4. Zadania,II
  
    15.   Rozważamy ubezpieczenie pary osób (x), (y), które wypłaca T(x:y) zł w chwili pierwszej śmierci oraz 4Tx:y¯  zł w momencie drugiej śmierci.  Zakładamy, że (x) jest wylosowany z populacji wykładniczej o średniej 100, natomiast (y) jest wylosowany z populacji wykładniczej o średniej 80. Obliczyć składkę jednorazową netto SJN za to ubezpieczenie przyjmując techniczną intensywność oprocentowania na poziomie δ=0,02.
Zakładamy, że zmienne losowe Tx oraz Ty są niezależne.
   
  
    Rozwiązanie. Szukana składka SJN wynosi
  
      
      
	
	|  | SJN=I¯A¯x:y+4I¯A¯x:y¯. |  | 
      
      
    Ponieważ
  
      
      
	
	|  | I¯A¯x+I¯A¯y=I¯A¯x:y+I¯A¯x:y¯ |  | 
      
      
    więc
  
      
      
	
	|  | SJN=4I¯A¯x+4I¯A¯y-3I¯A¯x:y. |  | 
      
      
    Obliczamy potrzebne symbole
  
      
      
	
	|  | I¯A¯x=∫0∞te-0,02te-0,01t0,01dt=11,1111 |  | 
      
      
      
      
	
	|  | I¯A¯y=∫0∞te-0,02te-0,0125t0,0125dt=11,8343 |  | 
      
      
      
      
	
	|  | I¯A¯x:y=∫0∞te-0,02te-0,0225t0,0225dt=12,4567. |  | 
      
      
    Ostatecznie otrzymujemy SJN=54,4115.
   
  
    16. Rozpatrujemy model szkodowości dwojakiej:
  
      
      
	
	|  | μ1,x+t=1100-t,μ2,x+t=2120-t dla 0≤t<100. |  | 
      
      
    Obliczyć prawdopodobieństwo zdarzenia, że (x) ulegnie jako pierwszej szkodzie tej, która w danej chwili mniej mu zagrażała niż druga ”współzawodnicząca”.
   
  
    Rozwiązanie. Rozwiązujemy najpierw równanie
  
    i otrzymujemy t=80. Zatem dla t<80 bardziej zagraża mu szkoda druga (J=2) a dla t>80 szkoda pierwsza (J=1.)
Szukane prawdopodobieństwo wynosi więc
  
      
      
	
	|  | ∫0801-t1001-t20021100-tdt+∫801001-t1001-t20022120-tdt≈0,394 |  | 
      
      
 
  
    17.  Rozważamy grupę 10 osób w wiekach 21,22,23,24,25,26,27,28,29,30. Zakładamy, że ich życia są niezależne oraz, że wszystkie te osoby pochodzą z populacji Gompertza z funkcją natężenia śmiertelności daną wzorem:
  
    gdzie  B>0. Jakie jest prawdopodobieństwo zdarzenia, że jako pierwszy umrze parzystolatek?
   
  
    Rozwiązanie. Niech n=21:23:…:29 oraz p=22:24:…:30. Mamy obliczyć prawdopodobieństwo, że
Tp<Tn. Niech dalej c=1,23. Mamy
  
      
      
	
	|  | μn+t=Bc21+t+Bc23+t+…+Bc29+t=Bcwn+t |  | 
      
      
    gdzie wn spełnia równanie
  
    Podobnie
  
    gdzie wp spełnia równanie
  
    Zatem
  
    i dalej
  
      
      
	
	|  | PrTp<Tn=∫0∞tpn⋅tpp⋅μp+t=∫0∞tpwn⋅tpwpμwp+t+μwn+tμwp+tμwp+t+μwn+t= |  | 
      
      
 
