Федеральное агентство по образованию

Всероссийский заочный финансово – экономический институт



Кафедра математики и информатики


КОНТРОЛЬАЯ РАБОТА

по дисциплине «Финансовая математика»

на тему

Вариант №7



Исполнитель: Наймушина Оксана Владимировна

Факультет: Финансово-кредитный

Специальность: Финансы и кредит

Группа: 4ФКп-2

№ 03ФФД10857

Руководитель: Поддубная Марина Львовна




Барнаул

2006

Задание 1.

В каждом варианте приведены поквартальные данные о кредитах от коммерческого банка на жилищное строительство (в условных единицах) за 4 года (всего 16 кварталов, первая строка соответствует первому кварталу первого года).

Требуется:

1) Построить адаптивную мультипликативную модель Хольта-Уинтерса с учетом сезонного фактора, приняв параметры сглаживания α1=0,3; α2=0,6; α3=0,3.

2) Оценить точность построенной модели с использованием средней относительной ошибки аппроксимации.

3) Оценить адекватность построенной Модели на основе исследования:

3.1                 случайности остаточной компоненты по критерию пиков;

3.2                 независимости уровней ряда остатков по d-критерию (критические значения d1=1,10 и d2=1.37) и по первому коэффициенту автокорреляции при критическом значении г1= 0,32;

3.3                 нормальности распределения остаточной компоненты по R/S-критерию с критическими значениями от 3до 4,21.

4) Построить точечный прогноз на 4 шага вперед, т.е. на 1 год.

5) Отразить на графике фактические, расчетные и прогнозные данные.


Квартал

Вариант


7

1

38

2

48

3

57

4

37

5

40

6

52

7

63

8

38

9

44

10

56

11

67

12

41

13

49

14

60

18

72

16

44






Задание 2.

Даны цены (открытия, максимальная, минимальная и закрытия) за 10 дней. Интервал сглаживания принять равным пяти дням. Рассчитать:

2.1                  экспоненциальную скользящую среднюю;

2.2                  момент;

2.3                  скорость изменения цен;

2.4                  индекс относительной силы;

2.5                  %К, %К и %D.

Расчеты проводить для всех дней, для которых эти расчеты можно выполнить на основании имеющихся данных.


Вариант 7

Дни

Цены

макс.

мин.

закр.

1

663

605

610

2

614

577

614

3

639

580

625

4

625

572

574

5

600

553

563

6

595

563

590

7

608

590

598

8

610

573

580

9

595

575

595

10

600

580

580


Задание 3.

Выполнить различные коммерческие расчеты, используя данные, приведенные в таблице. В условии задачи значения параметров приведены в виде переменных. Например, S означает некую сумму средств в рублях, Тлет - время в годах, i - ставку в процентах и т.д.

По именам переменных из таблицы необходимо выбрать соответствующие численные значения параметров и выполнить расчеты.


Вариант

Сумма

Дата начальная

Дата конечная

Время в днях

Время в годах

Ставка

Число начислений


S

Тн

Тк

Тдн

Тлет

i

m

7

3500000

11.01.2002

19.03.2002

90

5

40

4


3.1. Банк выдал ссуду, размером S руб. Дата выдачи ссуды - Тн, возврата - Тк. День выдачи и день возврата считать за 1 день. Проценты рассчитываются по простой процентной ставке 1% годовых.

Найти:

3.1 1) точные проценты с точным числом дней ссуды;

3.1.2) обыкновенные проценты с точным числом дней ссуды;

3.1.3) обыкновенные проценты с приближенным числом дней ссуды.

3.2. Через Тдн дней после подписания договора должник уплатит S руб. Кредит выдан под i% годовых (проценты обыкновенные). Какова первоначальная сумма и дисконт?

3.3. Через Тдн дней предприятие должно получить по векселю S руб. Банк приобрел этот вексель с дисконтом. Банк учел вексель по учетной ставке i% годовых (год равен 360 дням). Определить полученную предприятием сумму и дисконт.

3.4. В кредитном договоре на сумму S руб. и сроком на Тдн лет, зафиксирована ставка сложных процентов, равная i% годовых. Определить наращенную сумму.

3.5. Ссуда, размером S руб. предоставлена на Тлет. Проценты сложные, ставка - i% годовых. Проценты начисляются m раз в году.

