3. Zadania, I

1. Rozważamy polisę emerytalną dla (x). Polega ona na tym, że przez następne m lat będzie on płacił co rok składkę netto P. Po dożyciu wieku x+m zacznie otrzymywać emeryturę w postaci renty dożywotniej w stałej wysokości 1 zł (na początku każdego roku). Gdy umrze przed osiągnięciem wieku x+m nic nie będzie wypłacone. Niech L oznacza stratę ubezpieczyciela netto na moment wystawienia polisy. Wykazać, że zdarzenie L<0 opisuje wzór

vK+1>1-P+1⁢1-vm

Rozwiązanie. Strata L wyraża się wzorem

L=⁡-P⁢1+v+…+vK, dla K<mvm+…⁢vK-P⁢1+v+…+vm-1, dla K≥m⁢

Jeśli K<m to zawsze L<0. Jeśli natomiast K≥m to L<0 oznacza, że

vm-vK+1d<P⁢1-vmd

a to jest równoważne wzorowi z treści zadania.

2. Niech A¯x:m¯∣1⁢δ oznacza składkę A¯x:m¯∣1 obliczoną z użyciem technicznej intensywności oprocentowania δ>0. Obliczyć Δ⁢δ które spełnia równanie

A¯x:m¯∣1⁢δ=A¯x+112:m+112¯∣1⁢δ+Δ⁢δ

jeżeli dane są wartości:

A¯x:m¯∣1=0,131763,A¯x:m¯∣  1=0,0768021,I¯⁢A¯x:m¯∣1=3,0173,
μx=0,002,μx+m=0,05,δ=ln⁡1,05=0,04879

(obliczone przy podanej wartości δ).

Rozwiązanie. Zastępując przyrost funkcji różniczką otrzymujemy następujące równanie na Δ⁢δ

∂⁡A¯x:m¯∣1⁢δ∂⁡x⋅112+∂⁡A¯x:m¯∣1⁢δ∂⁡m⋅112+∂⁡A¯x:m¯∣1⁢δ∂⁡δ⋅Δ⁢δ=0.

Obliczymy najpierw potrzebne pochodne cząstkowe.

Tu prosze poprawic wzor
∂⁡A¯x:m¯∣1⁢δ∂⁡m=∂∂⁡m⁢∫0me-δ⁢t⁢t⁢px⁢μx+t⁢⁢d⁢t=e-δ⁢m⁢m⁢px⁢μx+m=Ax:m¯∣   1⁢μx+m,
∂⁡A¯x:m¯∣1⁢δ∂⁡δ=∂∂⁡δ⁢∫0me-δ⁢t⁢t⁢px⁢μx+t⁢⁢d⁢t=-∫0mt⁢e-δ⁢t⁢t⁢px⁢μx+t⁢⁢d⁢t=-I¯⁢A¯x:m¯∣1.

Zatem Δ⁢δ spełnia równanie

112⁢0,131763⁢0,002+0,04879+0,0768021⋅0,05-0,002+112⁢0,0768021⋅0,05-3,0173⁢Δ⁢δ=0

skąd otrzymujemy ostatecznie Δ⁢δ=?⁢?⁢?.

3. Niech Px oznacza tradycyjnie regularną coroczną składkę płatną aż do śmierci za ubezpieczenie osoby w wieku x, które wypłaci 1 zł na koniec roku śmierci. Załóżmy, że x jest liczbą całkowitą a u∈0,1. Udowodnić, że przy założeniu UDD składka Px+u wyraża się przez składki Px oraz Px+1 następującym wzorem:

Px+u=wx⋅Px+wx+1⋅Px+1

gdzie wx+1=1-wx oraz

wx=1-u⁢Px+1+d1-u⁢Px+1+d+u-u⁢qx⁢Px+d

4. Rozważamy ubezpieczenie na życie ciągłe dla (35). Wypłaci ono 1 zł w chwili śmierci. Natomiast składka netto będzie płacona w postaci renty dożywotniej ciągłej z odpowiednio dobraną intensywnością. Obliczyć πs⁢10 tzn. intensywność oszczędnościowej części składki po 10 latach. Dane są:

i=5⁢%,M35=3776,D35=17236,M45=3181,D45=10091,p45=0,992.

