2. Podstawy teorii oprocentowania
Treść tego rozdziału jest punktem wyjścia dla samodzielnej dyscypliny
zwanej często matematyką finansową.
Podamy tutaj niezbędne w dalszym ciągu wykładu podstawowe wiadomości
, natomiast pełniejsze opracowanie omawianych zagadnień można znaleźć
w [6] lub [1]. Załóżmy , że inwestujemy dzisiaj kwotę
k0, która po roku wzrasta do k1 (zdarza się, że k1<k0 –
wtedy wzrost jest ujemny). Liczbę r określoną wzorem
nazywamy stopą zwrotu z tej inwestycji. Po przekształceniu wzoru
(2.1)
otrzymujemy
Liczbę 1+r nazywamy czynnikiem akumulującym. W ciągu roku
u różnych podmiotów gospodarczych zrealizują się, oczywiście, różne
stopy zwrotu. W celu uporządkowania i uproszczenia dalszych rozważań
przyjmujemy, że dominująca stopa zwrotu na przestrzeni
kilku okresów, jest równa i. Będziemy ją nazywać
efektywną stopą procentową.
Jeśli więc dziś założę lokatę bankową w wysokości k0, to
po roku otrzymam
Jeśli jednak nie podejmę tych pieniędzy, ale przedłużę lokatę na
rok następny, to na koniec drugiego roku trwania lokaty otrzymam
Kapitał rośnie zatem tak jak ciąg geometryczny, po n latach
będę miał w banku
Kwotę in, która przyrosła w n-tym roku, nazywamy bieżącymi
odsetkami; wynosi ona
Spójrzmy teraz na rozważany problem z innej strony. Chcę dysponować
kapitałem
k1 za rok od dziś. Ile powinienem teraz zainwestować (k0=?), jeśli
efektywna stopa procentowa wynosi i ? Odpowiedź uzyskujemy przekształcając
wzór (2.2)
Liczbę
nazywamy czynnikiem dyskontującym. Poglądowo można powiedzieć,
że a kumuluje on wstecz (rys.1). Wzór (2.3) zapiszemy teraz w postaci
bardziej przypominającej (2.2)
Liczbę d występującą w tej zależności nazywamy
efektywną stopą dyskontową.
Ze wzorów (2.3),(2.4) i (2.5) wynika, że
Liczba d jest miarą odsetek pobieranych z góry. Jeśli
więc pożyczamy od kogoś 1 zł z efektywną stopą dyskonta d,
to dostajemy tylko 1-d zł, a po roku oddajemy kapitał 1 zł.
Pożyczkodawca osiągnął
więc stopę zwrotu
Taką samą stopę zwrotu osiągnąłby pobierając odsetki po roku,
w wysokości i zł.
Równanie typu
nazywamy równaniem wartości. Jeśli trzy spośród czterech liczb
k0,kn,i,n są dane, to czwartą można obliczyć z tego równania.
Jeśli niewiadomą jest czas inwestycji n, to z równania (2.7)
otrzymuje się na ogół
niecałkowitą wartość n (najczęściej niewymierną).
Dlatego wprowadza się
tzw. kapitalizację ciągłą. Wyjaśnimy krótko jej sens.
Niech t będzie dowolną liczbą dodatnią (np. t=1013).
Chcę pobrać z banku początkowy depozyt k0 po czasie t.
Bank wypłaca mi
Odsetki były tu naliczane cały czas ( w sposób ciągły), a nie tylko
dopisywane na koniec roku.
2.1. Nominalne stopy oprocentowania i dyskonta.Intensywność
oprocentowania
Bank w którym mam swój ROR, kapitalizuje moje saldo (tzn. dopisuje
odsetki) co miesiąc, nominalna stopa oprocentowania wynosi
13.5%. Co to znaczy w praktyce? Oznacza to , że po miesiącu stan
mojego konta wyniesie
a po l miesiącach
(zakładamy , że w międzyczasie nic nie wpłacam i nic nie podejmuję);
na przykład po roku mam na koncie
|
k1=k01+0.1351212≈1.1438k0 |
|
Powyższe rozważania streszczamy krótko:
Nominalnej stopiei12=13.5%odpowiada efektywna stopa
(roczna)i≈14.4%.
Ogólnie, jeśli dopisywanie odsetek odbywa się m razy w ciągu roku
(oczywiście m jest całkowite!), to nominalna stopa im
jest powiązana z równoważną jej stopą efektywną i zależnością
Po roku musi przyrosnąć taka sam kwota po obu stronach w zależności
(2.8), chociaż po
lewej przyrasta m razy, a po prawej tylko raz. Rozumowanie takie można
powtórzyć dla nominalnych stóp dyskontowych; otrzymuje się
wówczas zależność
W tym kontekście ciekawe uzasadnienie można podać dla kapitalizacji
ciągłej.
Załóżmy, że w naszym mieście jest nieskończenie wiele banków .
Każdy z nich oferuje taką samą nominalną stopę oprocentowania
δ rachunków
ROR, z tym że w banku nr m odsetki są kapitalizowane m razy
w ciągu roku – np. bank nr 365 dopisuje odsetki codziennie.