Вычислить наращенную сумму.

3.6. Вычислить эффективную ставку процента, если банк начисляет проценты от раз в году, исходя из номинальной ставки i% годовых.

3.7. Определить, какой должна быть номинальная ставка при начислении процентов m раз в году, чтобы обеспечить эффективную ставку i% годовых.

3.8. Через Тлет предприятию будет выплачена сумма S руб. Определить ее современную стоимость при условии, что применяется сложная процентная ставка i% годовых.

3.9. Через Тлет по векселю должна быть выплачена сумма S руб. Банк учел вексель по сложной учетной ставке i% годовых. Определить дисконт.

3.10. В течение Тлет лет на расчетный счет в конце каждого года поступает по S руб., на которые т раз в году начисляются проценты по сложной годовой ставке i%. Определить сумму на расчетном счете к концу указанного срока.



Решение:

Задание 1.

В каждом варианте приведены поквартальные данные о кредитах от коммерческого банка на жилищное строительство (в условных единицах) за 4 года (всего 16 кварталов, первая строка соответствует первому кварталу первого года).

Требуется:

1)                Построить адаптивную мультипликативную модель Хольта-Уинтерса с учетом сезонного фактора, приняв параметры сглаживания α1=0,3; α2=0,6; α3=0,3.

1.1.1.         Построим адаптивную мультипликативную модель Хольта-Уинтерса с  линейным ростом, используя основную формулу:

Yp(t+k)=[a(t)+k×b(t)]×F(t+k-L)

где k – период упреждения;

Yp (t ) – расчетное значение экономического показателя для t-го периода;

F(t+k-L) – коэффициент сезонности, найденный для соответствующего сезона в предыдущем году;

a(t), b(t), F(t) – коэффициенты сезонности, найденные для соответствующего сезона в предыдущем году.

L – период сезонности, например для квартальных данных L=4.

Коэффициенты модели a, b, F зависит от рассматриваемого момента времени t и требует пересчета, уточнения для каждого нового момента по формулам:

a(t)=α1×Y (t )/F(t-L)+(1-α1)×[a(t-1)+b(t-1)];

b(t)=α2×[a(t)-a(t-1)]+(1+α2)×b(t-1);

F(t)=α3×Y (t )/a(t)+(1-α3)×F(t-L).

Формулы выражают адаптивный характер модели с получением новых данных Y(t) они позволяют получить улучшенные, уточненные коэффициенты a(t), b(t) и F(t)

Чтобы начать расчет (для t-1) предварительно нужно определить a(0), b(0) – коэффициенты трендовой модели для предыдущего сезона.

F(-3), F(-2), F(-1), F(0) – коэффициенты сезонности для каждого квартала предыдущего года.

Подготовим расчетную таблицу в которой включим столбцы t1, Y(t), a(t), b(t), F(t), Yp(t).

t

Y(t)

a(t)

b(t)

F(t)

Yp(t)


 

 

 


 

Рассмотрим 3 периода времени:

Предварительный –t – от -3 до 0

Основной                t – от 1 до 16

Прогнозный            t – от 16 до 20

Выполним предварительный расчет.

Для определения трендовых коэффициентов построим вспомогательную линейную регрессию по данным за первые 8 кварталов (2 года).

ВЫВОД ИТОГОВ




Регрессионная статистика








Множественный R

0,1847873








R-квадрат

0,0341463








Нормированный R-квадрат

-0,1268293








Стандартная ошибка

10,553435








Наблюдения

8

















Дисперсионный анализ








 

df

SS

MS

F

Значимость F




Регрессия

1

23,625

23,625

0,2121212

0,6613303




Остаток

6

668,25

111,375






Итого

7

691,875

 

 

 













 

Коэффициенты

Стандартная ошибка

t-статистика

P-Значение

Нижние 95%

Верхние 95%

Нижние 95,0%

Верхние 95,0%

Y-пересечение

43,25

8,2231707

5,2595284

0,0019023

23,128612

63,37138846

23,128612

63,371388

Переменная X 1

0,75

1,6284304

0,4605662

0,6613303

-3,2346287

4,734628669

-3,2346287

4,7346287




























ВЫВОД ОСТАТКА

















Наблюдение

Предсказанное Y

Остатки







1

44

-6







2

44,75

3,25







3

45,5

11,5







4

46,25

-9,25







5

47

-7







6

47,75

4,25







7

48,5

14,5







8

49,25

-11,25








Используем данные, найденного значения  a(0)=43,59

b(0)=0,75

Оценим коэффициент сезонности:

С помощью построенной регрессии можно рассчитать:

Y1/Y1 - коэффициент сезонности 1 квартала 1 го года.