Uwaga! Należy skorzystać z założenia UDD.

Rozwiązanie. Skorzystamy ze wzoru

πs⁢t=V′⁢t-δ⁢V⁢t.

Mamy

V⁢t=A¯35+t-P¯⁢A¯35⁢a¯35+t⁢  oraz  
V′⁢t=μ35+t+δ⁢A¯35+t-μ35+t-P¯⁢A¯35⁢μ35+t+δ⁢a¯35+t-1.

Na mocy założenia UDD mamy następujące wzory przybliżone

A¯45=iδ⋅M45D45=?,a¯45=1-A¯45δ=?,μ45=q45=0,008.

Zatem V⁢10=?, V′⁢10=? i stąd πs⁢10=?.

5. Rozważamy rodzinę polis emerytalnych dla (x) parametryzowaną długością okresu płacenia składek m>0. Dokładniej: polisa Pol(m) polega na tym, że przez najbliższe m lat ubezpieczony (x) będzie płacił składkę netto w postaci renty życiowej m-letniej ciągłej z odpowiednio dobraną stałą intensywnością netto; po dożyciu wieku x+m zacznie otrzymywać emeryturę w postaci renty dożywotniej ciągłej z roczną intensywnością 1. Niech 0<t<m oraz niech V⁢t oznacza rezerwę składek netto po t latach. Wykazać, że ∂⁡V⁢t∂⁡m wyraża się wzorem:

∂⁡V⁢t∂⁡m=-Ax+t:m-t¯∣        1⋅a¯x⁢a¯x:t¯∣a¯x:m¯∣2

Rozwiązanie. Z definicji rezerwy otrzymujemy jawny wzór na V⁢t,

V⁢t=m-t|⁢a¯x+t-P¯⁢a¯x+t:m-t¯∣⁢ dla ⁢0<t<m,

gdzie

P¯=m|⁢a¯xa¯x:m¯∣.

Obliczamy odpowiednie pochodne

∂∂⁡m⁢m-t|⁢a¯x+t=∂∂⁡m⁢∫m-t∞e-δ⁢s⁢s⁢px+t⁢⁢d⁢s=-e-δ⁢m-t⁢m-t⁢px+t,
∂∂⁡m⁢a¯x+t:m-t¯∣=∂∂⁡m⁢∫0m-te-δ⁢s⁢s⁢px+t⁢⁢d⁢s=e-δ⁢m-t⁢m-t⁢px+t,
∂∂⁡m⁢m|⁢a¯x=∂∂⁡m⁢∫m∞e-δ⁢s⁢s⁢px⁢⁢d⁢s=-e-δ⁢m⁢m⁢px,
∂∂⁡m⁢a¯x:m¯∣=e-δ⁢m⁢m⁢px.

Dalej

∂⁡V⁢t∂⁡m=-e-δ⁢m-t⁢m-t⁢px+t--e-δ⁢m⁢m⁢px⁢a¯x:m¯∣-e-δ⁢m⁢m⁢px⁢m|⁢a¯xa¯x:m¯∣2⁢a¯x+t:m-t¯∣-P¯⁢m⁢e-δ⁢m-t⁢m-t⁢px+t=
-e-δ⁢m-t⁢m-t⁢px+t+e-δ⁢m⁢m⁢px⁢a¯x⁢a¯x+t:m-t¯∣a¯x:m¯∣2-e-δ⁢m-t⁢m-t⁢px+t⋅m|⁢a¯xa¯x:m¯∣=-e-δ⁢m-t⁢m-t⁢px+t⁢a¯xa¯x:m¯∣+
+e-δ⁢m⁢m⁢px⁢a¯x⁢a¯x+t:m-t¯∣a¯x:m¯∣2=-Ax+t:m-t¯∣       1⁢a¯x⁢a¯x:m¯∣-e-δ⁢t⁢t⁢px⁢a¯x⁢a¯x+t:m-t¯∣a¯x:m¯∣=-Ax+t:m-t¯∣       1⋅a¯x⁢a¯x:t¯∣a¯x:m¯∣2.

