MATEMATYKI UBEZPIECZE NA YCIE
Bartªomiej Bªasz zyszyn Tomasz Rolski
InstytutMatematy zny,UniwersytetWro ªawski
2013/2014
1 Zadania MU; lista 1
1.1 W i¡gu5latdokonanowpªat/wypªatwedªugtabeli:
rok 0 1 2 3 4 5
wpªata 2 0 -2 1 0 4
Obli zy¢obe n¡warto±¢orazzakumulowan¡warto±¢ty h wpªatgdy
i = 4%
.1.2 Obli zy¢zakumulowanewarto± ipotrze hlata hdlaprzepªywówkapitaªu
A, BiCdany htabel¡
wariant 0rok 1rok 2rok
A 100 110 120
B 110 110 110
C 120 110 100
Którywariantjestnajlepszy? Przeprowadzi¢dowód, »eobli zanieobe -
nej warto± iizakumulowanejwarto± iprowadzidotegosamegouporz¡d-
kowania.Dla obli ze«przyj¡¢
i = 6%
.1.3 (i)Obli zy¢obe n¡warto±¢nastpuj¡ egoprzepªywupieni¡dza:
wlata h parzysty h(tj.
n = 0, 2, . . .
)wpªatywwysoko± i1,w lata h nieparzysty h (tj.
n = 1, 3, . . .
) wypªaty wwysoko± i 1/2. Za-pisz powy»sz¡ obe n¡ warto±¢ przy u»y iu symboli renty oraz zynnika
dyskonta.
(ii) Rozpatrzmyprzepªyw pieniadzaz punktu (i), ale w okresie2 lat tj.
gdy
n = 0, 1, 2
. Obli zy¢zakumulowan¡warto±¢podwó h lata h.1.4 Obli zy¢ efektywn¡ stop pro entow¡ je±li stopa nominalna wynosi 5%
oraz
(i) kapitaliza jajestkwartalna,
(ii) kapitaliza jajestpóªro zna,
(iii) kapitaliza jajest i¡gªa.
1.5 Przypu±¢my,zeskªadamypieni¡dzewbanku,gdysiªastopypro entowej
δ = 0.05
. Po jakim okresie podwoimy nasz wkªad? A je±li siªa stopypro entowejwynosi
δ = 0.1
? Zakªadamymodelkapitaliza ji i¡gªej.1.6 Przepªywy pieni¡dzapewnej inwesty jis¡
Czytainwesty jajestopªa alnadlakogo±ktomo»epo»y za¢iosz zdza¢
przy ro znej stopie pro entowej
i = 6%
. Przyjakiej stopie pro entowej przestajesiopªa a¢?0rok 1rok 2rok 3rok 4rok
-500 -600 400 450 400
1.7 [EdA5.04.97℄ Z tytuªu renty bezterminowej dokonywane s¡ nastpuj¡ e
pªatno± i:
•
1nako« upierwszegorokuipó¹niej o4lata,•
3nako« udrugiegorokuipó¹niej o4lata,•
5nako« utrze iegorokuipó¹niej o 4lata,•
7nako« u zwartegorokuipó¹niej o4lata.Stopa pro entowawynosi
i = 5%
. Znale¹¢obe n¡ warto±¢ renty-poda¢najbli»sz¡warto±¢. Odpowied¹: A:70,25,B:73,68,C:76,58,D: 77,56,E:
80,40.
1.8 Bankproponujenastpuj¡ ykontrakt. Osoba(55)-letniawpªa aprzez10
latskªadkro zn¡
Π
zgóryinastpnieod65rokuotrzymujero zn¡rentbezterminow¡wwysoko± i1. Znale¹¢
Π
, je±liΠ
jestskªadk¡netto, tzn.obli zon¡ przywarunku, »e obe na warto±¢ aªego przepªywu wynosi0.
Przyj¡¢
i = 5%
.1.9 Podanyjestprzepªywpieni¡dza
0 = C 0 = . . . = C 9,5 = C 10 = C 11 = . . .
.
(i)Obli zy¢OWtegoprzepªywu.
(ii)Zapisa¢OWprzyu»y iusymbolirent.
1.10 [EdA16.11.96℄ Przewiduj¡ staª¡ stop ina ji 22 % ustalono, »e jedno-
razowa spªata dªugu 100 jp po dwó h lata h wyniesie 190 jp. Realna
ro znastopakosztu dªuguwyniosªa: (i) 15.84%,je±li poziom ina jibyª
zgodny z przewidywaniami; (ii)10.30%, je±li w pierszym roku stopa in-
a jiwyniosªa22%,awdrugim28%;(iii)9.40%,je±li±redniaro znastopa
ina jiwyniosªa26%. Prawdziwes¡jedynieA: (i)(ii),B:(ii)(iii),C:(iii),
D:(i)(ii)(iii),E:»adne.
