確定型年金 - 壽險精算(3)


(2016-12-21銀河統計)

第一章 利息理論

教學重點:掌握利息的基礎理論,年金現值、年金終值的定義及計算方法,永續年金、變額年金的現值和終值的計算;熟悉年金的定義及分類方法。

人壽保險是以人的身體和為保險標的的保險。人生的各個不同階段一直都面臨着生、老、病、死的風險,往往需要通過保險得到經濟安全保障。為了在較長時期內平衡繳費水平,人壽保險通常為長期合同。因此,在壽險精算中,必須要考慮資金的投資收益,利息理論便成為壽險精算的基礎。

第二節、年金分析

本節概要:年金現值、終值的定義及計算方法,以及各種年金現值和終值在線計算表

年金是收付款的一種方式,它是指在一個相等的時間間隔進行的一系列固定數額收付款方式。如向銀行一次性貸款后在今后的若干年內等額還款,以分期付款方式購買大宗商品等。

一、終值和現值

貨幣是有時間價值的,在不同時期,相同貨幣額的價值是不同的。為了體現貨幣的時間價值,這里引入終值和現值的概念。終值是現在時期貨幣值在未來時期的價值,現值是未來時期貨幣值在現在時期的價值。

由(1-11)和(1-15)可知,1單位貨幣在t年的終值為:\(a(t)=(1+i)^t\);未來\(t\)年1單位貨幣的現值為:

\[v(t)=\frac{1}{(1+i)^{^t}}\tag{1-27} \]

令,

\[v=\frac{1}{1+i}\tag{1-27a} \]

則,

\[v(t)=v^t\tag{1-28} \]

我們稱\(v\)為折現因子(或貼現因子),\(v^t\)稱為折現函數(或貼現函數)。由(1-14),\(d=\frac{i}{1+i}\)可知貼現率與折現因子的關系是:

\[v=1-d\tag{1-29} \]

二、基本年金的現值和終值

1、定額年金的現值和終值

I、期初付\(n\)年定額年金的現值和終值

設每年年初定期付給1元,給付時間為n年,用\(\ddot{a}_{_n}\)表示該年金的現值,\(\ddot{s}_{_n}\)表示該年金的終值,則期初付\(n\)年定期年金的現值為:

\[\ddot{a}_{_n}=1+v+v^{^2}+\dots+v^{^{n-1}}=\frac{1-v^{^n}}{1-v}=\frac{1-v^{^n}}{d}\tag{1-30} \]

期初付\(n\)年定期年金的終值為:

\[\ddot{s}_{_n}=(1+i)+(1+i)^{^2}+\dots+(1+i)^{^n}=\frac{(1+i)^{^n}-1}{d}\tag{1-31} \]

由式(1-27)可得期初付年金的現值和終值的關系為:

\[\ddot{s}_{_n}=\ddot{a}_{_n}\times(1+i)^{^n}\tag{1-32} \]

通常,\(\ddot{a}_{_n}\)\(\ddot{s}_{_n}\)符號不必標出計算所依據的利率,但在有些時候為避免引起混亂,可寫成\(\ddot{a}_{_{n|i}}\)\(\ddot{s}_{_{n|i}}\)的形式。

【例1.10】某人從銀行貸款20萬元用於購買住房,貸款年利率為5%,還款期為30年。如果從第一年開始每年等額還款,求每年還款數額。

解:設每年還款數額為\(X\),由於貸款額和還款數額在零時刻的現值是相等的,即,

\[200000=X\times\ddot{a}_{_{30}}\Leftrightarrow X=\frac{200000}{\ddot{a}_{_{30}}}=\frac{200000}{16.14107358}=12390.75(元) \]

其中,

\[\ddot{a}_{_{30}}=1+v+v^{^2}+\dots+v^{^{29}}=\frac{1-v^{^{30}}}{1-v}=[1-\frac{1}{(1+i)^{^{30}}}]\div{(1-\frac{1}{1+i})}=16.14107358 \]

實例代碼(例1.10):

webTJ.clear();//清空輸出
var m = 200000;//銀行貸款額
var i = 0.05;//年利息率
var t = 30;//還款期
var a = webActuary.getIFA(t,i,0);//單位元期初年金現值
webTJ.display("期初年金現值:"+a+"元",0);
var v = webTJ.getDecimal(m/a,2);//每年還款數額
webTJ.display("每年還款數額:"+v+"元",0);

【例1.11】某人用2000元一次性購買了15年確定年金,年利率為6%。如果第一次領取年金從購買時開始,試計算每年可以領取的數額。

解:設每年領取數額為\(X\),由於購買額和領取數額在零時刻的現值相等,即,

\[2000=X\times\ddot{a}_{_{15}}\Leftrightarrow X=\frac{2000}{\ddot{a}_{_{15}}}=194.27(元) \]

實例代碼(例1.11):

webTJ.clear();//清空輸出
var m = 2000;//投資額
var i = 0.06;//年利息率
var t = 15;//投資期
var a = webActuary.getIFA(t,i,0);//單位元期初年金現值
webTJ.display("期初年金現值:"+a+"元",0);
var v = webTJ.getDecimal(m/a,2);//每年還款數額
webTJ.display("每年領取數額:"+v+"元",0);