  
    18.   Rozważamy ubezpieczenie n-letnie na życie dla (x), ciągłe, które wypłaci 1 zł w chwili śmierci, jeżeli ubezpieczony umrze w ciągu n lat. Składki są płacone w postaci renty życiowej ciągłej n-letniej z odpowiednio dobraną stałą intensywnością netto P¯. Niech Wt=e-δtV¯t oznacza wartość obecną rezerwy po t latach, obliczoną na moment wystawienia polisy. Załóżmy, że funkcja Wt osiąga maksimum w pewnym punkcie t∗∈0,n.
Obliczyć P¯, jeśli wiadomo, że
  
      
      
	
	|  | V¯t∗=0,1 oraz μx+t∗=0,01. |  | 
      
      
 
  
    Rozwiązanie. Ponieważ
  
      
      
	
	|  | W′t=-δe-δtVt+e-δtV′t=e-δtV′t-δVt |  | 
      
      
    więc t∗ spełnia równanie
  
    Uwzględniając równanie Thielego otrzymujemy stąd
   
  
    19.  Rozważamy ubezpieczenie emerytalne dla (x), wybranego z populacji de Moivre'a z wiekiem granicznym ω>x. Polega ono na tym, że przez najbliższe m lat (m<ω-x), będzie on płacił składkę w postaci renty życiowej ciągłej z intensywnością netto 1. Po dożyciu wieku x+m zacznie otrzymywać emeryturę dożywotnią z intensywnością E. Do rachunków netto użyto technicznej intensywności oprocentowania δ=0.  Intensywność emerytury   E jest więc funkcją   x,m  oraz ω.
Udowodnić, że elastyczność E względem wieku granicznego ω wyraża się wzorem:
  
      
      
	
	|  | ∂E∂ω⋅ωE=2ωx-ωω-x-m2ω-2x-m |  | 
      
      
 
  
    20.  Niech e∘x=E(T(x))=100-x175-x3150-x  (dla 0≤x<100) oznacza przeciętne dalsze trwanie życia (x) wylosowanego z populacji z wiekiem nieprzekraczalnym 100. Obliczyć
   
  
    Rozwiązanie. Łatwo sprawdzić, że funkcja e∘x spełnia równanie różniczkowe
  
    (porównaj z równaniem różniczkowym na a¯x!) więc
  
      
      
	
	|  | μx=e∘x′+1e∘x=250-2x15000-250x+x2 |  | 
      
      
    Otrzymujemy stąd, że
  
      
      
	
	|  | lnsx′=lnx2-250x+15000′ |  | 
      
      
    i uwzględniając warunek początkowy s0=1 dostajemy
  
      
      
	
	|  | sx=100-x150-x15000 dla 0<x<100. |  | 
      
      
    W szczególności
  
      
      
	
	|  | 24p46=s(70s46=50117≈0,427 |  | 
      
      
 
  
    21.  Rozważamy wyjściowy symbol Ax:m¯∣   1  oznaczający składkę jednorazową netto za m-letnie ubezpieczenie na dożycie dla (x). Załóżmy, że małe liczby Δx oraz Δm zostały tak dobrane, że
  
      
      
	
	|  | Ax+Δx:m+Δm¯∣            1=Ax:m¯∣   1. |  | 
      
      
    Obliczyć wartość przybliżoną Δm/Δx.
   
  
    Dane są:
  
      
      
	
	|  | δ=0.03,μx=0,01,μx+m=0,015. |  | 
      
      
 
  
    22.  Rozważamy populację wykładniczą z natężeniem umierania:
  
    Wybrany z niej (x) kupuje ubezpieczenie ciągłe na życie odroczone o m>0 lat. Płaci do końca życia ciągłą rentę życiową składek netto z odpowiednio dobraną stałą intensywnością P¯. Jeśli umrze w ciągu najbliższych m lat to żadne świadczenie nie będzie wypłacone. Natomiast, gdy umrze później to zostanie wypłacone 1 zł w chwili jego śmierci.
Niech δ>0  oznacza poziom technicznej intensywności oprocentowania użytej do obliczenia składek i rezerw.
Wykazać, że intensywność składki oszczędnościowej po 2m latach πs2m wyraża się wzorem:
  
      
      
	
	|  | πs2m=-μδμ+δ1-e-mμ+δ. |  | 
      
      
 