Wsk.:wprzypadkuwystpowaniaina jiwszelkieobli zenianale»yprowadzi¢
wtzw. staªympieni¡dzu. Mo»nawi naprzykªadkwotwart¡nominalnie
R
w hwilin
wyrazi¢wobe nym pieni¡dzu posªuguj¡ sizale»no± i¡R = ˜ R (1 + i
in) n ,
gdzie
i
injeststop¡ina ji. Wów zas
R ˜
jestrealn¡warto± i¡w hwilin
kwotynominalnej
R
,wyra»on¡wstaªympieni¡dzu. Ina zej: kwotaR
whwili
n
masiªnabyw z¡równ¡R ˜
obe ny hjednostekpieni»ny h.1.11 Obli zy , przyjakiej ro znejstopie pro entowej danakwota podwoiªaby
sw¡warto±¢po10lata h, je»elibankstosujero zn» kapitaliza jezªo»on¡
a)zdoªu,b)zgóry.
1.12 Wyzna zy¢ warto±¢ kapitaªu
C 1 po roku, jesli bank stosuje miesie zna
kapitaliza jzªo»on¡ zgóry, za±miesi zna nominalnastopa pro entowa
wynosi
i 12.
Zadania teorety zne
1.13 Udowodni¢
1 − v 1/m = 1 m d (m)
oraz
i (m)
m = 1 − v 1/m v 1/m .
1.14 Sprawdzi¢,»e
1 m
m−1
X
k=0
(1 + i) k/m = i i (m) .
1.15 Przez rent pewn¡ malej¡ ¡ z góry rozumiemy rent w której wypªaty
nastpuj¡wodwrotnejkolejno± ini»przyren ierosn¡ ej,przezkolejny h
n
lat. Tozna zyCzas Wypªata
0 1/m · · · 1 − 1/m n/m
1 1 + 1/m · · · 2 − 1/m (n − 1)/m 2 2 + 1/m · · · 3 − 1/m (n − 2)/m
.
.
. .
.
.
.
.
. .
.
.
.
.
.
n − 1 n − 1 + 1/m . . . n − 1/m 1/m
n 0
.
(1.1)Wtedyobe nawarto±¢rentymalej¡ ejozna zamyprzez
(D (n) a) ¨ m. Pokaza¢,
»e
(I¨ a) (m) n + (D (m) a) ¨ n = (n + 1) ¨ a (m) n .
(1.2)1.16 Wyprowadzi¢
(I¨ a) (m) n = (I¨ a) (m) ∞ − v n (I¨ a) ∞ (m) − v n n¨ a (m) ∞ = a ¨ n − nv n
d (m) .
(1.3)(Ia) (m) n = a ¨ n − nv n
i (m) .
(1.4)1.17 Pokaza¢,»e
1 a n = 1
s n + i .
1.18 Wyprowadzi¢wzórna
¨ a (m) n oraz¨ s (m) n .
1.19 Obli zy¢ bie»¡ ¡ warto±¢ renty pewnej (bezterminowej) z góry i z dolu
orazrentypewnej(bezterminowej) i¡gªej.
1.20 Wyprowadzi¢wzór naobe n¡, bie»¡ ¡i zakumulowan¡ warto±¢ i¡gªego
przepªywupieni¡dza
c(t)
. Czymasensmówi¢ozakumulowanejwarto± i wprzypadkuniesko« zonegohoryzontu zasowego.1.21 Udowodni¢,»e i¡gzakumulowany hwarto± i
S k (k = 0, . . . , n − 1)
danywzorem
S n =
n
X
j=0
C j (1 + i) n−j
speªniatzw. prospektywn¡zale»no±¢
S k+1 = (1 + i)S k + C k+1 ,
pod zasgdy i¡grezerw
U k (k = 0, . . . , n − 1)
danywzoremU k =
n
X
j=k+1
C j v j−k
speªniatzw. retrospektywn¡zale»no±¢
U k = v(U k+1 + C k+1 ) .
Zadania dodatkowe
1.22 [EdA16.11.96℄ Przez
i(k)
,i(k) > 0
, ozna zono ro zn¡ nominaln¡ stoppro entow¡z
k
-krotn¡ kapitaliza j¡ odsetek w i¡gu roku, przezi ef oz-
na zonoodpowiadaj¡ ¡jej stop efektywn¡,za±przez
i c (k)
równowa»n¡stopopro entowania i¡gªego(siªstopypro entowej).
(i) Je±li
k > 1
,toi(k) < i ef (k)
.(ii) Je±li
k 1 > k 2 orazi(k 1 ) = i(k 2 )
,toi c (k 1 ) < i c (k 2 )
.