II、期末付\(n\)年定額年金的現值和終值

設每年年末定期付給1元,給付時間為\(n\)年,用\(a_n\)表示該年金的現值,\(s_n\)表示該年金的終值。則,期末付\(n\)年定期年金的現值為:

\[a_n=v+v^2+\dots+v^n=\frac{1-v^{^n}}{i}\tag{1-33} \]

期末付\(n\)年定期年金的終值為:

\[s_n=1+(1+i)+(1+i)^2+\dots+(1+i)^{n-1}=\frac{(1+i)^{^n}-1}{i}\tag{1-34} \]

期末付年金的現值和終值的關系為:

\[s_n=a_n\times(1+i)^n\tag{1-35} \]

期初付年金現值與期末付年金現值的關系為:

\[\ddot{a}_n=(1+i)\times a_n\tag{1-36} \]

期初付年金終值與期末付年金終值的關系為:

\[\ddot{s}_n=(1+i)\times s_n\tag{1-37} \]

【例1.12】某人從銀行貸款20萬元用於購買住房,貸款年利率為5%,還款期為30年。如果從第二年開始每年等額還款,求每年還款數額。
解:設每年還款數額為\(X\),由於貸款額和還款數額在零時刻的現值是相等的,即,

\[200000=X\times a_{_{30}}\Leftrightarrow X=\frac{200000}{a_{_{30}}}=\frac{200000}{15.372451}=13010.29(元) \]

實例代碼(例1.12):

webTJ.clear();//清空輸出
var m = 200000;//銀行貸款額
var i = 0.05;//年利息率
var t = 30;//還款期
var a = webActuary.getIFA(t,i,1);//單位元期末年金現值
webTJ.display("期末年金現值:"+a+"元",0);
var v = webTJ.getDecimal(m/a,2);//每年還款數額
webTJ.display("每年還款數額:"+v+"元",0);

【例1.13】計算年利率為6%條件下,每年年末投資1000元,投資10年的現值及累積值(終值)。

解:

現值(開始時價值)=\(1000\times a_{_{10|0.05}}=1000\times 7.360087\approx7360.09(元)\)

終值(結束時價值)=\(1000\times s_{_{10|0.05}}=1000\times 13.180795\approx13180.80(元)\)

實例代碼(例1.13):

webTJ.clear();
var m = 1000;//每年年末投資額
var i = 0.06;//年利息率
var t = 10;//投資期
var a = webActuary.getIFA(t,i,1);//單位元期末年金現值
webTJ.display("期末年金現值:"+a+"元",0);
var v = webTJ.getDecimal(m*a,2);//現值(開始時價值)
webTJ.display("現值(開始時價值):"+v+"元",0);
var a1 = webActuary.getIFS(t,i,1);//單位元期末年金終值
webTJ.display("期末年金終值:"+a1+"元",0);
var v1 = webTJ.getDecimal(m*a1,2);//終值(結束時價值)
webTJ.display("終值(結束時價值):"+v1+"元",0);

【例1.14】通過零存整取方式在一年后獲得10000元,月復利為0.5%。每月存款多少?

解:設每月存款為\(D\),則,

\[D\times s_{_{12|0.005}}=10000\Leftrightarrow D=\frac{10000}{12.335562}\approx810.66(元) \]

實例代碼(例1.14):

webTJ.clear();
var m = 10000;//零存整取本利和
var i = 0.005;//月利息率
var t = 12;//投資期(月)
var s = webActuary.getIFS(t,i,1);//單位元期末年金終值
webTJ.display("期末年金現值:"+s+"元",0);
var v = webTJ.getDecimal(m/s,2);//每月存款數額
webTJ.display("每月存款數額:"+v+"元",0);

【例1.15】在銀行存入20000元,計划4年支取完,每半年支取一次,年利率為7%。計算每次支取額度。

解:設每次支取額度\(R\),則,

\[R\times a_{_{8|0.035}}=20000\Leftrightarrow R=\frac{20000}{a_{_{8|0.0035}}}=2909.53(元) \]

實例代碼(例1.15):

webTJ.clear();
var m = 20000;//零銀行存款額
var i = 0.035;//半年利息率
var t = 8;//投資期(半年)
var a = webActuary.getIFA(t,i,1);//單位元期末年金現值
webTJ.display("期末年金現值:"+a+"元",0);
var v = webTJ.getDecimal(m/a,2);//每次支取額
webTJ.display("每次支取額:"+v+"元",0);

【例1.16】已知年利率為8%,向銀行貸款10000元,期限為5年,計算下面三種還款方式中利息額度。

a. 第五年一次還清;
b. 每年年末支付貸款利息,第五年年末歸還本金;
c. 貸款每年均衡償還(即采用年金方式)。

解:

a. 本利和 = \(10000\times(1+0.08)^5=14693.28(元)\),其中利息額為4693.28元。

b. 每年年末支付利息800元,5年共支付4000元。

c. 設每年償還R元,\(R=\frac{10000}{a_{_{5|0.08}}}=2504.56(元)\),5年共還款\(2504.56\times5=12522.80(元)\),其中利息額為2522.80元。