  
    Rozwiązanie. Ponieważ
  
      
      
	
	|  | a¯x=∫0∞e-δte-μtdt=1μ+δ |  | 
      
      
    oraz
  
      
      
	
	|  | m|A¯x=vme-μmA¯x+m=e-μ+δmμμ+δ |  | 
      
      
    więc
  
    Dla t>m mamy
  
      
      
	
	|  | Vt=A¯x+t-P¯a¯x+t=const  a zatem  V′t=0. |  | 
      
      
    W szczególności
  
      
      
	
	|  | πs2m=V′2m-δV2m=-δμμ+δ-μe-μ+δm1μ+δ |  | 
      
      
    czego należało dowieść.
   
  
    23.  Rozważamy ubezpieczenie ciągłe ogólnego typu, które ma tę własność, że dla każdego t>0  zachodzi równość
  
    Po lewej stronie mamy intensywność składki oszczędnościowej a po prawej stronie mamy intensywność składki na ryzyko. Wykazać, że bieżące poziomy: rezerwy Vt, świadczenia śmiertelnego ct oraz intensywności składki netto πt powiązane są zależnością:
   
  
    Rozwiązanie. Z treści zadania mamy
  
    Równanie Thielego głosi natomiast, że
  
      
      
	
	|  | V′t=δVt+πt-ct-Vtμx+t |  | 
      
      
    Jeśli z powyższych równań wyrugujemy V′t i otrzymane równanie rozwiążemy ze względu na Vt to dostaniemy pożądany
wzór.
   
  
    24.  Rozważamy ubezpieczenie bezterminowe na życie ciągłe dla (30), wybranego z populacji de Moivre'a z wiekiem granicznym ω=110. Wypłaci ono 1 zł w chwili jego śmierci. Składka jednorazowa SJ, którą zapłaci ubezpieczony w momencie zawarcia umowy ubezpieczeniowej, została skalkulowana jako wartość oczekiwana wartości obecnej wypłaty pod warunkiem, że ubezpieczony umrze wcześniej niż przeciętnie. Obliczyć prawdopodobieństwo:
  
    W powyższym wzorze v oznacza techniczny  roczny czynnik dyskontujący, odpowiadający technicznej intensywności oprocentowania δ=0,02.
   
  
    25.   Rozważamy ubezpieczenie bezterminowe dla (x), które wypłaci 1 zł  na koniec roku śmierci. Składki opłacane są za pomocą renty życiowej składek corocznych w stałej wysokości netto  Px. Wiadomo, że dla pewnego całkowitego k>0 zachodzi:
  
      
      
	
	|  | kV=0,60,k+2V=0,64,px+k=0,92,px+k+1=0,88,i=4%. |  | 
      
      
    Obliczyć Px .
   
  
    26. Mąż (30) należy do populacji de Moivre'a z wiekiem granicznym ωm=100 , natomiast żona (25) należy do populacji de Moivre'a z wiekiem granicznym ωk=120. Rozpatrujemy ubezpieczenie bezterminowe ciągłe dla tej pary, które wypłaci 1 zł w chwili pierwszej śmierci. Składka za to ubezpieczenie będzie płacona aż do pierwszej śmierci za pomocą renty życiowej ciągłej z odpowiednio  dobraną intensywnością netto P¯. Obliczyć rezerwę składek netto V50 po 50 latach od momentu wystawienia polisy.
Techniczna intensywność oprocentowania wynosi δ=0,05. Zakładamy ponadto, że T30 oraz T25 są niezależne.
   