(iii) Je±li
i ef (k 1 ) = i ef (k 2 )
,toi c (k 1 ) = i c (k 2 )
.(iv) Je±li
i(k) = i ef (k)
,toi(k) = i ef (k) = i c (k)
.Prawdziwes¡jedynie: A:(i),B:(i)(ii),C:(i)(iii),D:»adne,E:wszystkie.
1.23 [EdA5.04.97℄Dokonujemynaprzemianwodstpa h2tygodniowy hwpªat
iwypªatwwysoko± i1000do/zfunduszu(pierwsz¡opera j¡jestw hwili
obe nej wpªata). Po 2 lata h skumulowana warto±¢ kapitaªu zgromad-
zonegowfunduszuwynosi1051(uwzgldniamyostatni¡wpªatnakonie
2-go roku). Znale¹¢ ro zn¡ efektywn¡ stop opro entowania funduszu.
Poda¢najbli»sz¡warto±¢. (1 rok=12miesi y=48 tygodni). Odpowied¹:
A:odpowied¹niejestjednozna zna,B:3%, C:4%,D: 5%,E:6%. [Wsk.
Napisa¢ OW strumienia wpªat/wypªat. Przyrówna¢ do OW zgromad-
zonego kapitaªu tj. do
v 2 1051
. Równanie albo rozwi¡za¢ numery znie, alboprzezodgadni ie sprawdzi¢,»e poprawnaodpowied¹jestD.℄1.24 [EdA5.04.97℄ Inwestujemykapitaª równy1 wfunduszu opro entowanym
w sposób i¡gªy z ro zn¡ intensywno± i¡ opro entowaniaw
n
-tym rokurówn¡
nδ
. Znale¹¢zakumulowan¡wato± kapitaªunakonie 3-goroku.1.25 [EdA5.04.97℄Podajktórezponi»szy hto»samo± is¡prawdziwe:
(i)
1 s 1
+ 2 s 2
+ 3 s 3
+ 3i = 1 a 1
+ 2 a 2
+ 3 a 3
.
[Wsk. Nie. Skorzysta¢zzadania1.17.
(ii)
1 + i (12) 12
1 − d (12) 12
= (1 + i) 1/6 .
[Wsk. Nie. Lewastronarównasi1.℄
(iii)
108 + i(Is) 107| = s 108 .
[Wsk. Tak. Przeni±¢108napraw¡stroni podzeli¢stronamiprzez
i
. Nastpnie rozpisa¢rentywjawnejposta i.℄(iv)
s 2n s n − s 3n
s 2n = 1 − s n
s 2n .
[Wsk. Nie. Dla
i = 0
mamys n = n
.℄Odpowied¹: A:tylko(i)(ii),B:tylko(iv),C:tylko(iii),D: tylko(ii),(iv),
E: »adnaspo±ródodpowiedziA,B,C,D niejestprawdziwa.
1.26 Udowodni¢,»eje±lisiªastopypro entowej
δ(t)
jestfunk j¡ zasuorazin-tensywno±¢wypªatyrentypewnejw hwili
t
wynosic(t)
,toobe nawarto±¢tejrentywynosi
Z ∞ 0
c(t)e − R 0 t δ(s)ds
dt .
2 Zadania MU; lista 2
W zadania h 2.82.22 przyj¡¢, je±li potrzeba, »e speªniona jest odpowiednio
hipotezaHAlubHJP.
2.1 Przyszªy zas»y iaosobynowourodzonejjestwykªadni zyzparametrem
0.01. Obli zy¢
(i) prawdopodobie«stwo±mier iniepó¹niejni»w45roku»y ia,
(ii) prawdopodobie«stwodo»y ia80lat,
(iii) prawdopodobie«stwo±mier imidzy45a80rokiem»y ia.
U»y¢ozna ze«aktuarialny h.
2.2 Zakªadaj¡ ,»enat»enie±miertelno± ijeststaªedla
x ≥ 50
oraz˚ e 50 = 40
obli zy¢
p 60.
2.3 Wyzna z
17 p 19
i15|13 q 36
,je±lis(x) = √ 100−x 10 ,dla0 ≤ x ≤ 100
.
2.4 Nie h
µ [x]+t = 1/(100 − x − t)
. Obli zy¢10 p [50]+10
,10|10 q [50]+10
oraz˚ e 50.
2.5 Obli zy¢
e xoraz˚ e xgdy
(i)
T 0marozkªadwykªadni
zyzparametremµ
,
(ii)
T 0speªniaprawodeMoivre'a.