實例代碼(例1.16):

webTJ.clear();
var m = 10000;//銀行貸款
var i = 0.08;//年利息率
var t = 5;//投資期(半年)
var v = webActuary.getFL(m,t,i);//5年本利和
webTJ.display("5年本利和:"+v+"元,其中利息額為:"+(v-m)+"元",0);
webTJ.display("每年年末支付利息800元,5年共支付4000元",0);
var a = webActuary.getIFA(t,i,1);//單位元期末年金現值
var v1 = webTJ.getDecimal(m/a,2);//每年償還額    
webTJ.display("每年償還額:"+v1+"元"+"5年共還款額:"+v1*t+"元"+"其中利息額為:"+webTJ.getDecimal((v1*t-m),2)+"元",0);

2、延期付定額年金的現值和終值

I、期初付延期m年的n年定額年金的現值和終值

設每年年初定期付給1元,於\(m\)年年初開始給付,共付\(n\)年,用\(_{_m}\ddot{a}_{_n}\)表示該年金的現值,\(_{_m}\ddot{s}_{_n}\)表示該年金的終值,則:

\[_{_m}\ddot{a}_{_n}=v^m+v^{m+1}+\dots+v^{m+n-1}=v^m\times\ddot{a}_{_n}=\ddot{a}_{_{n+m}}-\ddot{a}_{_m}\tag{1-38} \]

公式(1-38)中,令,

\[\begin{eqnarray*} _{_m}\ddot{a}_{_n}&=&v^m+v^{m+1}+\dots+v^{m+n-1}+\ddot{a}_{_m}-\ddot{a}_{_m}\\&=&(1+v+v^{^2}+\dots+v^{^{m-1}})+(v^m+v^{m+1}+\dots+v^{m+n-1})-\ddot{a}_{_m}\\&=&\ddot{a}_{_{n+m}}-\ddot{a}_{_m}\qquad(證畢) \end{eqnarray*}\]

\[_{_m}\ddot{s}_{_n}=\ddot{s}_{_n}=\frac{(1+i)^{^n}-1}{d}\tag{1-38a} \]

II、期末付延期m年的n年定額年金的現值和終值

設每年年末定期付給1元,於\(m\)年年末開始給付,共付\(n\)年,用\(_{_m}a_{_n}\)表示該年金的現值,\(_{_m}s_{_n}\)表示該年金的終值,則:

\[_{_m}a_{_n}=v^{^m}\times a_{_n}=a_{_{m+n}}-a_{_m}\tag{1-39} \]

\[_{_m}s_{_n}=\frac{(1+i)^{^n}-1}{i}\tag{1-39a} \]

【例1.17】某人貸款50000元購買汽車,從貸款后第九個月開始用5年的時間每月還款,年利為6%,求每月還款額。

解:月利率為,\((1+j)^{12}=1.06\Leftrightarrow j=0.004868\),再設每月還款額為\(X\),銀行收付款一般為期末支付,第九個月開始還款意味延期8個月。則有,

\(_{_8}{a}_{_{50}}\times X=42.5975\times X=50000\),解得,\(X=1173.78(元)\)

實例代碼(例1.17):

webTJ.clear();
var s = 50000;//銀行貸款
var i = 0.06;//年利息率
var t = 50;//投資期(月)
var m = 8;//延期(月)
var j = Math.pow(1.06,1/12)-1;//月利息率
webTJ.display("月利息率:"+j,0);
var a = webActuary.getMIFA(t,j,m,1);//單位元期末延期年金現值
var v = webTJ.getDecimal(s/a,2);//每月還款額    
webTJ.display("每月還款額:"+v+"元",0);

III、任意時刻年金值經驗公式

a. 將現值向前折現m年

\[v^{^m}\times\ddot{a}_{_n}=\ddot{a}_{_{m+n}}-\ddot{a}_{_m}\tag{1-40aa} \]

\[v^{^m}\times a_{_n}=a_{_{m+n}}-a_{_m}\tag{1-40ab} \]

b. 將現值向后積累m年

\[\ddot{a}_{_n}\times{(1+i)}^{^m}=v^{^{m-n}}\times\ddot{s}_{_n}=\ddot{s}_{_m}+\ddot{a}_{_{m+n}}\tag{1-40ba} \]

\[{a}_{_n}\times{(1+i)}^{^m}=v^{^{m-n}}\times{s}_{_n}=\ddot{s}_{_m}+{a}_{_{m+n}}\tag{1-40bb} \]

證明:

\[\ddot{a}_{_n}\times{(1+i)}^{^m}=\frac{1-v^{^n}}{d}\times{(1+i)}^{^m}=\frac{{(1+i)}^{^m}-v^{^{n-m}}}{d}=\frac{{(1+i)}^{^n}-1}{{(1+i)}^{^{n-m}}\times{d}}=v^{^{n-m}}\times\ddot{s}_{_n} \]

又,

\[\ddot{a}_{_n}\times{(1+i)}^{^m}=\frac{{(1+i)}^{^m}-v^{^{n-m}}}{d}=\frac{{(1+i)}^{^m}-1+1-v^{^{n-m}}}{d}=\ddot{s}_{_m}+\ddot{a}_{_{n-m}}\qquad(證畢) \]

c. 將終值向前折現m年

\[v^{^m}\times\ddot{s}_{_n}=\ddot{s}_{_{n-m}}+\ddot{a}_{_m}\tag{1-40ca} \]

\[v^{^m}\times{s}_{_n}={s}_{_{n-m}}+{a}_{_m}\tag{1-40cb} \]

d. 將終值向前折現m年

\[\ddot{s}_{_n}\times{(1+i)}^{^m}=\ddot{s}_{_{n+m}}-\ddot{s}_{_n}\tag{1-40da} \]

\[{s}_{_n}\times{(1+i)}^{^m}={s}_{_{n+m}}-{s}_{_n}\tag{1-40db} \]

