0 1, 03 8 K 0 e 0,03 8 K 0 1, 03 8 = e0,03 8 1, 03 8 1, 0035 V : 0, 35% suurempi 63 / 118
Jatkuva diskonttaus Jatkuva diskonttaus Jatkuva diskonttaus saadaan ratkaisemalla K 0 yhtälöstä (11) K o = K t e it = K t e it, (12) missä K t = pääoman arvo ajanhetkellä t i = korkointensiteetti jotakin aikaväliä d kohti (esim. 6% pa.) kulunut aika t = d (t 0) 64 / 118
Jatkuva diskonttaus Huom 1 Jatkuvassa korkolaskussa pääoman siirtäminen on riippumaton siirtoreitistä. Jatkuvan korkolaskun malli on teoreettinen ja sitä käytetään mm. erilaisten maksusysteemien vertailuissa. Huom 2 Jatkuvan korkolaskun mukainen korko on aina suurempi kuin yksinkertainen korko ja koronkorko, koska e it = 1 k! (it)k = 1 + it + 1 2 (it)2 + > 1 + it k=0 e in = (e i ) n > (1 + i) n 65 / 118
Jatkuva diskonttaus Kysymys Miten saadaan selville korkointensiteetin i (jatkuva korko) kanssa konforminen korkokanta ĩ normaalissa korkolaskussa (koronkorko)? Olkoon korkojakson pituus d. Tiedetään siis korkointensiteetti i per d ja selvitetään (konforminen) korkokanta ĩ per d. Pääoma ajanhetkellä t { K 0 (1 + ĩ) t K 0 e it Konformisuus = (koronkorko) (jatkuva korkolasku) K 0 e it = K 0 (1 + ĩ) t (e i ) t = (1 + ĩ) t 66 / 118
Jatkuva diskonttaus Ratkaistaan ĩ, joten e i = 1 + ĩ ĩ = e i 1 Voidaan myös ratkaista i, eli saadaan {ĩ = e i 1 i = ln(1 + ĩ) 67 / 118
Jatkuva korkolasku Esimerkki 23 Mikä on edellisen esimerkin (esim. 22) korkointensiteetin konforminen korkokanta normaalissa (koronkorko) korkolaskussa? Nyt i = 3% pa. ja aika on 8 vuotta, joten t = n = 8. Pääoma-arvo jatkuvalla korkolaskulla: K t = K 0 e it = K 0 e 0,03 8 Pääoma-arvo korkokannan ĩ mukaan: Koska oltava konformiset, niin K n = K 0 (1 + ĩ) n K 0 e 0,03 8 = K 0 (1 + ĩ) 8 ĩ = e 0,03 1 0, 0305 V: 3,05% pa. 68 / 118
Jaksolliset suoritukset Tarkastellaan maksusysteemiä, jossa on n jakson ajan (jakson lopussa) toistuva maksu k. Mikä on maksusysteemin pääoma-arvo viimeisen suorituksen hetkellä? Prolongoidaan jokainen maksuerä korkokannalla i per jakso. Tarkastellaan miten talletusten arvo muuttuu: - 1. jakson maksu k(1 + i) n 1-2. jakson maksu k(1 + i) n 2-3. jakson maksu k(1 + i) n 3. - n-1. jakson maksu k(1 + i) - n. jakson maksu k Mikä on maksusysteemin pääoma-arvo lopussa? 69 / 118
Jaksolliset suoritukset Maksusysteemin pääoma-arvo lopussa on näiden summa, eli K n = k(1 + i) n 1 + k(1 + i) n 2 + k(1 + i) + k n 1 = k(1 + i) j (Huom. geom. sarja, q = 1 + i) j=0 1 (1 + i)n = k 1 (1 + i) 1 (1 + i)n = k i = k (1 + i)n 1 i = k A n,i, missä A n,i = (1 + i)n 1 i 70 / 118
Jaksolliset suoritukset Jaksollisten suoritusten prolongointi Talletetaan n jakson lopussa toistuva maksu k kun korkokantana on i% (per jakso). Tällöin pääoma-arvo lopussa on missä K n = k (1 + i)n 1 i A n,i = (1 + i)n 1 i = k A n,i, (13) 71 / 118
Jaksolliset suoritukset Jaksollisten suoritusten diskonttaus Systeemin pääoma-arvo alussa (t = 0) saadaan diskontaamalla K n alkuun. Siis K 0 = K n (1 + i) n = k (1 + i)n 1 i(1 + i) n = k a n,i, (14) missä a n,i = A n,i (1 + i) n = (1 + i)n 1 i(1 + i) n Huom 3 Systeemin pääoma-arvo alussa on se rahasumma K 0, joka kasvaisi korkoa n jakson aikana korkokannalla i per jakso summaan K n. 72 / 118
Jaksolliset suoritukset Muutama huomio: Jaksollisissa suorituksissa korkoprosenttiin i täytyy olla korkojaksona maksuerien välinen jakson pituus. Ts. ei siis voida käyttää esim. kuukausittaisissa maksusuorituksissa korkokantana vuosikorkoa i%pa. Jaksollisten suoritusten yhteydessä käytetään relatiivisia korkokantoja, ellei toisin mainita. 73 / 118