2.6 Nie h
µ 20 = 0.0056044
orazµ 30 = 0.0132678
iT 0 speªnia prawoGom-
pertza. Obli zy¢
10 p 25
.2.7 Obli zy¢
p 10, p 20, p 30, p 40 przyjmuj¡
, »e rozkªad trwania »y
ia osoby
nowourodzonejpodlegaprawuGompertzazparametramiB = 0.00026155
p 30, p 40 przyjmuj¡
, »e rozkªad trwania »y
ia osoby
nowourodzonejpodlegaprawuGompertzazparametramiB = 0.00026155
B = 0.00026155
i
c = 1.07826
. Porówna¢ztabli amiTT-PL97m.1. Rozwa»mypopula jz
k| q 0 = 80 1
,k = 0, . . . , 79
. Zakªadaja hipotezeHUznajd¹e
0
. Wyzna z prawdopodobie«stwo, zakªadaja ponadto HJP, »e osobawwiekux = 10
do»yjewiekue0
.2.8 Przyj¡¢HUiobli zy¢
10|1.5 q 30
wiedz¡ ,»el 30 = 523
,l 40 = 436
,l 41 = 427
,l 42 = 417
(danepo hodz¡ztabli Halleya).2.9 Osza owa¢
e 0 je±li zas »y ia jest opisany przez TT Halley'a. Jaki
jest mo»liwy bª¡d spowodowany urwaniem si tabli na
x = 83
, je±liprzyjmiemy,»e
ω = 100
?2.10 Wiedz¡ ,»eza hodziHCFMznale¹¢korzystaj¡ zTT-PL97k
(i)
0.5 q 56
,(ii)
µ 58.75.
2.11 NapodstawieTT-PL97mobli zy¢
0.5 p 23
i15|13 q 40
(przyj¡¢HU).2.12 Obli zy¢
• d 20,p 20 iq 20,
q 20,
•
prawdopodobie«stwo,»e(20)-latekumrzepomidzy30i50-tymrok- iem»y iaje±li przyszªy zas»y iapodlega:
TT-PL97m,
TT-PL97k,
TT-HALLEY.
2.13 Znale¹¢
µ 65.25 przyzaªozeniu:
HU,
HCFM,
HB,
je±li rozkªad zasuob itego zasu»y iajestdanyprzezTT-PL97k.
2.14 Znajd¹
l x je±lil 0 = 1000
i:
(i)
µ t = at
,(ii)
µ t = 1
(a 0 + a 1 t)(b 0 + b 1 t)
.2.15 Obli zy¢prawdopodobie«stwo,»e (70)-latekumrzepomidzy70.5i71.5-
tymrokiem»y iaje±li
q 70 = 0.04
,q 71 = 0.05
orazza hodzi(i) HU,
(ii) HB.
2.16 Obli zy¢
0.5 q 56
,2 p 56.5 2|1 q 56.5
zakªadaj¡ ,»eprawo»y iadanejestzTT- PL97k oraz(i) HU,
(ii) HCFM.
Zaobserwowa¢niewielkieró»ni ewynikówobli zony hprzyró»ny hhipoteza h.
2.17 Korzystaj¡ ztabli TT-PL97mpodajosza owaniena
l 58 , l 58 1
3 , l 58 2
3
,
1 3 q 58 , 2
3 q 58
oraz
2
3 d 58
. Uzasadnijzjaki h hipotezkorzystaªe±.2.18 Uzasadnijdla zegomo»nau»ywa¢przybli»enia
µ x ≈ q x. Zaªo»y¢HCFM.
2.19 Uzupeªnij nastpuj¡ ¡tabli trwania»y ia przyzaªo»eniu HU wiedz¡ ,
»e
p 20 = 0.99969
,q 21 = 0.00032
:x l x
20 98597 20.5
21 21.5
22
2.20 Napodstawietabelkii przyzaªo»eniuHUobli zy¢
5 p 25
i5.3 p 24
x q x
24 0.00133 25 0.00132 26 0.00131 27 0.00130 28 0.00130 29 0.00131 30 0.00133
2.21 Obli zy¢
e ◦ x dla x = 107
; skorzysta¢ z kolumny podaj¡
ej l x z tabli
y
TT-PL97m.
2.22 Korzystaj¡ z tabli TT-PL97k oraz TT-PL97m obli zy¢
0.5 q 55
oraz2.5 q 50
.2.23 Napodstawietabli yTT-PL97mzaprojektujnastpuj¡ etabli ekwartalne
iwyja±nijmetod.
wiek li zba do»ywaj¡ y h li zba zmarªy h
x ℓ x 1/4 d x
10 98624
10 1 4 10 1 2 10 3 4
11 *
(Przez
t d x
ozna zamyli zbx
-latków,którzyzmarliwprze i¡gut
lat.)2.24 Median¡przyszªego zasu»y ia
(x)
-latkanazywamyrozwi¡zanierównaniat q x = 0.5. Pokaza¢,»e median¡ jestrozwi¡zanie równanial x+t = 0.5l x
.