3、遞增型n年期年金的現值和終值

I、期初付遞增型n年期年金的現值和終值

設第一年年初付給1元,以后每年年初增加1元,共付\(n\)年,用\((I\ddot{a})_{_n}\)表示該年金的現值,\((I\ddot{s})_{_n}\)表示該年金的終值,則:

\[(I\ddot{a})_{_n}=1+2v+3v^2+\dots+nv^{n-1}=\frac{\ddot{a}_{_n}-nv^n}{d}\tag{1-41} \]

\[(I\ddot{s})_{_n}=(I\ddot{a})_{_n}\times(1+i)^n=\frac{\ddot{s}_{_n}-n}{d}\tag{1-42} \]

II、期末付遞增型n年期年金的現值和終值

設第一年年末付給1元,以后每年年末增加1元,共付\(n\)年,用\((Ia)_{_n}\)表示該年金的現值,\((Is)_{_n}\)表示該年金的終值,則:

\[(Ia)_{_n}=v+2v^2+3v^3+\dots+nv^n=\frac{\ddot{a}_{_n}-nv^n}{i}\tag{1-43} \]

\[(Is)_{_n}=(Ia)_{_n}\times(1+i)^n=\frac{\ddot{s}_{_n}-n}{i}\tag{1-44} \]

【例1.18】某年金第一年末收付1000元,以后每隔一年收付額比前一年增加100元,共收付10年、年利為5%,求第10年年末的終值。

解:這一變額年金可以分解為每年900元的10年定額年金和100元的10年等差遞增年金之和。即,

\[900s_{_{10}}+100(Is)_{_{10}}=900\times12.5779+100\times64.13574=17733.6776(元) \]

實例代碼(例1.18):

webTJ.clear();
var m1 = 900;
var m2 = 100;
var i = 0.05;
var t = 10;
var s = webActuary.getIFS(t,i,1);
webTJ.display("單位元期末定額年金終值:"+s,0);
var Is = webActuary.getIIFS(t,i,1);
webTJ.display("單位元期末等差遞增年金終值:"+Is,0);
var v = m1*s+m2*Is;
webTJ.display("終值:"+v,0);

4、遞減型n年期年金的現值和終值

I、期初付遞減型n年期年金的現值和終值

設第一年年初付給\(n\)元,以后每年減少1元,共付\(n\)年,用\((D\ddot{a})_{_n}\)表示該年金的現值,\((D\ddot{s})_{_n}\)表示該年金的終值,則:

\[(D\ddot{a})_{_n}=n+(n-1)v+(n-2)v^2+\dots+v^{n-1}=\frac{n-a_{_n}}{d}\tag{1-45} \]

\[(D\ddot{s})_{_n}=(D\ddot{a})_{_n}\times(1+i)^n=\frac{n(1+i)^n-s_{_n}}{d}\tag{1-46} \]

II、期末付遞減型n年期年金的現值和終值

設第一年年末付給\(n\)元,以后每年遞減1元,共付\(n\)年,用\((Da)_{_n}\)表示該年金的現值,\((Ds)_{_n}\)表示該年金的終值,則:

\[(Da)_{_n}=nv+(n-1)v^2+(n-2)v^3+\dots+v^n=\frac{n-a_{_n}}{i}\tag{1-47} \]

\[(Ds)_{_n}=(Da)_{_n}\times(1+i)^n=\frac{n(1+i)^n-s_{_n}}{i}\tag{1-48} \]

【例1.19】某人從銀行貸款50萬元購買住房,年利為5%,貸款期限20年。

a、采用期末遞減還款方式,求第一年末還款額和每年遞減額;
b、第一個月及每月遞減額;
c、該人預計5年內每年還款10萬元,然后采用遞減還款方式,求第六年末還款額和以后每年遞減額。

解:
a、每年遞減額為\(X\)\(X\times(Da)_{_{20|0.05}}=150.7558\times{X}=500000\),解得,\(X=3316.62(元)\)
    第一年末還款額為\(3316.62\times20=66332.4(元)\)
    還款總額為\((20+19+\dots+1)\times3316.62=696490.2(元)\)

b、月利率為\((1+j)^{12}=1.05\Leftrightarrow j=0.004074124\),每月遞減額為\(X\),則有:
    \(X\times(Da)_{_{240|0.004074124}}=500000\),解得,\(X=23.4(元)\)
    第一月末還款額為\(23.4\times240=5616(元)\)
    還款總額為\((240+239+\dots+1)\times23.4=676728(元)\)

c、設第六年開始每年遞減額為\(X\)。該問題可分解為5年等額年金和15年延期遞減年金之和。即,
    \(100000\times a_{_{5|0.05}}+X\times V^5\times(Da)_{_{15|0.05}}=500000\),解得,\(X=926.1(元)\)
    第六年末還款額為\(926.1\times15=13891.5(元)\)
    還款總額為\(5\times100000+(15+14+\dots+1)\times926.1=611132(元)\)

