111 年 國立臺灣大學財務金融研究所乙組《財務管理與財金數學》
第 1 題
Let , where is normally distributed with mean and variance .
What is the value of ?
(A)
(B)
(C)
(D)
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本題考驗隨機變數轉換與常態分配的性質。
首先,我們需要計算 的期望值 和標準差 。
已知 。
根據期望值的性質,對於函數 ,我們有 ,其中 是 的機率密度函數。
然而,對於 ,我們知道 是 的動差產生函數 (Moment Generating Function, MGF) 在 的值。
的 MGF 為 。
令 ,則 。
接下來計算 的變異數 。
。
。
。這相當於計算 的 MGF 在 的值。
。
所以,
第 2 題
[2, 3, 4] Suppose there are three possible states of the world which are equally likely, so with . Let be the collection of all subsets of :
.
Let and be random variables, and set , , for . Assume no two of the are the same. Suppose and .
- Which of the following statement is not correct?
(A)
(B)
(C)
(D)
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核心觀念
本題考有限樣本空間下的條件機率。對事件 與機率大於 的事件 ,條件機率定義為
題目中三個狀態等可能,因此每個狀態的機率都是 。又因為 彼此不同,事件 恰好對應狀態 。
解題方法
先依 的取值找出條件事件:
因此,已知 時,狀態必為 ;已知 時,狀態則可能是 或 ,兩者條件機率各為 。
選項分析
-
(A) 正確。 在 下, 必然成立:
第 3 題
[2, 3, 4] Suppose there are three possible states of the world which are equally likely, so with . Let be the collection of all subsets of :
.
Let and be random variables, and set , , for . Assume no two of the are the same. Suppose and .
- Which of the following statement is correct?
(A)
(B)
(C)
(D)
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核心觀念
有限樣本空間中,給定事件 的條件期望為
本題要依照 的取值,找出各自對應的狀態,再計算 在那些狀態上的條件平均。
解題方法
當 時,只有狀態 符合,因此
所以
當 時,符合的狀態為 ,因此
兩個狀態的機率相同,故
第 4 題
[2, 3, 4] Suppose there are three possible states of the world which are equally likely, so with . Let be the collection of all subsets of :
.
Let and be random variables, and set , , for . Assume no two of the are the same. Suppose and .
- What is the -field generated by ?
(A)
(B)
(C)
(D)
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核心觀念
由隨機變數 所生成的 -field,記為 ,是能讓 成為可測函數的最小 -field。有限樣本空間下,可先依 的取值把樣本空間分組;每一組稱為一個原子,再由這些原子的聯集組成 。
本題中, 在 取值 ,在 都取值 ,且 。因此分組為 與 。
解題方法
的取值所對應的事件為:
生成的 -field 必須包含這兩個事件,也必須包含它們的補集、彼此的聯集,以及空集合。因此:
第 5 題
- Assume is an Itô process. Which of the following statement is not correct?
(A) Define , then
(B) Assume is strictly positive. Define , then
(C) Assume is strictly positive. Define for a constant , then
(D) Assume is a geometric Brownian motion: , for constants and and a Brownian motion , then
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核心觀念
本題考查 Itô 引理,以及幾何布朗運動在一單位時間內的報酬分配。若 為 Itô 過程,且 ,則
其中 保留布朗運動項的二次變差;若 ,則 。
解題方法
(A) 至 (C) 可直接套用 Itô 引理檢查。對 (D),由幾何布朗運動的解推導 的期望與二階動差,再用「變異數=二階動差減去期望平方」計算。
選項分析
(A) 正確。 依題目慣例將 解讀為 。令 ,則 ,所以
符合選項敘述。
(B) 正確。 令 ,且 ,則 、。由 Itô 引理,
與選項相同。
(C) 正確。 令 ,則 、。因此
兩邊除以 ,得到
第 6 題
- Which of the following statement is not correct?
(A) Assume for a Brownian motion and constants , then
(B) Assume for constants and . Set , then , for constants and .
(C) Let be a Brownian motion. Define , then is a martingale.
(D) Let for a Brownian motion , then is a local martingale.