Y5/Y5 - коэффициент сезонности 1 квартала 2 го года.

В качестве оценки коэффициента сезонности 1го квартала предыдущего года, возьмем среднее арифметическое

F(-3)=1/2[Y(1)/Yp(1)+ Y(5)/Yp(5)]=0,857

F(-2)=1/2[Y(2)/Yp(2)+ Y(6)/Yp(6)]=1,081

F(-1)=1/2[Y(3)/Yp(3)+ Y(7)/Yp(7)]=1,276

F(0) =1/2[Y(4)/Yp(4)+ Y(8)/Yp(8)]=0,786

Используем значения параметров сглаживания, заданные в условии: α1=0,3; α2=0,6; α3=0,3.

Рассчитаем Yp(t) по основной формуле, выбираем t=0, k=1, находим Yp(1):

Yp(1)=[a(0)+1×b(0)]×F(-3)= 37,72

Уточним коэффициент модели, полагая, что t=1, находим:

a(1)=0,3×Y(1)/F(-3)+(1-0,3)×[a(0)+b(0)]=44,10

b(1)=0,6×[a(1)-a(0)]+(1+0,6)×b(0)=0,78

F(1) =0,3× (1)/a(0)+(1-0,3)×F(0)=0,86

Аналогично определяется остальные коэффициенты и расчетные значения Yp(t) для всех уравнений исходящих данных t-1, 2,…., 16.

t

Y(t)

a(t)

b(t)

F(t)

Yp(t)

-3

 

 

 

0,857

 

-2

 

 

 

1,081

 

-1

 

 

 

1,276

 

0

 

43,25

0,75

0,786

 

1

38

44,10

0,78

0,860

37,72

2

48

44,74

0,74

1,076

48,50

3

57

45,23

0,67

1,266

58,02

4

37

46,26

0,77

0,794

36,07

5

40

46,87

0,73

0,856

40,44

6

52

47,82

0,79

1,083

51,22

7

63

48,95

0,89

1,279

61,56

8

38

49,24

0,71

0,781

39,59

9

44

50,39

0,84

0,866

42,76

10

56

51,38

0,89

1,087

55,48

11

67

52,30

0,90

1,280

66,83

12

41

53,00

0,84

0,776

41,53

13

49

54,65

1,08

0,884

46,64

14

60

55,57

1,03

1,083

60,59

15

72

56,50

1,00

1,277

72,46

16

44

57,25

0,93

0,772

44,64

17

 

 

 

 

51,45

18

 

 

 

 

63,99

19

 

 

 

 

76,64

20

 

 

 

 

47,04


1.2.1.             Оценить точность  построенной модели с использованием средней относительной ошибки аппроксимации.

Для проверки точности рассчитаем относительные погрешности каждого уровня:

Εотн=|Ε(t)/Y(t)|×100%

По полученным результатам определим среднее значение с помощью функции СРЗНАЧ.

=1,77(%).

=1,77 % находится в интервале (0; 5) значит точность модели высокая.


1.3.1.   Проверку случайности уровней остаточной компоненты проводим на основании критерия поворотных точек. Для этого каждый уровень ряда Ε(t) сравниваем с двумя соседними. Если он больше (либо меньше) обоих соседних уровней, то точка считается поворотной.

Выделим поворотные точки и соединим их.

P=10

Определим по формуле p критические:

Pкр=|2(n-2)/3-1,96√(16n-29)/90|

При n=16, получим

P=10> Pкр=6=>если количество поворотных точек P больше  Pкр , то условие случайности уровней ряда остатков выполняется.

1.3.2. Для проверки независимости остатков по d-критерию подготовим:

d=∑|E(t)-E(t-1)|2/∑E(t)2=43,99/16,32=2,70

Полученное значение больше 2, значит место имеет отрицательная автокорреляция. В этом случае величину d уточняют, вычитая из 4.

d'=4-2,7=1,3.