實例代碼(例1.19):

webTJ.clear();
var m = 500000;
var i = 0.05;
var t = 20;
var Ds = webActuary.getDIFA(t,i,1);
webTJ.display("問題a、單位元期末等差遞減年金終值:"+Ds,0);
var X = m/Ds;
webTJ.display("問題a、每年遞減額:"+X,0);
var M = t*X;
webTJ.display("問題a、第一年末還款額:"+M,0);
var S = (t*(t+1)/2)*X;
webTJ.display("問題a、還款總額:"+S,0);
var j = Math.pow(1+i,1/12)-1;
webTJ.display("問題b、月利率:"+j,0);
var t1 = 240;
Ds = webActuary.getDIFA(t1,j,1);
webTJ.display("問題b、單位元期末等差遞減年金終值:"+Ds,0);
X = m/Ds;
webTJ.display("問題b、每月遞減額:"+X,0);
M = t1*X;
webTJ.display("問題b、第一月末還款額:"+M,0);
S = (t1*(t1+1)/2)*X;
webTJ.display("問題b、還款總額:"+S,0);
var R = 100000;
var t2 = 5;
var t3 = 15; 
var v=1/(1+i); 
var V = Math.pow(v,t2);  
var a = webActuary.getIFA(t2,i,1);
Ds = webActuary.getDIFA(t3,i,1);
X = (m-R*a)/(V*Ds);
webTJ.display("問題c、第六年開始每年遞減額:"+X,0);
M = t2*X;
webTJ.display("問題c、第六年末還款額:"+M,0);
S = R*t2+(t3*(t3+1)/2)*X;
webTJ.display("問題c、還款總額:"+S,0);

5、等比遞增(減)型n年期年金的現值和終值

I、期初付等比遞增(減)型n年期年金的現值和終值

設第一年年初付給1元,以后每年收付額遞增(減)\(j\)比例,共付\(n\)年,用\((P\ddot{a})_{_n}\)表示該年金的現值,\((P\ddot{s})_{_n}\)表示該年金的終值,則:

\[(P\ddot{a})_{_n}=1+(1+j)v+(1+j)^2v^2+\dots+(1+j)^{n-1}v^{n-1} \]

\(u=(1+j)v\)

\[(P\ddot{a})_{_n}=1+u+u^2+\dots+u^{n-1}=\frac{1-u^n}{1-u}=\frac{1-(1+j)^nv^n}{1-(1+j)v}\tag{1-48a} \]

\[(P\ddot{s})_{_n}=(1+i)^n\times(P\ddot{a})_{_n}\tag{1-48b} \]

II、期末付等比遞增(減)型n年期年金的現值和終值

設第一年年末付給1元,以后以后每年收付額遞增(減)\(j\)比例,共付\(n\)年,用\((Pa)_{_n}\)表示該年金的現值,\((Ps)_{_n}\)表示該年金的終值,則:

\[(Pa)_{_n}=(1+j)v+(1+j)^2v^2+\dots+(1+j)^{n}v^{n} \]

\(u=(1+j)v\)

\[(Pa)_{_n}=u+u^2+\dots+u^{n}=\frac{(1-u^n)\times u}{1-u}=\frac{1-(1+j)^nv^n}{(i-j)\div(1+j)}\tag{1-48c} \]

\[(Ps)_{_n}=(1+i)^n\times(Pa)_{_n}\tag{1-48d} \]

【例1.20】某人從20歲開始購買養老保險,其保險賬戶擬以個人工資8%記入。如果當年工資為6000元,工資年增長率為2%,個人賬戶累積利率為4%。

a、計算他在退休時個人賬戶累積額;
b、如果累積利率前10年內為4%,退休前10年內為2%,中間20年為3%,計算退休時個人賬戶累積額。

解:

a、個人賬戶在20歲時的現值,

\[6000\times0.08\times(P\ddot{a})_{_{40}}=6000\times0.08\times\frac{1-1.02^{_{40}}v^{_{40}}}{1-1.02v}=480\times28.0846555=13480.63(元) \]

個人賬戶在60歲時的累積額,

\[(P\ddot{s})_{_{40}}=(1+i)^{_{40}}\times(P\ddot{a})_{_{40}}=1.04^{_{40}}\times13480.63=64720.78(元) \]

b、20-29歲期間,個人賬戶在20歲的現值為:

\[480\times\frac{1-(1.02\div1.04)^{_{10}}}{1-1.02\div1.04}=4405.216554 \]

    30-49歲期間,個人賬戶在20歲的現值為:

\[480\times1.02^{10}\times\frac{1-(1.02\div1.03)^{_{20}}}{1-1.03\div1.04}\times(\frac{1}{1.04})^{10}=7217.296894 \]

    50-59歲期間,個人賬戶在20歲的現值為:

\[480\times1.02^{30}\times10\times(\frac{1}{1.04})^{10}\times(\frac{1}{1.03})^{20}=3252.134534 \]

    最后,個人賬戶在60歲的累積值為:

\[(4405.216554+7217.296894+3252.134534)\times1.04^{10}\times1.03^{20}\times1.02^{10}=48475.95(元) \]