Jaksolliset suoritukset Esimerkki 24 Olkoon 6000 e vuoden lopussa toistuva maksu 12 vuoden ajan. Mikä on maksusysteemin a) alkuarvo ja b) loppuarvo, kun korkokanta on 5% pa.? Nyt k = 6000 e, i = 5% pa. ja n = 12. b) K n = k (1 + i)n 1 i = 6000 1, 0512 1 0, 05 = 95503 e a) K 0 = K n (1 + i) n = k (1 + i)n 1 1, 05 12 1 i(1 + i) n = 6000 = 53180 e 0, 05 1, 0512 74 / 118
Jaksolliset suoritukset Esimerkki 25 Minkä suuruinen kuukausittain maksettavan erän tulisi olla, että 12 vuodessa maksusysteemin loppuarvo on 10000 e kun korkokanta 6% pa.? Nyt korkokantana on 6% pa., joten kuukausittainen relatiivinen korkokanta on i = 0, 5% per kk. Korkojaksoja nyt n = 12 12 = 144 kpl. Lisäksi K n = 10000 e ja k =?, joten K n = k A n,i K n = k A n,i k = K i n (1 + i) n 1 0, 005 k = 10000 e 1, 005 144 1 = 47, 59 e 75 / 118
Annuiteettiperiaate Huom 4 Jaksollisten suoritusten periaate soveltuu luonnollisesti laina- ja luottolaskelmiin. Lähtökohtaisena yhtälönä on yhtälö (14). Annuiteetti Nimellisarvoltaan K 0 suuruisen lainan maksuerä k, joka suoritetaan n:llä tasaerällä tasavälein korkokannassa i, saadaan yhtälöstä k = K 0 i(1 + i) n (1 + i) n 1. (15) Kuoletus = lyhennys+korko; Annuiteetti = tasamaksuerä Käytetään relatiivisia korkokantoja ellei toisin pyydetä. Annuiteetissa maksettu korko lasketaan jäljellä olevasta luoton määrästä. 76 / 118
Annuiteettiperiaate Esimerkki 26 Kuinka suuren pankkilainan pankki voi asiakkaalleen myöntää, kun asiakas pystyy kuolettamaan luottoa vuosittain 50000 e, laina-aika on 10 vuotta ja korkokanta on 12% pa.? Nyt n = 10 ja i = 0, 12, joten K 0 = k a n,i = k (1 + i)n 1 i(1 + i) n 1, 12 10 1 = 50000 e 0, 12 1, 12 10 = 282511, 15 e 283000 e 77 / 118
Annuiteettiperiaate Esimerkki 27 Mikä on 12 vuodeksi annetun 300000 e euron lainan puolivuosiannuiteetti korkokannalla 13% pa.? Korkokantaa 13% pa. vastaava relatiivinen puolivuotiskorko on i = 6, 5% ps. Lisäksi 6 kk:n korkojaksoja on n = 2 12 = 24 kpl. Puolivuotisannuiteetti on k = K 0 i(1 + i) n = K 0 a n,i (1 + i) n 1 = 300000 = 25019 e 0, 065 1, 06524 1, 065 24 1 Siis vuosittain yht. 2 25019 e = 50038 e. Maksettu korko: 24 25019 e 300000 e = 300456 e. 78 / 118
Annuiteettiperiaate Esimerkki 28 Mikä on kuukausiannuiteetti edellisen esimerkin lainalle? Nyt i = 13 12 % = 1, 083333% per kk ja korkojaksoja on n = 12 12 = 144 kpl. Kuukausittaisannuiteetti on k = K 0 i(1 + i) n = K 0 a n,i (1 + i) n 1 = 300000 = 4124 e 0, 01083333 1, 01083333144 1, 01083333 144 1 Siis vuosittain yht. 12 4124 e = 49488 e (< 50038 e). Maksettu korko: 144 4124 e 300000 e = 293856 e. 79 / 118
Annuiteettiperiaate Esimerkki 29 Nimellisarvoltaan 100000 e laina kuoletetaan 2 vuoden kulueassa korkokannalla 14% pa. käyttäen puolivuosiannuiteetteja. Mikä on koron ja lyhennuksen osuus kussakin annuiteetissa? Nyt i = 7% ps. ja n = 2 2 = 4. Puolivuosittainen kuoletus on k = 100000 e 0, 07 1, 074 1, 07 4 1 = 29523 e 80 / 118
Annuiteettiperiaate Muodostetaan taulukko, missä näkyvät korko, lyhennys sekä kuoletus: Erä Ennen lyh. Korko Kuoletus lyhennys Lyh. jälkeen 1. 100 000 7000 29523 22523 77477 2. 77477 5423 29523 24100 53377 3. 53377 3736 29523 25787 27590 4. 27590 1931 29523 27590 0 Yht. 18092 118092 100 000 (Huom. pyöristysvirheet) 81 / 118
Tasalyhennys Esimerkki 30 Nimellisarvoltaan 100000 e laina kuolletetaan 2 vuoden kuluessa korkokannalla 14% pa. käyttäen puolivuosittaisia tasalyhennyksiä. Määrää kuoletuserien suuruudet ja koron sekä lyhennyksen osuus kussakin kuoletuksessa. Muodostetaan taulukko, missä näkyvät korko, lyhennys sekä kuoletus. 82 / 118