Przedyskutowa¢ warunki jednozna zno± rozwi¡zania. Przy zaªo»enia h
HU, HCFM i HB odpowiednio obli zy¢ median przyszªego zasu »y ia
(30)
-latkaprzyu»y iuTT-PL97m.2.25 Przyzaªo»eniuhipotezyHUnapisa¢wzórna
µ 40.5 wtermina
hl 40 , l 41.
2.26 Rodzi e(25)i (35)wykupilidzie ku (0)polisposagow¡,daj¡ ¡dzie ku
w wieku 20 lat wypªat (jednostki)tylko wtedy, gdy bdzie on zupeªn¡
sierot¡. Obli zy¢ prawdopodobie«stwozdarzenia, »e dojdzie dowypªaty
posagu,je±li nat»eniezgonówjestwtejpopula jistaªeiwynosi
µ > 0
.Zadania teorety zne
2.27 Udowodni¢,»e
f x (t) = t p x µ [x]+t.
2.28 Pokaza¢,»eprzyzaªo»eniustaªegonat»eniazgonów
µ t = µ (t ≥ 0)
iHJPmamy
q x = 1 − exp(−µ)
.2.29 Udowodni¢,»eprzyzaªo»eniuHJPs
x+t p 0 = x p 0 t p x
.2.30 Udowodni¢,»e
d( t p x )/dx = t p x (µ x − µ x+t )
(przyj¡¢HJP).2.31 Nie h
T 0speªniaprawodeMoivrea. Wyprowadzi¢wzórna t p x
orazµ x+t
(HJP).
2.32 Wyprowadzi¢ wzorynaprawdopodobie«stwoprze»y ia
s(x)
orazt p x
dlaprawGompertza,MakehamaiWeibulla.
2.33 Pokaza¢,»eprzyHA, dla aªkowity h,nieujemny h
k, n, x
k+n p x = k p x · n p x+k = n p x · k p x+n .
2.34 Pokaza¢,»eprzyHA, dlaka»dego
n = 1, 2, . . .
n p x = p x · p x+1 · . . . · p x+n−1 .
2.35 Zdeniujmy
S (m) = 1
m ⌊mS + 1⌋,
(2.1)zyli zaokr¡glenie
S
donajmniejszej wikszej wielokrotno± i1/m
. Zmi-enna
S (m) przyjmuje zatem warto±
i 1/m, 2/m, . . . , 1
. Pokaza¢,»e przy
HU zmienne
K
iS (m) s¡niezale»neorazS (m) madyskretnyjednostajny
rozkªad
Pr
(S (m) = k/m) = 1/m k = 1, 2, . . . , m.
(2.2)2.36 Pokaza¢, »e
S x ma rozkªad
i¡gªy z gsto±
i¡ P ∞
n=0 f x (t + n). Znale¹¢
rozkªad
S x gdy T x ma: (i) rozkªad wykªadni
zy z parametrem λ x (ii)
λ x (ii)
rozkªadjednostajnyna
[0, ω x ]
. (iii)Czy jestmo»liweabyS
miaªrozkªadjednostajnyna
[0, 1]
?2.37 Udowodni¢,przyzaªo»eniuHU
v q [x]+u = vq x
1 − uq x ,
(2.3)u p x µ [x]+u = q x , (2.4)
k+u p x q [x]+k+u = (1 − u) k p x q [x]+k + u k+1 p x q [x]+k+1 . (2.5)
dla
x = 0, 1, 2, . . .
,0 ≤ v, u ≤ 1, v + u ≤ 1
. (Wskazówka: doty zy zy(2.5);lewastrona wyra»aPr
(k + u < T x ≤ k + u + 1)
,skªadniki prawej stronyzinterpretowa¢jakoPr
(k + u < T x ≤ k + 1)
,Pr(k + 1 < T x ≤ k + u + 1)
.)2.38 Nie h
x ∈ Z +. Udowodni¢,»e
(i)przyzaªo»eniuHU
n+u p x = n+1 p x 1 − uq [x]+n
1 − q [x]+n
,
(2.6)(ii)przyzaªo»eniuHCFM
n+u p x = n+1 p x (p [x]+n ) u−1 , (2.7)
2.39 Wprowadzasi entralnenat»enie±miertelno± ilubro znywspóª zynnik
nat»enia zgonów dla wieku
x
wzoremm x =
R 1
0 l x+t µ x+t
dt R 1
0 l x+t
dt = d x
L x
,
gdzie
L x = R 1
0 l x+t
dt
. Udowodni¢, »eprzyHUm x = q x
1 − q x /2 .