實例代碼(例1.20):

webTJ.clear();
var m = 6000;
var i = 0.04;
var j = 0.02;
var p = 0.08;
var t = 40;
var a = webActuary.getRIFA(t,i,j,0);
webTJ.display("單位元期初付等比遞增型年金現值:"+a,0);
var w = m*p*webActuary.getRIFA(t,i,j,0);
webTJ.display("問題a、個人賬戶在20歲時的現值:"+w,0);
var s = m*p*webActuary.getRIFS(t,i,j,0);
webTJ.display("問題a、個人賬戶在60歲時的累積額:"+s,0);
var a1 = m*p*webActuary.getRIFA(10,0.04,j,0); 
webTJ.display("問題b、20-29歲期間,個人賬戶在20歲的現值為:"+a1,0);
var a2 = m*p*Math.pow(1.02,10)*webActuary.getRIFA(20,0.03,j,0)*Math.pow(1/1.04,10); 
webTJ.display("問題b、30-49歲期間,個人賬戶在20歲的現值為:"+a2,0);
var a3 = m*p*Math.pow(1.02,30)*10*Math.pow(1/1.04,10)*Math.pow(1/1.03,20); 
webTJ.display("問題b、50-59歲期間,個人賬戶在20歲的現值為:"+a3,0);
var s1 = (a1+a2+a3)*Math.pow(1.04,10)*Math.pow(1.03,20)*Math.pow(1.02,10); 
webTJ.display("問題b、個人賬戶在60歲的累積值為:"+s1,0);

三、一般年金的現值和終值

當支付周期和利息周期不一致時,如利息率為年利息率、年金按月結轉,這時的年金稱為一般年金。

1、一年支付m次的n年年金

I、期初付年金

設一年支付\(m\)次,每年期初支付\(\frac{1}{m}\),期限為\(n\)年,年利率為\(i\)。記\(\ddot{a}_n^{(m)}\)為該年金現值,\(\ddot{s}_n^{(m)}\)為該年金終值,則:

\[\ddot{a}_n^{(m)}=\frac{1}{m}+\frac{1}{m}v^{^{\frac{1}{m}}}+\frac{1}{m}v^{^{\frac{2}{m}}}+\dots+\frac{1}{m}v^{^{\frac{(n-1)+(m-1)}{m}}}=\frac{1-v^n}{m(1-v^{^{\frac{1}{m}}})}=\frac{1-v^n}{d^{(m)}}\tag{1-49} \]

\[\ddot{s}_n^{(m)}=(1+i)^n\times \ddot{a}_n^{(m)}=\frac{(1+i)^n-1}{d^{(m)}}\tag{1-50} \]

一般年金與基本年金的關系為:

\[\ddot{a}_n^{(m)}=\frac{1-v^n}{d^{(m)}}=\frac{d}{d^{(m)}}\times\frac{1-v^n}{d}=\frac{d}{d^{(m)}}\ddot{a}_n\tag{1-51} \]

\[\ddot{s}_n^{(m)}=\frac{d}{d^{(m)}}\times\frac{(1-i)^n-1}{d}=\frac{d}{d^{(m)}}\ddot{s}_n\tag{1-52} \]

II、期末付年金

設一年支付\(m\)次,每年期末支付\(\frac{1}{m}\),期限為\(n\)年,年利率為\(i\)。記\(a_n^{(m)}\)為該年金現值,\(s_n^{(m)}\)為該年金終值,則:

\[a_n^{(m)}=\frac{1}{m}v^{^{\frac{1}{m}}}+\frac{1}{m}v^{^{\frac{2}{m}}}+\dots+\frac{1}{m}v^{^{\frac{n+m}{m}}}=\frac{(1-v^n)}{m[(1+i)^{\frac{1}{m}}-1]}=\frac{1-v^n}{i^{(m)}}\tag{1-53} \]

\[s_n^{(m)}=(1+i)^n\times a_n^{(m)}=\frac{(1+i)^n-1}{i^{(m)}}\tag{1-54} \]

一般年金與基本年金的關系為:

\[a_n^{(m)}=\frac{1-v^n}{i^{(m)}}=\frac{i}{i^{(m)}}\frac{1-v^n}{i}=\frac{i}{i^{(m)}}a_n\tag{1-55} \]

\[s_n^{(m)}=\frac{i}{i^{(m)}}\times\frac{(1+i)^n-1}{i}=\frac{i}{i^{(m)}}s_n\tag{1-56} \]

【例1.20a】某人計划在30歲時每年年初存入6000元建立個人賬戶,年利率為2%。該人60歲退休,問在20年內,

a、每年可領取多少錢?
b、每月可領取多少錢(利息周期和支付周期不一致)?

解:

a、每年領取額為X,\(6000\times\ddot{s}_{30|0.02}=X\times\ddot{a}_{20|0.02}\),解得\(X=14886.06\)(元/年)

b、解法一,首先計算實際利息率。\((1+j)^12=1.02\Leftrightarrow j=0.001651581\) ,每月領取額為\(X\),則有,\(6000\times\ddot{s}_{30|0.02}=X\times\ddot{a}_{240|0.001651581}\Leftrightarrow X=1251.80\)(元/月)

    解法二,\(6000\times\ddot{s}_{30|0.02}=12\times X\times\ddot{a}_{20|0.02}^{(12)}\Leftrightarrow X=1251.80\)(元/月)

實例代碼(例1.20a):

webTJ.clear();
var A1=webActuary.getIFA(20,0.02,0); //期初付年金現值
var A2=webActuary.getGIFA(20,12,0.02,0); //期初多次付年金現值
var S = webActuary.getIFS(30,0.02,0); //期初年金終值
var C1 = (6000*S)/A1; //每年領取錢數
var C2 = (6000*S)/(12*A2); //每月領取錢數
webTJ.display("每年領取錢數:"+C1,0);
webTJ.display("每月領取錢數:"+C2,0);

【例1.21】某人計划在30歲時每月月初存入500元建立個人賬戶,年利率為2%。該人60歲退休,問在20年內,

a、每年可領取多少錢?
b、每月可領取多少錢?