  
    Rozwiązanie. Intensywność P¯ składki netto spełnia bilans aktuarialny
  
      
      
	
	|  | P¯a¯30:25=A¯30:25=1-δa¯30:25 a zatem P¯=a¯30:25-1-δ. |  | 
      
      
    Obliczamy potrzebny symbol rentowy
  
      
      
	
	|  | a¯30:25=∫070e-0,05t1-t701-t95dt=12,454 |  | 
      
      
    Otrzymujemy więc P¯=0,0302958. Dalej
  
      
      
	
	|  | V50=A¯80:75-P¯a¯80:75=1-δ+P¯a¯80:75=0,483188. |  | 
      
      
 
  
    27.  (x) wybrano z populacji de Moivre'a z wiekiem granicznym ω>0. Natomiast (y) wybrano niezależnie z populacji wykładniczej z funkcją natężenia wymierania μy+t=const=μ>0. Wybrane osoby mają przed sobą przeciętnie tyle samo życia. Obliczyć prawdopodobieństwo zdarzenia, że
  
    Zakładamy, że Tx oraz Ty są niezależne.
   
  
    Rozwiązanie. Mamy
  
      
      
	
	|  | Tx∼U0,ω-x gdzie 0<x<ω |  | 
      
      
    oraz
  
    Z treści zadania mamy
  
    Obliczamy szukane prawdopodobieństwo
  
      
      
	
	|  | PrTx>Ty=∫0ω-xtpx⋅tpyμy+t=∫0ω-xω-x-tω-xμe-μtdt=e-μω-x-1+μω-xμω-x |  | 
      
      
    Uwzględniając powyższą zależność pomiędzy ω,x oraz μ otrzymujemy ostatecznie
  
      
      
	
	|  | PrTx>Ty=121+e-2≈0,5677. |  | 
      
      
    28.   Rozważamy model dwuopcyjny (multiple decrement  model), przy czym
  
      
      
	
	|  | μ1,x+t=1ω1-t dla 0<t<ω1 oraz μ2,x+t=1ω2-t dla 0<t<ω2, |  | 
      
      
    przy czym zakładamy, że ω1<ω2. Obliczyć stosunek ω1/ω2 dla którego największe jest prawdopodobieństwo
   
  
    29.  Rozważamy ubezpieczenie emerytalne dla (25). Polega ono na tym, że w ciągu najbliższych 35 lat będzie on płacił regularną coroczną składkę netto w wysokości P. Po dożyciu wieku 60 lat zacznie on otrzymywać emeryturę dożywotnią w wysokości 1 zł na początku każdego roku. Niech L oznacza wartość obecną straty ubezpieczyciela na moment wystawienia polisy. Obliczyć VarL.
Dane są:
  
      
      
	
	|  | i=6%,35p25=0,856044,A25=0,0816496,A60=0,3691310,2A25=0,0187472,2A60=0,1774113. |  | 
      
      
 
  
    30.  Niech mx oznacza medianę dalszego trwania życia (x) tzn. medianę zmiennej losowej Tx. Dana jest funkcja natężenia umierania :
  
    Obliczyć m33.
   
  
    31.  Rozważamy grupę 100 noworodków  wybranych z populacji de Moivre'a z wiekiem granicznym ω=100 . Obliczyć wariancję czasu oczekiwania do pierwszej śmierci w grupie. Zakładamy, że ich życia są niezależne.
   
  
    Rozwiązanie. Mamy obliczyć wariancję zmiennej losowej
Tu gdzie u=x1:x2:…:x100 oraz x1=x2=…=x100=0.
Ponieważ Tu=minjTxj więc
  
      
      
	
	|  | tpu=∏j=1100tpxj=1-t100100. |  | 
      
      
    Mamy teraz
  
      
      
	
	|  | ETu=∫0100tpudt=100101 oraz |  | 
      
      
      
      
	
	|  | ETu2=2∫0100t1-t100100dt=100005151=1,94137. |  | 
      
      
    Ostatecznie VarTu=0,961075
   
  
    32.  Rozważamy zmianę śmiertelności w wyjściowej populacji zadaną wzorem:
  
    dla wszystkich x,t≥0. Zakładamy, że nieznany współczynnik przesunięcia M ma rozkład jednostajny na odcinku 0,01;0,02. Wiadomo, że dla wyjściowej populacji
  
    Obliczyć wartość oczekiwaną składki  Ax:35¯∣   1  względem rozkładu zmiennej M.