Tasalyhennys Nyt laina kuoletetaan siis tasalyhennyksin. Erä Ennen lyh. Korko Kuoletus lyhennys Lyh. jälkeen 1. 100 000 7000 32000 25000 75000 2. 75000 5250 30250 25000 50000 3. 50000 3500 28500 25000 25000 4. 25000 1750 26750 25000 0 Yht. 17500 117500 100 000 83 / 118
Lainan kuolettaminen Esimerkki 31 100000 e laina kuoletetaan seuraavasti: vuoden kuluttua lyhennetään 70000 e ja kahden vuoden kuluttua 30000 e. Määrää kuoletuserien suuruudet kun korkokantana on 14% pa.. Erä Ennen lyh. Korko Kuoletus lyhennys Lyh. jälkeen 1. 100 000 14000 84000 70000 30000 2. 30000 4200 34200 30000 0 84 / 118
Keskimaksuhetki Keskimaksuhetki Keskimaksuhetki on ajanhetki (tai korkoaika), jonka kuluttua voidaan suorittaa osamaksujen (esim. kuukausierien) summan suuruinen maksu ilman, että kummallekaan osapuolelle tulee korkotappioita. Keskimaksuhetki T saadaan yhtälöstä T = n j=1 a jt j n j=1 a, (16) j missä a j on hetkellä t j erääntyvä maksuerä. Huom 5 Lainan arvon kannalta on sama maksetaanko laina useissa erissä vai kerralla keskimaksuhetkenä. 85 / 118
Keskimaksuhetki 1 Jos maksut ovat yhtäsuuret, niin a 1 = a 2 =... = a n = k. Tällöin n j=1 T = kt j n j=1 k = k n j=1 t n j j=1 = t j. (17) n k n 2 Jos maksut ovat yhtäsuuret ja tasaväliset, niin a 1 = a 2 =... = a n = k ja t j = t 1 + (j 1)d. Tällöin 1):n nojalla T = n j=1 t j n = n (t 1+t n) 2 n = t 1 + t n. (18) 2 86 / 118
Todellinen vuosikorko Todellinen vuosikorko Olkoon K luottomäärä (se osa käteishinnasta, jolle luotto saadaan) ja R luoton kustannukset. Todellinen vuosikorko p saadaan keskimaksuhetken T ja maksusysteemin rahallisen arvon K + R avulla. Keskimaksuhetkellä siis pätee yhtäsuuruus K + R = K(1 + pt ), mistä saadaan p = R K T. (19) 87 / 118
Todellinen vuosikorko Esimerkki 32 50000 e maksava tuote myydään osamaksuluotolla, jonka nimelliskorko on 12% pa. ja luottoaika 3 vuotta. Maksu tapahtuu kuukausiannuiteetein. Mikä on luoton keskimaksuhetki? Mikä on luoton todellinen vuosikorko? Nyt n = 3 12 = 36, i = 1% per kk ja K 0 = 50000 e. Kuukausiannuiteetti on k = 50000 e 0, 01 1, 0136 1, 01 36 1 = 1661 e Maksut tasavälisiä tasaeriä, joten keskimaksuhetki T = 1kk + 36kk 2 = 18, 5kk = 1, 5417v 88 / 118
Todellinen vuosikorko Luottokustannukset R = Luoton hinta Luoton määrä eli R = 36 1661 e 50000 e = 9796 e. Luottomäärä on K = 50000, joten p = R KT = 9796 = 0, 12708 50000 1, 5417 eli todellinen vuosikorko on p = 12, 7% pa. 89 / 118
Todellinen vuosikorko Huomioitavaa Edellinen keskimaksuhetkeen perustuva todellinen vuosikorko antaa vain arvion vuosikorosta. Tarkempi arvio todellisesta korosta saadaan ottamalla huomioon mm. koronkorko. Sisäisen/efektiivisen korkokannan menetelmä on tarkempi menetelmä todellisen korkokannan löytämiseksi. Sisäisen korkokannan menetelmä on melko haastava käyttää eikä ole täysin ongelmaton. Sisäisen korkokannan menetelmä on erittäin yleisesti käytetty menetelmä investointilaskelmissa. 90 / 118
Efektiivinen/sisäinen korkokanta Idea Sijoitetaan lainapääoma L jollakin tuntemattomalla korolla i e Tehdään annetut vähennykset (kuoletukset) M i ajanhetkillä t i Pyritään siihen, että vähennyksistä huolimatta sijoitus ei tuota tappiota. Etsitään siis korkokanta i e siten, että sijoituksen arvo tehtävät vähennykset huomioonottaen menee nollaan (eli pienempi korko toisi tappiota). 91 / 118