Niech teraz im oznacza efektywną roczną stopę oprocentowania,
którą uzyskamy w banku nr m. Mamy więc
Ponieważ liczby te wzrastają wraz z m, więc im większy jest
numer banku,
tym korzystniejsza jest jego oferta. Czy można przebić tę nieskończoną
mnogość coraz lepszych ofert? Okazuje się , że tak! Ponieważ
więc wystarczy założyć bank (nazwijmy go umownie
bankiem granicznym) i zaproponować efektywną
roczną stopę oprocentowania w wysokości
Odsetki wypłaca się raz do roku w powyższej wysokości.
Co to ma wspólnego z kapitalizacją ciągłą? Załóżmy, że
chcemy wycofać pieniądze w chwili t, gdzie
o t nic się nie zakłada. Dla większości banków t nie będzie
całkowitą wielokrotnością ich okresu odsetkowego (1/m roku), ale
załóżmy, że taki bank zaliczy nam łaskawie ostatnią cząstkę
okresu odsetkowego jako cały. Nasz początkowy kapitał k0 wzrośnie więc
po czasie t w banku nr m do
(y oznacza część całkowitą liczby y). Otrzymujemy stąd
|
limm→∞km=k0limm→∞1+δmmtm+1m=k0eδt=k01+it |
|
Skorzystaliśmy z (2.10) i (2.11). Wobec tego nasz bank
graniczny
w chwili t powinien wypłacić
tzn. powinien kapitalizować odsetki w sposób ciągły. Liczbę
nazywamy intensywnością oprocentowania.
łatwo pokazać, że
gdzie im, dm są stopami nominalnymi równoważnymi
zadanej efektywnej stopie rocznej i.
2.2. Renty
Rent używa się w finansach i ubezpieczeniach przede wszystkim do ratalnej
spłaty długów, do płacenia składek i do wypłaty emerytur.
Oto przykład wprowadzający.
Od 1 stycznia 2000 r. przez następne dziesięć lat będę otrzymywać
1 zł na początku każdego roku. Jaka jest wartość tego ciągu wypłat
na 1 stycznia 2000 r.?
Każdą
z 10 płatności trzeba zdyskontować na dziś, tak więc
gdzie v jest czynnikiem dyskontującym. Skrót PV oznacza po angielsku
present value, czyli
wartość obecną tego strumienia wypłat. Nie jest to w zasadzie pojęcie
dla nas nowe. Wzór (2.3) przedstawia, na przykład, wartość
obecną pojedynczej wypłaty k1, dokonywanej za rok. Ponieważ tego
typu wielkości będą się pojawiać regularnie, wprowadzamy oznaczenie
a¨n¯∣ na wartość obecną n złotówek otrzymywanych
co rok, od dziś włącznie (tak więc ostatnia n–ta wpłata wpłynie
po n-1 latach). Podobnie jak wyżej
Sytuację tę zilustrowano na rys.2.
Ze wzoru na sumę ciągu geometrycznego i ze wzoru (2.6)
otrzymujemy
|
a¨n¯∣=1-vn1-v=1-vnd |
| (2.13) |
Po przekształceniu uzyskujemy wzór
który ma piękną interpretację.
Prawa strona wzoru: pożyczamy komuś 1 zł (dziś). Strona lewa:
nasz dłużnik spłaca nam na bieżąco odsetki – na początku
każdego roku przez n lat, w ten sposób dług zasadniczy nie zwiększa się.
Po n okresach zwraca nam pożyczone 1 zł, które
zdyskontowane na dziś wynosi vn.
Ponieważ płatności rat
renty są na ogół częstsze niż raz do roku (np. miesięczne),
potrzebne są dodatkowe oznaczenia. Załóżmy, że płatności
będą dokonywane przez n lat m razy w ciągu roku, każda w wysokości
1m zł. Wartość obecną renty oznaczamy symbolem
|
a¨n¯∣m=1m1+v1m+v2m+⋯+vnm-1m=1m⋅1-vn1-v1m |
|
(nm to liczba wszystkich rat). Na podstawie (2.9) i (2.6)
mamy
|
1-v1m=1-1-d1m=1-1-dmm=dmm |
|
tak więc ostatecznie
Wzór ten równie łatwo zapamiętać jak (2.13).
Użyte powyżej symbole a¨n¯∣, a¨n¯∣m
dotyczą rent płatnych z góry (pierwsza rata
od razu) – dwie kropki na górze oznaczają taką sytuację. Odpowiednie symbole bez kropek
oznaczają wartości obecne strumieni płatności przesuniętych o
1 rok w przyszłość (płatnych z dołu). Otrzymujemy wzory
|
an¯∣=1-vni , an¯∣m=1-vnim |
|
Na zakończenie rozważmy możliwość (przynajmniej teoretyczną)
ciągłego napływu gotówki na nasz rachunek bankowy. Załóżmy, że
w ciągu roku wpływa nań 1 zł. Tak więc między 3 a 10 marca
wpływa 7/365 zł. Gotówka, która wpływa w krótkim przedziale
czasu między t a t+Δt, jest w przybliżeniu dyskontowana
stałym czynnikiem vt (vt≈vt+Δt). Sumowanie
wartości obecnych poszczególnych wpłat zastąpimy tu oczywiście
całkowaniem
|
a¯n¯∣=∫0nvtdt=1-vnδ |
| (2.16) |
(skorzystaliśmy z (2.12)).