解:

a、每年領取額為\(X\)\(500\times\ddot{s}_{360|0.001651581}=X\times\ddot{a}_{20|0.02}\Leftrightarrow X=14751.80\)(元/年)
b、每月領取額為\(X\)\(500\times\ddot{s}_{360|0.001651581}=X\times\ddot{a}_{240|0.001651581}\Leftrightarrow X=1240.51\)(元/月)

實例代碼(例1.21):

webTJ.clear();
var A1=webActuary.getIFA(20,0.02,0); //期初付年金年度現值
var A2=webActuary.getIFA(240,0.001651581,0); //期初付年金月度現值
var S = webActuary.getIFS(360,0.0016515812,0); //期初年金月度終值
var C1 = (500*S)/A1; //每年領取錢數
var C2 = (500*S)/A2; //每月領取錢數
webTJ.display("每年領取錢數:"+C1,0);
webTJ.display("每月領取錢數:"+C2,0);

2、一年結轉k次的年金

I、期初付年金

設一年結轉\(k\)次利息,每次利息結轉周期的實際利息率為\(j\),每年年初支付1元,共支付\(n\)年。

\(\ddot{a}_n(k)\)為該年金現值,\(\ddot{s}_n(k)\)為該年金終值,則:

\[\ddot{a}_n(k)=1+v^k+v^{2k}+\dots+v^{(n-1)k}=\frac{1-v^{kn}}{1-v^k}=\frac{a_{_{kn}}}{a_k}\tag{1-57} \]

\[\ddot{s}_n(k)=(1+i)^{kn}\times\ddot{a}_n(k)=\frac{(1+i)^{kn}-1}{1-v^k}=\frac{s_{_{kn}}}{a_k}\tag{1-58} \]

II、期末付年金

設一年結轉\(k\)次利息,每次利息結轉周期的實際利息率為\(j\),每年年末支付1元,共支付\(n\)年。

\(a_n(k)\)為該年金現值,\(s_n(k)\)為該年金終值,則:

\[a_n(k)=v^k+v^{2k}+\dots+v^{nk}=\frac{v^k(1-v^{kn})}{1-v^k}=\frac{a_{_{kn}}}{s_k}\tag{1-59} \]

\[s_n(k)=(1+i)^{kn}\times a_n(k)=\frac{v^k[(1+i)^{kn}-1]}{1-v^k}=\frac{s_{_{kn}}}{s_k}\tag{1-60} \]

【例1.22】某人向銀行貸款20000元,年利率5%,期限為10年。約定每年年初還款,每年結轉4次利息,求每年還款額。

解、 \((1+j)^4=1.05\Leftrightarrow j=0.012272234\)

    \(X\times\ddot{a}_{10|0.012272234}(4)=20000\Leftrightarrow X\times\frac{\ddot{a}_{4|0.012272234}}{\ddot{a}_{40|0.012272234}}=2467\)(元/年)

實例代碼(例1.22):

webTJ.clear();
var A=webActuary.getKIFA(10,4,0.012272243,0); //期初每年4次付年金現值
webTJ.display("每每年還款額:"+20000/A,0);

四、連續年金的現值和終值

支付頻率無限大(即連續支付,在一般年金中,令\(m\rightarrow\infty\))的年金稱為連續年金。設連續支付\(n\)個計息期,每個計息期的支付額為1的年金現值為\(\bar{a}_n\),終值為\(\bar{s}_n\),則:

\[\bar{a}_n=\lim_{m\to\infty}\ddot{a}_n^{(m)}=\frac{1-v^n}{d^{(m)}}=\frac{1-v^n}{\delta}\tag{1-61} \]

\[\bar{s}_n=\lim_{m\to\infty}\ddot{s}_n^{(m)}=\frac{(1+i)^n-1}{d^{(m)}}=\frac{(1+i)^n-1}{\delta}\tag{1-62} \]

五、永續年金的現值

支付次數沒有限制,永遠持續的年金稱為永續年金。如股票中不能贖回的優先股,其固定紅利的付給就是永續年金的形式。由於支付沒有終點時刻,永續年金的終值不存在。當\(n\rightarrow\infty\)時,每年支付1元的永續年金現值為:

\[\ddot{a}_{\infty}=\lim_{m\to\infty}\ddot{a}_n=\lim_{m\to\infty}\frac{1-v^n}{d}=\frac{1}{d}\tag{1-63} \]

\[a_{\infty}=\lim_{m\to\infty}a_n=\lim_{m\to\infty}\frac{1-v^n}{i}=\frac{1}{i}\tag{1-64} \]

\[\ddot{a}_{\infty}^{(m)}=\lim_{m\to\infty}\ddot{a}_n^{(m)}=\lim_{m\to\infty}\frac{1-v^n}{d^{(m)}}=\frac{1}{d^{(m)}}\tag{1-65} \]

\[a_{\infty}^{(m)}=\lim_{m\to\infty}a_n^{(m)}=\lim_{m\to\infty}\frac{1-v^n}{i^{(m)}}=\frac{1}{i^{(m)}}\tag{1-66} \]