Zadania dodatkowe
2.40 [EdA16.11.96℄Wpopula jiAnat»eniezgonówdanejestwzorem
µ A x = 1
100 − x dla x < 100,
awpopula jiBwzorem
µ B x = n
100 − x dla x < 100,
gdzie
n
jest parametrem. Wiadomo ponadto, »e osobniki z popula ji A maj¡przedsob¡ prze itnie o10%wi ej »y ia, ni»osobnikiz Bwtymsamym wieku. [Odp. (A)
n = 1.1
, (B)n = 1.15
, (C)n = 1.2
, (D)n = 1.21
,(E)»adnazpowy»szy h.℄2.41 [EdA21.07.96℄Nat»eniezgonówopisujefunk ja
µ x+t = be x+t,gdzieparametr
b > 0
. Dlajakiej warto±
iparametru b
prawdopodobie«stwotego,»e 30-
latekprzy»yjenastpny
h10lat,po
zymumrzew
i¡gukolejny
h5lat,
wynosi
r
, orazprawdopodobie«stwo10 p 30 = 5r. [Odp. (A)log 5/(log 2 · (exp(45) − exp(40)))
,(B)log 5/(2 log 2 · (exp(45) − exp(40)))
,(C)(log 5 − log 2/(2 · (exp(45) − exp(40)))
,(D)log 5/(log 2 · (exp(45) − exp(40)))
(E)
(log 5 − log 2)/2 · (exp(45) − exp(40))
.
2.42 [EdA5.04.97℄Nat»eniezgonówopisujefunk ja
µ x = x/100
. Obli zpraw-dopdobie«stwotego,»eosobawwieku15lat umrzemidzytrzydziestym
pi¡tyma zterdziestympi¡tymroku»y ia. [Odp.(A)
(exp(4)−1)/ exp(8)
,(B)
(exp(5)−1)/ exp(8)
,(C)(exp(6)−1)/ exp(8)
,(D)(exp(4)−1)/ exp(9)
,(E)
(exp(5) − 1)/ exp(9)
.℄2.43 [EdA05.12.1998℄Wdanejpopula ji±miertelno± i¡rz¡dziprawodeMoivre'a
z wiekiem grani znym
ω
. O wiekux
wiadomo, »e osoby w tym wiekuumieraj¡ w i¡gu doby dwa razy rzadziej ni» osoby dwukrotniestarsze.
Obli zprawdopodobie«stwo,»eosobawwieku
x
do»yjewieku2x
. [Odp.(A)1/4,(B)1/3,(C) 1/2,(D)2/3,(E)3/4.℄
2.44 [EdA5.04.97℄ Jaka jest o zekiwana li zba osób z popula ji miliona 35-
latków,któreumr¡pouko« zeniu36lati4misi y»y iaiprzeduko« ze-
niem 37lat i 8miesi y? Przyjmujemyzaªo»enie Baldu iego doty z¡ e
umieralno± iwokresa huªamkowy h. Danes¡równie»:
q 35 = 3 · 10 −3 q 36 = 6 · 10 −3 , q 37 = 9 · 10 −3 .
Przyjmij,»e1miesi¡ to1/12roku. Podajnajbli»sz¡warto±¢. [Odp. (A)
9934,(B) 9944,(C)9954,(D)9966,(E)9976.℄
2.45 [EdA9.12.2000℄ Który z poni»szy h wzorów na E
(T (x))
(x
aªkowitywiek)jestprawdziwyprzyzaªo»eniuostaªymnat»eniuwymieraniaosób
z danego ro znika
(µ x+k+0.5 ozna za poziom nat»enia wymierania w
przedzialewiekowym
(x + k, x + k + 1)
)?(A)
E
(T (x)) = X ∞ k=1
k p x q x+k
µ x+k+0.5
+ 1 2 ,
(B)
E
(T (x)) =
∞
X
k=1
k p x q x+k
µ x+k+0.5 − 1 2 ,
(C)
E
(T (x)) =
∞
X
k=1
k p x q x+k
µ x+k+0.5
+ log 2 ,
(D)
E
(T (x)) = X ∞ k=1
k p x q x+k
µ x+k+0.5
.
(E)adenzwzorówniejestprawdziwy.
2.46 [EdA26.10.96℄Wyzna zprawdopodobie«stwoprze»y iaprzezosob55let-
ni¡ onajmniej10lat,je±lianalogi zneprawdopodobie«stwodlaosoby25
letniej wynosi 0.8 oraz nat»enie zgonów opisuje funk ja
µ x = kx
dlax > 0
. [Odp. (A)0.40,(B)0.64,(C)0.80,(D)0.81,(E)0.90.℄2.47 [SAE05.2001/14℄
1
Wykres poni»ej jest zwi¡zanyz ludzk¡ ±miertelno± i¡.
Któr¡znastpuj¡ y hfunk jiodwieku
x
najprawdopodobniejprezentuje? (A)
µ x, (B)l x µ x,(C) l x p x,(D)l x,(E)l x 2.
l x p x,(D)l x,(E)l x 2.
l x 2.
