IB数学SL等比数列应用中的年金终值与分期还款问题

学习IB数学SL的同学们在遇到annuity和amortization的问题时是怎样计算的呢?

是不是直接用计算器或者app里的finance功能,很少手动计算呢?

不要忘了,无论是annuity还是amortization,都是等比数列理论下的应用,它们的计算也是有相应的公式的,在没有计算器的情况下,我们可以用公式手动计算。

现在我们就看一下它们的公式是怎样推导出来的,这里面牵扯到一个教材上没有说清楚的细节问题

先来看annuity,也叫年金终值问题,通俗地说就是每年存一笔固定数额的钱在银行,并且按照复利计息。

利息可以按年为周期,也可以按半年,季,月为周期,简单起见我们就按年为周期来说

每年存在银行里的钱会包括本金和利息两部分的增长,但是这里有个细节,就是每年存入的钱是“期末存入”,也就是在年末最后一天存入,而不是第一天,所以当年存入的本金是不会在当年产生利息的,次年才会产生。

这是题目中不会细说的默认的条件,但教材上居然也对此只字未提,很容易导致第一次接触的同学一头雾水。

按照这种方式,我们来推导n年之后的本息和公式,也就是所谓的年金终值FV。设每年存入的固定数额本金是A,年利率是r,那么

1、第1年末只有本金A。

2、第2年末有本息和A(1+r),以及又存入的第2笔本金A,共A(1+r)+A。

3、第3年末有本息和(A(1+r)+A)(1+r),以及又存入的第3笔本金A,共(A(1+r)+A)(1+r)+A,这里我们把它变形成

IB数学SL等比数列应用中的年金终值与分期还款问题

这样更容易看出规律。

4、根据规律,第4年末是

IB数学SL等比数列应用中的年金终值与分期还款问题

......

n、第n年末是

IB数学SL等比数列应用中的年金终值与分期还款问题

这很明显是一个等比数列的前n项和,首项是A,公比是1+r,所以

IB数学SL等比数列应用中的年金终值与分期还款问题

类似地,amortization分期还款问题也就是喜闻乐见的花呗问题,首先有一笔现值PV,这是你最开始欠的本金,然后它每年会产生利息,利率是r,也是复利。

同时你每年按照一个固定的数额A还钱,已经还掉的部分不再产生利息。求A的值,能在n年之后恰好还完所有的本息和。

同样的细节,这里也是“期末还钱”,也就是每年的最后一天还,所以

1、第1年末欠的本息和是PV(1+r),然后还掉A,还剩PV(1+r)-A。

2、第2年末欠的本息和是(PV(1+r)-A)(1+r),然后又还掉A,还剩(PV(1+r)-A)(1+r)-A。

3、第3年末欠的本息和是((PV(1+r)-A)(1+r)-A)(1+r),然后又还掉A,还剩((PV(1+r)-A)(1+r)-A)(1+r)-A。为了看出规律,变形成

IB数学SL等比数列应用中的年金终值与分期还款问题

4、根据规律,第4年末剩

IB数学SL等比数列应用中的年金终值与分期还款问题

......

n、第n年末剩

IB数学SL等比数列应用中的年金终值与分期还款问题

既然要在第n年末恰好还完,那么这个式子就要等于0:

IB数学SL等比数列应用中的年金终值与分期还款问题

这样就解出

IB数学SL等比数列应用中的年金终值与分期还款问题

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