Из таблицы выпишем критические уровни: d1=1,10; d2=1,37

d'=1,3 входит в интервал (d1; d2) => требуется дополнительная проверка.

Для расчета r(1) подготовим:

∑|E(t)-E(t-1)= -5,92

И вычислим r(1)= ∑[E(t)×E(t-1)]/∑E(t)2=-5,92/16,32=-0,36

Критическое значение по таблице rкр=0,32

|r(1)|=0.36> rкр=0.32 => свойство независимых остатков не выполняется.

1.3.3.  Для проверки нормального распределения остатков RS подготовим: 

Emin=-1,59

Emax=2,36

Средний квадрат отклонений: S(E)= 1,04

R/S= (Emax- Emin)/S(E)= 3,82

Значение RS для нормального распределения должно находиться в интервале от 3,00 до 4,21.

Так как R/S=3,82 входит в критический интервал (3,00; 4,21), то свойство нормального распределения остатков выполняется.

1.4.               Построим точный прогноз на четыре квартала (т.е. на 1 год) вперед.

Для прогнозирования используем построенную модель. Воспользуемся для этого основной формулой, в которой t=n – фиксировано, k-1, 2, 3, 4 – изменяется, получим:

Yp(17)=|t=16, k=1|=[a(16)+1×b(16)]×F(13)= 51,45

Yp(18)=|t=16, k=2|=[a(16)+2×b(16)]×F(14)= 63,99

Yp(19)=|t=16, k=3|=[a(16)+3×b(16)]×F(15)= 76,64

Yp(20)=|t=16, k=4|=[a(16)+4×b(16)]×F(16)= 47,04

На рисунке показано сопоставление фактических и расчетных данных. Так же показаны прогнозные данные о кредите на 1 год вперед. Из рисунка видно, что расчетные данные хорошо согласуются с фактическими, что говорит об удовлетворительном качестве прогноза.

Вывод: По точности модель удовлетворительная, но не является адекватной (не выполняется свойство независимости остатков). Прогноз по этой модели проводить не целесообразно.

 

Задание 2.

2.1.   Рассчитаем экспоненциальную скользящую среднюю, используя формулу:

EMAt=k×Ct+(1-k)× EMAt-1

При интервале сглаживания n=5, расчет начинаем с 5 строки. Подготовим EMA5=EM5= 352,40

По формуле: EM(t)=Ct+Ct-1+Ct-2/n

где Ct – цена закрытия t-го дня;

MAt- значение скользящего среднего текущего дня t.

Применим формулу EMAt, в которой k=2/n+1=2/5+1=2/6

EMA6=1/3× 590+2/3× 352,40

Аналогично рассчитываются  EMA7, EMA8, EMA9, EMA10.


t

EMA(t)

1

 

2

 

3

 

4

 

5

352,40

6

431,60

7

487,07

8

518,04

9

543,70

10

555,80

График исходных данных C(t) и экспоненциальной скользящей средней ЕМА(t)


С 5 до 10 дня ЕМА ниже, чем Ct => рекомендуются покупки. Графики не пересекаются, значит сигналов разворота нет.


2.2.                    Рассчитаем момент, по формуле:

MOMt=Ct-Ct-n

Где Ct – цена закрытия t-го дня;

Расчет выполняется для t ≥ n+1

MOMt=C6-C6-5=590-610=-20

t

C(t)

MOM(t)

1

610

 

2

614

 

3

625

 

4

574

 

5

563

 

6

590

-20

7

598

-16

8

580

-45

9

595

21

10

580

17

Покажем линию момента на графике:

Движение графика МОМ вверх из зоны отрицательных в зону положительных значений в точке пересечения нулевой линии дает сигнал к покупке. С 9-го по 10-й день восходящий тренд – надо покупать.

2.3. Рассчитаем скорость изменения цен по формуле:

ROCt=Ct/Ct-n×100%

Где Ct – цена закрытия t-го дня;

ROCt – значение ROC текущего дня.

ROC666-5×100%= 590/610×100%=96,72

t

C(t)

ROC(t)

1

610

 

2

614

 

3

625

 

4

574

 

5

563

 

6

590

96,72

7

598

97,39

8

580

92,80

9

595

103,66

10

580

103,02

Покажем линию скорости изменения цен на графике:

С 9-го по 10-й день наблюдается пересечение 100% уровня, значит тренд восходящий – рекомендуются покупки.