1
SAEozna zazadanieegzamina yjneSo ietyofA tuaries;05.2001ozna zadatnatomiast
14numerzadania.
Rysunek2.1: Wykresdozad. 2.47
2.48 [SAE05.2001/27℄Aktuariuszmodeluje±miertelno±¢grupy1000osób,ka»dej
wwieku95lat,whoryzon ie3lat. Korzystaj¡ zzaªo»eniaHU ze± iowo
wypeªnionatabli a±miertelno± wygl¡danastpuj¡ o;patrztabli a2.48.
Jakzwykleli zysi
l 95+k = 1000 k p 95,dlak = 1, 2, 3
. Poªówkowemiejs
a
wypeªniasikorzystaj¡ zhipotezyHU.Uzupeªnijnatejpodstawiebraku-
ja e miejs a a nastpnie obli z o zekiwan¡ li zb prze»ywaj¡ y h wiek
97.5, przy zaªozeniu, »e
p k dla k = 1, 2, 3
jak wy»ej, ale przy zaªo»eniu
hipotezyHCFM dlamiejs poªówkowy h. (A)270,(B)273,(C)276,(D)
279,(E)282.
x l x
95
100095.5
80096
60096.5
48097
97.5
28898
Tabli a 2.1: Tabli a±miertelno± idozad. 2.48
2.49 [SAE05.2001/28℄Zakªadamyopopula ji,»e
(i)ka»daosobamastaªenat»enie±miertelno± i,
(ii)indiwidualnawielko±¢nat»enia±miertleno± ijestlosowaorozkªadzie
jednostajnymnaod inku
(0, 2)
. Obli zy¢prawdopodobie«stwo,»eosoba wylosowanazpopula jiumrzewprze i¡gunajbli»szegoroku.2.50 [SAE11.2002/35℄ Dane s¡
S = 1 − e − R 0 1 µ x+t i R = 1 − e − R 0 1 (µ x+t +k).
Wiedz¡ , »e
S = 0.75R
obli zy¢k
. (A)log 1−0.75q 1−q x x,(B)log 1−0.75q 1−p x x, (C)
log 1−0.75p 1−p x x,(D)log 1−0.75p 1−p x x,(E)log 1−0.75p 1−q x x .
log 1−0.75p 1−p x x,(D)log 1−0.75p 1−p x x,(E)log 1−0.75p 1−q x x .
log 1−0.75p 1−q x x .
3 Zadania MU; lista 3
3.1 Przyjmuj¡ TT-PL97morazwiedz¡ ,»e
A 1
40:4 = 0.8obli zobowi¡zuj¡ ¡ stoppro entow¡.
3.2 Obli zy¢drugimomentobe nejwarto± iubezpie zeniaZterminowegona
2latadla(65)-latkanasumubezpie zenia10gdy
±miertelno±¢: TT-PL97m,
stopapro entowa:
i = 5%
.3.3 Obli zy¢
A 1
40:3
zakªadaj¡ TT-PL97morazprzy
(i)
i = 4
%,(ii)
i = 12
%.Przeprowadzi¢powy»szeobli zeniarównie»zakªadaj¡ TT-HALLEY.
3.4 Obli zy¢warian jobe nejwarto± iubezpie zeniaterminowegona3lata
na sum ubezpie zenia 20 000, dla (40)-latka, zakªadaj¡ TT-PL97m
oraz
i = 4
%.3.5 Je±li
l x = 100−x
,dla0 ≤ x ≤ 100
orazi = 0.05
obli z(IA) 40. Zakªadamy
potrzebnehipotezy.
3.6 Zakªadaj¡ prawodeMoivre'aprze»y iedla
(x)
-latkazω −x = 4
,obli zy¢JSNdlaubezpie zenianado»y ie
A ¯ x:2. Przeprowadzi¢obli
zeniadlaδ = 0.06
.
3.7 Pokaza¢,»e
2 A ¯ x
równasiA ¯ xobli
zonej przystopie pro
entoweji 2 + 2i
.
3.8 Obli zy¢
A 30:10 przyi = 4%
gdy
(i) przyszªy zas»y iapodlegaTT-PL97m,
(ii) przyszªy zas»y iapodlegaTT-HALLEY.
3.9 Rozpatrzmy nastpuj¡ e ubezpie zenie rosn¡ e, w którym suma ubez-
pie zeniaro±niekolejnowprzedziaªa hdªugo± i
1/m
o1/m
po z¡wszyod1/m
wprzedziale[0, 1/m)
. Wypªatajestnakonie roku±mier i. Pokaza¢,»e JSNdlategoubezpie zenia,przyzaªo»eniuHUwynosi
(IA) x − m − 1 2m A x .