6. Rozważmy grupę 100 osób w wieku (50). Każda z tych osób ubezpieczyła się kilka lub kilkanaście lat temu na życie i płaci regularne coroczne składki netto aż do śmierci (bieżący staż każdej z tych osób w ubezpieczeniu jest liczbą całkowitą). Obliczyć przeciętną liczbę polis, które nie przyniosą ubezpieczycielowi straty netto. Zakładamy, że wszystkie te osoby należą do tej samej populacji i że ich życia są niezależne. Można skorzystać z następujących danych:

A50=0,37,i=5⁢%,
l30=96172,l40=93348,l50=86752,l60=73602,l70=51989,l80=24644,l90=4568.

Rozwiązanie. Rozważmy jedną z osób z tej grupy ubezpieczonych. Jeśli ubezpieczyła się ona w wieku x i k lat temu to oczywiście x+k=50. Strata ubezpieczyciela związana z tą polisą ma postać

k⁢L=vK⁢50+1-Px⋅1-vK⁢50+1d.

Zdarzenie, że ta polisa nie przyniesie straty można zapisać nierównością

k⁢L<k⁢V⁢  czyli  
vK⁢50+1-Px⋅1-vK⁢50+1d<A50-Px⁢a¨50

która jest równoważna następującej

vK⁢50+1<A50

i dalej

K⁢50+1>ln⁡A50-δ=?⁢?⁢  czyli  ⁢K⁢50≥?⁢?

Przeciętna liczba polis, które nie przyniosą straty wynosi więc ??.

7. Żona (20) jest wybrana z populacji de Moivre'a z wiekiem granicznym 100; natomiast mąż (25) jest wybrany z populacji de Moivre'a z wiekiem granicznym 90. Rozpatrujemy następującą polisę emerytalną dla tej pary. Przez najbliższe 40 lat będą płacić składki w postaci renty życiowej ciągłej, przy czym płacenie składek ustaje po pierwszej śmierci (jeśli ktoś umrze w ciągu najbliższych 40 lat). Po 40 latach zaczyna się wypłata emerytury w postaci renty życiowej ciągłej płacącej do drugiej śmierci z roczną intensywnością 1. Obliczyć intensywność P¯ renty składek przyjmując techniczną intensywność oprocentowania na poziomie δ=0,02.

8. On (y) jest wylosowany z populacji Gompertza a ona (x) z populacji Weibulla. Dane są:

ex:y=7,μx=0,02⁢ oraz ⁢P⁢rT⁢x<T⁢y=0,25.

Obliczyć przybliżoną wartość

ex+112:y

Rozwiązanie.Mamy

ex+112:y≈ex:y+112⁢∂∂⁡x⁢ex:y.

Ale

∂∂⁡x⁢ex:y=∂∂⁡x⁢∫0∞t⁢px⋅t⁢py⁢⁢d⁢t=∫0∞t⁢py⁢∂∂⁡x⁢t⁢px⁢⁢d⁢t=∫0∞t⁢py⁢t⁢px⁢μx-μx+t⁢⁢d⁢t=
=μxex:y-∫0∞tpx⋅tpyμx+tdt=μxex:y-Pr(T(x)<T(y)),

więc ostatecznie

ex+112:y≈7+112⁢0,02⋅7-0,25=6,9908.

9. Rozważamy ubezpieczenie 30-letnie malejące dla (20) wybranego z populacji de Moivre'a z wiekiem granicznym 100. Suma ubezpieczenia c⁢t wypłacana jest w chwili śmierci i wynosi:

c⁢t=⁡30-t+f⁢t/30dlat<300dlat≥30.⁢

gdzie f∈0,1 jest parametrem. Składka opłacana jest w postaci renty życiowej ciągłej 30-letniej z odpowiednio dobraną intensywnością netto. Znaleźć najmniejsze f, które spełnia warunek: dla każdego t∈0,30 zachodzi nierówność V⁢t≥0. Symbol V⁢t oznacza rezerwę składek netto po t latach.

10. Rozważamy dwie populacje. Niech gj⁢x oznacza gęstość rozkładu trwania życia noworodka wylosowanego z populacji j (j=1,2.) Między funkcjami g1⁢x oraz g2⁢x zachodzi związek:

g2⁢x=⁡0,9⁢g1⁢xdlax<501,1⁢g1⁢xdlax>50.⁢

Niech dalej zmienna losowa Xj oznacza długość życia noworodka wylosowanego z populacji j. Udowodnić, że zachodzi wzór:

E⁢m⁢i⁢n⁢X1,50=5,5⁢E⁢X1-5⁢E⁢X2+25.