2.4. Рассчитаем индекс относительной силы по формуле:

RSI=100-100/(1+AU/AD)

Где AU – сумма конечных цен за n последних дней;

ADсумма убыли конечных цен за n последних дней.

Рассчитаем изменение цен:

∆Сt=Ct-Ct-1 (начиная со второго дня)

∆Сt=C2-C1=614-610=4



t

C(t)

изменен.

1

610

 

2

614

4

3

625

11

4

574

-51

5

563

-11

6

590

27

7

598

8

8

580

-18

9

595

15

10

580

-15

Вычислим приросты (положительные изменения) и убытки (отрицательные изменения):

t

C(t)

повышен.

понижен.

1

610

 

 

2

614

4

0

3

625

11

0

4

574

0

51

5

563

0

11

6

590

27

0

7

598

8

0

8

580

0

18

9

595

15

0

10

580

0

15

Рассчитаем суммы приростов и убытков по n слагаемых, начиная с n+1-го уровня.

t

C(t)

AU(t,5)

AD(t,5)

1

610



2

614



3

625



4

574



5

563



6

590

42

62

7

598

46

62

8

580

35

80

9

595

50

29

10

580

50

33

По формуле рассчитаем RSI:

t

AU(t,5)

AD(t,5)

RSI(t)

1



 

2



 

3



 

4



 

5



 

6

42

62

40,38462

7

46

62

42,59259

8

35

80

30,43478

9

50

29

63,29114

10

50

33

60,24096

Покажем линию относительной силы цен на графике:

RSI находится в центральной зоне, финансовые операции можно выполнять, нет риска в этих операциях по сигналам других индексов.

2.5.                     Рассчитаем %R, %K и %D по формулам:

%K=(Ct-Lt,n)/(Ht,n-Lt,n)×100%

%Rt=(Ht,n-Ct)/(Ht,n-Lt,n)×100%

%D=∑(Ct-Lt,n)/∑(Ht,n-Lt,n)×100%

где %K – значение закрытия текущего дня t;

%Rt – значение индекса текущего дня t

Ct – цена закрытия текущего дня t;

Lt и H5 – минимальная и максимальная цены за n предшествующих дней, до дня t.

Рассчитываем %R и %K:

t

%K

%R

1

 

 

2

 

 

3

 

 

4

 

 

5

9,09

90,91

6

43,02326

56,97674

7

52,33

47,67

8

37,5

62,5

9

73,68

26,32

10

36,17

63,83


Индекс %D рассчитывается аналогично индексу %К, с той разницей, что при его построении величины (Ct-Lt,n) и (Ht,n-Lt,n) сглаживают, беря их трехдневную сумму.

Выберем min и max цены за 5 дней, начиная с 5-го дня.




Подготовим разности (C-L); (H-L); (H-C)

t

H(t,5)

L(t,5)

C(t)-L(t,5)

H(t,5)-C(t)

H(t,5)-L(t,5)

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

5

663

553

10

100

110

6

639

553

37

49

86

7

639

553

45

41

86

8

625

553

27

45

72

9

610

553

42

15

57

10

610

563

17

30

47


Подготовим 3-х дневные суммы для D%, начиная с 7-го уровня, заполним столбцы сумм sum(C-L) и sum(H-L). Получим:

t

sum(C-L)

sum(H-L)

%D

1



 

2



 

3



 

4



 

5



 

6



 

7

92,00

282

32,62

8

109,00

244

44,67

9

114,00

215

53,02

10

86,00

176

48,86

Покажем стохастические линии на графике:

%К: 5– нижняя критическая зона перекупленности, остановить операции.

С 6 по 10 дни – нейтральная зона.

%R: 5 день – верхняя критическая зона перепроданности, остановить операции.

С 6 по 10 дни – нейтральная зона.

%D: С 5 по 10 дни - нейтральная зона.


Задание 3.

3.1. Банк выдал ссуду, размером 3500000 руб. Дата выдачи ссуды - 11.01.2002, возврата - 19.03.2002. День выдачи и день возврата считать за 1 день. Проценты рассчитываются по простой процентной ставке 40 % годовых.