六、確定年金類函數索引和計算表

基本年金現值

函數:webActuary.getIFA(t,p,k);
公式:(1-30) - 期初、(1-33) - 期末
參數:t - 給付時間;p - 利率;k - 期初k = 0、期末k = 1

基本年金終值

函數:webActuary.getIFS(t,p,k);
公式:(1-31) - 期初、(1-34) - 期末
參數:t - 給付時間;p - 利率;k - 期初k = 0、期末k = 1

基本年金計算表(確定型年金計算表I)
金額    利率    期限    期初期末  

注:設置參數后,點擊“運 行”按鈕,獲得1到指定期限現值和終值。

延期付年金現值

函數:webActuary.getMIFA(t,p,m,k);
公式:(1-38) - 期初、(1-39) - 期末
參數:t - 給付時間;p - 利率;m - 延期;k - 期初k = 0、期末k = 1

延期付年金終值

函數:webActuary.getMIFS(t,p,m,k);
公式:(1-38a) - 期初、(1-39a) - 期末
參數:t - 給付時間;p - 利率;m - 延期;k - 期初k = 0、期末k = 1

延期年金計算表(確定型年金計算表II)
金額    利率    期限    延期    期初期末  

注:設置參數后,點擊“運 行”按鈕,獲得1到指定期限現值和終值。

遞增型年金現值

函數:webActuary.getIIFA(t,p,k);
公式:(1-41) - 期初、(1-43) - 期末
參數:t - 給付時間;p - 利率;k - 期初k = 0、期末k = 1

遞增型年金終值

函數:webActuary.getIIFS(t,p,k);
公式:(1-42) - 期初、(1-44) - 期末
參數:t - 給付時間;p - 利率;k - 期初k = 0、期末k = 1

遞增型年金計算表(確定型年金計算表III)
金額    利率    期限    期初期末  

注:設置參數后,點擊“運 行”按鈕,獲得1到指定期限現值和終值。

遞減型年金現值

函數:webActuary.getDIFA(t,p,k);
公式:(1-45) - 期初、(1-47) - 期末
參數:t - 給付時間;p - 利率;k - 期初k = 0、期末k = 1

遞減型年金終值

函數:webActuary.getDIFS(t,p,k);
公式:(1-46) - 期初、(1-48) - 期末
參數:t - 給付時間;p - 利率;k - 期初k = 0、期末k = 1

遞減型年金計算表(確定型年金計算表IV)
金額    利率    期限    期初期末  

注:設置參數后,點擊“運 行”按鈕,獲得1到指定期限現值和終值。

等比遞增(減)型年金現值

函數:webActuary.getRIFA(t,p,q,k);
公式:(1-48a) - 期初、(1-48c) - 期末
參數:t - 給付時間;p - 利率;q - 收付額遞增(減)比例;k - 期初k = 0、期末k = 1

等比遞增(減)型年金終值

函數:webActuary.getRIFS(t,p,q,k);
公式:(1-48b) - 期初、(1-48d) - 期末
參數:t - 給付時間;p - 利率;q - 收付額遞增(減)比例;k - 期初k = 0、期末k = 1

等比遞增(減)型年金計算表(確定型年金計算表V)
金額    利率    期限    增加比例    期初期末  

注:設置參數后,點擊“運 行”按鈕,獲得1到指定期限現值和終值(注意,參數中利率$\not=$增加比例)。

一年多次支付年金現值

函數:webActuary.getGIFA(t,m,p,k);
公式:(1-49) - 期初、(1-51) - 期末
參數:t - 給付時間;m - 一年支付次數;p - 利率;k - 期初k = 0、期末k = 1

一年多次支付年金終值

函數:webActuary.getGIFS(t,m,p,k);
公式:(1-52) - 期初、(1-53) - 期末
參數:t - 給付時間;m - 一年支付次數;p - 利率;k - 期初k = 0、期末k = 1

一年多次支付年金計算表(確定型年金計算表VI)
金額    利率    期限    支付次數    期初期末  

注:設置參數后,點擊“運 行”按鈕,獲得1到指定期限現值和終值。

一年多次結轉年金現值

函數:webActuary.getKIFA(t,m,p,k);
公式:(1-57) - 期初、(1-59) - 期末
參數:t - 給付時間;m - 一年結轉次數;p - 利率;k - 期初k = 0、期末k = 1

一年多次結轉年金終值

函數:webActuary.getKIFS(t,m,p,k);
公式:(1-58) - 期初、(1-60) - 期末
參數:t - 給付時間;m - 一年結轉次數;p - 利率;k - 期初k = 0、期末k = 1

一年多次結轉年金計算表(確定型年金計算表VII)
金額    利率    期限    結轉次數    期初期末  

注:設置參數后,點擊“運 行”按鈕,獲得1到指定期限現值和終值。

七、壽險精算代碼窗口


代碼窗口 注:可將例題實例代碼復制、粘貼到“代碼窗口”,點擊“運行代碼”獲得計算結果(鼠標選擇實例代碼$\rightarrow$Ctrl+C:復制$\rightarrow$鼠標點擊“代碼窗口”使其獲得焦點$\rightarrow$Ctrl+V:粘貼)

代碼運行效果

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