11. Rozważamy dwie polisy bezterminowe na życie dla (x). Każda z nich wypłaca jako świadczenie 1 zł na koniec roku śmierci. Polisa 1. opłacona jest za pomocą jednorazowej składki netto w momencie zawarcia umowy. Niech L1 oznacza stratę ubezpieczyciela na moment wystawienia tej polisy. Natomiast w przypadku polisy 2. składki regularne netto będą płacone w postaci renty życiowej na początku każdego roku aż do śmierci. Niech L2 oznacza stratę ubezpieczyciela na moment wystawienia tej polisy. Wiadomo, że

V⁢a⁢r⁢L2V⁢a⁢r⁢L1=1,826

Obliczyć Ax.

Rozwiązanie. Jak wiadomo

V⁢a⁢r⁢L2=1+Pxd2⋅V⁢a⁢r⁢vK+1=11-Ax2⁢V⁢a⁢r⁢L1

Obliczamy stąd Ax=0,26.

12. Rozważamy ubezpieczenie n-letnie na życie i dożycie ciągłe dla (x). Jeśli umrze on w ciągu najbliższych n lat to zostanie wypłacone świadczenie 1 zł w chwili śmierci, a jeżeli dożyje wieku x+n to 1 zł zostanie wypłacone właśnie w tym momencie. Składki netto będzie płacił w formie renty życiowej ciągłej h-letniej, gdzie 0<h<n. Odpowiednią intensywność składki netto oznaczamy tradycyjnie symbolem h⁢P¯⁢A¯x:n¯∣ . Załóżmy, że zwiększymy n o jeden miesiąc. O ile należy zmniejszyć h aby nie zmieniła się roczna intensywność składki netto. Dane są

h⁢P¯⁢A¯x:n¯∣=0,03,⁢⁢⁢Ax+h:n-h¯∣        1=0,55⁢ oraz ⁢δ=0,049.

13. Rozważamy ubezpieczenie ciągłe dla (x), które wypłaci t w chwili śmierci, jeśli ubezpieczony umrze w wieku (x+t). Niech Z oznacza wartość obecną świadczenia na moment wystawienia polisy. Załóżmy, że ubezpieczony został wylosowany z populacji wykładniczej o średniej trwania życia 80. Techniczną intensywność oprocentowania δ wybrano na poziomie, który minimalizuje wartość współczynnika zmienności:

V⁢a⁢r⁢Z)/E(Z)

Obliczyć ten poziom δ.

14. Rozważamy polisę emerytalną, która polega na tym, że (x) płaci składki przez najbliższe m lat w postaci renty życiowej ciągłej, a po dożyciu wieku x+m zaczyna pobierać emeryturę z intensywnością 1 na rok. W przypadku śmierci przed osiągnięciem wieku x+m uposażeni otrzymują jednorazowe świadczenie w wysokości α razy suma wpłaconych dotychczas składek (w chwili śmierci). Niech P¯⁢α oznacza odpowiednią intensywność roczną składek netto. Wykazać, że zachodzi wzór:

d⁢P¯⁢αd⁢α=P¯⁢α2⁢I¯⁢A¯x:m¯∣1m|⁢a¯x

Rozwiązanie. Intensywność składki obliczamy z równania

E(P.V.(składek P¯(α)))=E(P.V.(świadczeń)).

W systuacji z zadania równanie to ma postać

P¯⁢α⋅a¯x:m¯∣=1⋅m|⁢a¯x+α⁢I¯⁢A¯x:m¯∣1⁢P¯⁢α.

Mamy stąd

P¯=m|⁢a¯xa¯x:m¯∣-α⁢I¯⁢A¯x:m¯∣1.

Otrzymujemy stąd natychmiast wzór na d⁢P¯⁢αd⁢α.

Treść automatycznie generowana z plików źródłowych LaTeXa za pomocą oprogramowania wykorzystującego LaTeXML.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

Projekt współfinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego i przez Uniwersytet Warszawski.