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核心觀念
本題主要測驗以下概念與工具:
- 伊藤引理 (Itô’s Lemma):對於可微函數 ,
在 Brownian 過程的情形,。
- Ornstein‑Uhlenbeck (OU) 過程:
-
鞅 (Martingale) 與局部鞅 (Local Martingale):
- 若 為鞅,則對任意 有 。
- 若過程的漂移項恆為 0,則為局部鞅。
-
二次變異 (Quadratic Variation):對於 ,
。常見的鞅性結果是
為鞅。
解題方法
對每一個選項直接驗證其敘述是否符合上述理論:
- 利用已知的 OU 解的形式與微分,檢查 (A) 是否正確。
- 對 應用伊藤引理,得到正確的 SDE,再與 (B) 比較。
- 檢查 的期望,判斷是否為鞅。
- 計算 的微分,或等價地使用二次變異的性質,驗證 (D) 是否為局部鞅。
選項逐一分析
(A)
已知
化簡得到
對時間 求微分(使用 Leibniz 法則):
而括號內正好是 ,因此
故 (A) 為 正確 敘述。
(B)
給定 ,設 。
依伊藤引理:
第 7 題
- Your firm is planning to invest in a new electrostatic power generation system that is all equity financed. Hoothoot Inc. is a firm that specializes in this business. Hoothoot has a stock price of 350 million in debt outstanding with a debt beta of 0.03. If the risk-free rate is 2.5%, and the market risk premium is 11%, then your estimate of your cost of capital for electrostatic power generators is close to: ANS:
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本題考驗計算公司的資本成本 (Cost of Capital),特別是股權資本成本 (Cost of Equity) 和加權平均資本成本 (WACC)。由於題目提到該系統是 "all equity financed",我們只需要計算股權資本成本。
首先,我們需要計算股權資本成本 。由於題目提供了股權 Beta 值,我們可以使用資本資產定價模型 (CAPM)。
CAPM 公式為:
其中:
是無風險利率 (risk-free rate)。
是股權 Beta (equity beta)。
是市場風險溢價 (market risk premium)。
第 8 題
- You expect that MIT Enterprise will have earnings per share of $2.8 for the coming year. MIT plans to retain all of its earnings for the next three years. For the subsequent two years, the firm plans on retaining 25% of its earnings. It will then retain only 10% of its earnings from that point forward. Retained earnings will be invested in projects with an expected return of 12% per year. If MIT's equity cost of capital is 9%, then the price of a share of MIT's stock is close to: ANS:
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核心觀念
- 盈餘留存率 (Retention Ratio):公司把盈餘再投資的比例。
- 盈餘再投資報酬率 (Return on Retained Earnings, ROE):留存盈餘投資的預期報酬率,此題為 。
- 股利成長率:,其中 為當期留存率。
- 股利折現模型 (DDM):
其中 為股東要求報酬率 (cost of equity)。 - 永續成長股利公式:在股利開始以固定成長率 成長時,
為第 期末的終值,之後折回現在值。
解題方法
-
計算每期盈餘 (E) 與股利 (D)
- 第1 年 EPS = ,留存率 → 成長率 。
- 第2、3 年同樣以 成長,股利皆為 (全部留存)。
- 第4、5 年留存率 → 成長率 ,股利比例 。
- 第6 年起留存率 → 成長率 ,股利比例 ,之後采用永續成長模型。
-
列出每期 EPS(以 為起點)
- 計算每期股利
第 9 題
- After graduation, you plan to work for Glalie Corp. for 12 years and then start your own business. You expect to save and deposit 19,000 annually for the following 6 years. The first deposit will be made a year from today. In addition, your aunt just gave you a $60,000 graduation gift which you will deposit immediately. If the account earns 8.5% compounded annually, how much will you have when you start your business 12 years from now? ANS:
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核心觀念
- 年金未來值 (Future Value of an Ordinary Annuity):每期在期末存入相同金額,於期末一次性取得的金額。公式
其中 為每期存款、 為每期利率、 為期數。
- 單筆金額的複利成長:一次性投入的金額在 期後的未來值為
- 分段年金:若存款金額在不同時段改變,必須把每段分別算未來值,再相加。
解題方法
-
把所有現金流分為三類
- (A) 立即存入的禮金 $60,000,存滿 12 年。
- (B) 前 6 年每年年末存入 $5,000,存滿 12 年。
- (C) 後 6 年(第 7~12 年)每年年末存入 $19,000,存滿 12 年。
-
計算每類的未來值
設年利率 ,。
- (A) 禮金
- (B) 前 6 年年金
第 1 年的存款要累積 11 年,第 6 年的存款要累積 6 年。
- (C) 後 6 年年金
第 7 年的存款要累積 5 年,第 12 年的存款不需累積。
- 代入數值(四捨五入到最接近的整數)
第 10 題
- Tesla Food Company is considering a new salsa whose data are shown below. The equipment to be used would be depreciated by the straight-line method over its 3-year life and would have a zero salvage value, and no change in net operating working capital would be required. Revenues and other operating costs are expected to be constant over the project's 3-year life. However, this project would compete with other Tesla products and would reduce their pre-tax cash flows. What is the project's NPV? ANS:
| WACC | 11% |
| :------------------------ | :----- |
| Pre-tax cash flow reduction for other products (cannibalization) | 99,000 |
| Annual sales revenues | 20,000 |
| Tax rate | 40% |
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本題考驗計算專案的淨現值 (Net Present Value, NPV)。NPV 的計算需要先確定專案的稅後現金流量,然後將其折現到現在。
步驟 1:計算專案的稅前現金流量 (Pre-tax Cash Flow)。
題目提到 "this project would compete with other Tesla products and would reduce their pre-tax cash flows." 這意味著這個新產品的收入是以犧牲其他產品的收入為代價的。因此,我們應該考慮這個「現金流減少」作為一個成本。
稅前現金流量 = (年收入 - 年營運成本 - 每年稅前現金流減少額)
稅前現金流量 = (20,000 - 44,000。
這 $44,000 是指在考慮了收入、營運成本和產品互相競爭的影響後的稅前利潤(未扣除折舊)。
步驟 2:計算折舊 (Depreciation)。
設備成本 (depreciable basis) = 0 (zero salvage value)
折舊方法 = 直線法 (straight-line method)
每年折舊額 = (成本 - 殘值) / 年限
每年折舊額 = (0) / 3 = $33,000。
步驟 3:計算稅後現金流量 (After-tax Cash Flow)。
稅後現金流量通常是:
稅後利潤 (Net Income) + 折舊 (Depreciation)
或者
稅前現金流量 (Pre-tax Cash Flow) * (1 - 稅率) + 折舊 * 稅率 (Depreciation Tax Shield)
讓我們用後者來計算,因為題目給的是稅前現金流減少額,這更接近於 EBITDA 的概念。
稅前營業利潤 (EBITDA, before cannibalization impact) = 年收入 - 年營運成本 = 20,000 = 50,000 - 44,000。
這個 $44,000 是已經扣除了現金流減少的影響,但未扣除折舊。
稅前利潤 (EBT) = 稅前營業利潤 (EBIT) - 折舊
EBT = 33,000 = $11,000。
稅金 (Tax) = EBT * 稅率 = 4,400。
稅後淨利潤 (Net Income) = EBT - 稅金 = 4,400 = $6,600。
專案的稅後現金流量 (After-tax Cash Flow) = 稅後淨利潤 + 折舊
Cash Flow = 33,000 = $39,600。
這個現金流量是每年(第 1 年、第 2 年、第 3 年)的現金流量。
另一種計算方式:
稅前現金流量 (EBITDA before cannibalization) = 20,000 = 50,000 - 44,000。
這個 33,000。
稅率 = 40%。
稅前利潤 (EBT) = 33,000 = 11,000 * 40% = 11,000 - 6,600。
現金流量 = 稅後淨利潤 + 折舊 = 33,000 = $39,600。
這個計算是正確的。
步驟 4:計算專案的 NPV。
初始投資成本 = $99,000 (發生在第 0 年)。
年現金流量 (CF) =