Найти:

3.1.1) точные проценты с точным числом дней ссуды;

Решение:

Денежная сумма разовая P=3500000 руб.

Точное число дней ссуды - t=67

Операция – наращение S - ?

Простые проценты рассчитываются по формулам:

I=P×n×i

где n=t/k.

k=365; t=67.

I=3500000× (67/365)×0,4=256986,30 (руб.)

3.1.2) обыкновенные проценты с точным числом дней ссуды;

I=P×n×i

где n=t/k.

k=360; t=67.

I =3500000× (67/360)×0,4=260555,56 (руб.)


3.1.3) обыкновенные проценты с приближенным числом дней ссуды.

I=P×n×i

где n=t/k.

k=360; t=67.

I =3500000× (67/360)×0,4=260555,56 (руб.)

3.2. Через 90 дней после подписания договора должник уплатит 3500000 руб. Кредит выдан под 40% годовых (проценты обыкновенные). Какова первоначальная сумма и дисконт?

Решение:

Денежная сумма   разовая      S=3500000

Операция     дисконтирование                   P-?

Проценты    простые    

i=40%, используем математическое дисконтирование:

S=P(1+n∙i)=> , где n=t/k.

АСТ/360:

= 3181818,18 руб.

D=S-P=3500000-3181818=318181,8 (руб)

3.3. Через 90 дней предприятие должно получить по векселю 3500000 руб. Банк приобрел этот вексель с дисконтом. Банк учел вексель по учетной ставке 40% годовых (год равен 360 дням). Определить полученную предприятием сумму и дисконт.

Решение:

S=3500000 руб.

t=90 дней

процент простой i=40%

Используем формулы:

D=Snd=3500000×90/360×0,4= 350000

P=S-D=3500000-350000= 3150000

3.4. В кредитном договоре на сумму 3500000руб. и сроком на 5 лет, зафиксирована ставка сложных процентов, равная 40% годовых. Определить наращенную сумму.

Решение:

Денежная сумма разовая Р=3500000

Операция наращение сложных процентов S-?

Используем функцию БС:

БС= 18 823 840 руб.

3.5. Ссуда размером 3500000руб. предоставлена на 5 лет. Проценты сложные, ставка - 40% годовых. Проценты начисляются 4 раза в год. Вычислить наращенную сумму.

Решение:

Денежная сумма разовая      P=3500000

Операция   наращение          S-?

Проценты  сложные    i=40%

Число периодов m=4

Число кварталов (5×4)=20

Используем функцию БС:

БС= 23 546 249,82р.

3.6. Вычислить эффективную ставку процента, если банк начисляет проценты 4 раза в год, исходя из номинальной ставки 40% годовых.

Решение:

Используем функцию ЭФФЕКТ:

iэ= 0,4641р.

3.7. Определить, какой должна быть номинальная ставка при начислении процентов 4 раза в год, чтобы обеспечить аффективную ставку 40% годовых.

Решение:

Используем функцию НОМИНАЛ:

Iн= 0,3510р.

3.8. Через 5 лет предприятию будет выплачена сумма 3500000руб. Определить ее современную стоимость при условии, что применяется сложная процентная ставка 40% годовых.

Решение:

Денежная сумма разовая      S=3 500 000

Операция   дисконтирование                   P-?

Проценты  сложные    i=40%

Для расчета используем функцию ПС:

ПС= 650 770,51руб.


3.9. Через 5 лет по векселю должна быть выплачена сумма 3500000руб. Банк учел вексель по сложной учетной ставке 40% годовых. Определить дисконт.

Решение:

Денежная сумма разовая      S=3 500 000

Операция   дисконтирование                   P-?

Проценты  сложные    d=40%

БС= 272 160,00руб.

D=S-P

D =3500000-272 160=3 227 840,00руб.

3.10. В течение 5 лет на расчетный счет в конце каждого года поступает по 3500000руб., на которые 4 раза в год начисляются проценты по сложной годовой ставке 40%. Определить сумму на расчетном счете к концу указанного срока.

Денежная сумма разовая      P=3500000 (год)

Операция   наращение          S-?

Проценты  сложные    i=40% (квартал)

m=4≠p=1, перейдем к эффективной процентной ставке:

Определения суммы на расчетном счете к концу указанного срока:

БС= 43 193 815,61руб.