3.10 Zakªadaj¡ TT-PL97k znale¹¢ aproksyma jedla
A ¯ 30 oraz A ¯ 1
40:10
, przy
stopie pro entow¡
i = 4
%.3.11 [Egz98℄Portfelskªadasiz1000polisnana zystedo»y iedla40-latków,
nasum ubezpie zenia 1. Jakimusi by¢zabezpie zony funduszw hwili
t = 0
abybyªymo»liwewypªatywnajbli»szymrokuzprawdopodobie«st- wem.95
; w i¡gu rokunie wpªywaj¡ skªadki i nie bierzemy pod uwagstopypro entowej. Skorzystajztabli TT-PL97m.
3.12 Rozpatrzmy polis dla osoby nowourodzonejna »y ie, pªatn¡ na konie
roku±mier iwedªugskali:
wiek korzy±¢
0 1000
1 2000
2 4000
3 6000
4 8000
520 10000
powy»ej21 50000
Obli zy¢JSN.
Napisa¢JSNwtermina hfunk ji komuta yjny h.
3.13 Produkt jestsprzedawanyz 5-letni¡gwaran j¡, obie uj¡ ¡zwrot
(100 − 20x)
% enyproduktu,je±lisionpopsujew i¡gux
lat. Zdo±wiad zenia wiadomo,»eproduktuszkadzasiwpierwszymrokuzprawdopodobie«st-wem0.2,wdrugim,trze imi zwartymrokuzprawdopodobie«stwem0.1
i w pi¡tym roku z prawdopodobie«stwem 0.2. Ponadto zakªadasi jed-
nostajnymomentuszkodzeniawprze i¡guroku. Obli zy¢jak¡ z±¢ eny
produktustanowi enagwaran ji,którajestwyli zonawedªugreguªyJSN
przy
i = 0.10
.Przprowadzi¢obli zeniauwzgldniaj¡ enastpuj¡ etrzywarianty:
(i) gwaran ja pªatna na konie roku w którym uszkodziª si produkt w
wysoko± i
(100 − 20 × x)
%, gdyx = 0, 1, . . . , 4
jest aªkowit¡ li zb¡ latpra yproduktu.
(ii)gwaran ja pªatna wmomen ieuszkodzeniawwysoko± i
(100 − 20 × x)
%,gdyx = 0, . . . , 4
.(iii)gwaran japªatnaw hwiliuszkodzieniawwysoko± i
(100 − 20 × t)
%,t ∈ (0, 5)
.3.14 30-latekkupujeubezpie zenieemerytalnepªa a skªadk1000napo z¡tek
ka»degoroku»y ia,douko« zenia60roku. Ubezpie zenie togwarantuje
wypªatemerytury,którejwarto±¢wmomen ieuko« zenia60lat wynosi
100000,pod warunkiem, »eubezpie zonydo»yjedo60roku. Je»elinato-
miast umrze nie osi¡gnawszy 60 lat »y ia, to ubezpie zy iel zwró i aª¡
wpªa on¡skªadknakonie roku±mier i,beznali zaniapro entów. Jaka
jestwarto±¢o zekiwanaobe nejwarto± isumywypªattegoubezpie zenia.
Przeprowadzi¢obli zeniazakªadaj¡ TT-PL97koraz
i = 4
%.3.15 Rozpatrujemy 100 zªonków klubu w wieku
(x)
, którzy wpªa aj¡ kwotw
zªnafundusz, zobowi¡zuj¡ ydo wypªaty1000zªw momen ie±mier i ka»degoz zªonków. Obli zy¢w
,je±lirmapowinnasiwywi¡za¢zobow-i¡zkuzprawdopodobie«stwem0.95,ije±li
A ¯ x = 0.06
i2 A ¯ x = 0.01. Przyj-
mujemy,»eprzyszªe zasy»y ia zªonkóws¡niezale»ne.
3.16 Obli zy¢
A ¯ x je±li µ x = µ
dla ka»dego x > 0
. Wykona¢ obli
zenia dla
µ = 1/100
iprzyro
znejstopiepro
entoweji = 11%
.
3.17 Obli zobe n¡warto±¢aktuarialn¡
2
1000dowypªa enia50-latkowipo15
lata h. Obli zeniawykonajdla
i = 6%
oraztabli TT-PL97m.3.18
(x)
-latekzawarªubezpie zeniena aªe»y iepªatnenakonie roku±mier i izsum¡ubezpie zeniawedªugtabeliprzedstawionejponi»ej.Rok ±mier i
k
Sumaubezpie zeniab k
1 10
2 10
3 9
4 9
5 9
6 8
7 8
8 8
9 8
10 7
ka»dynastpnyrok 7
Podajwzórnajednorazow¡skªadknettotej polisywtermina h funk ji
komuta yjny h. Przeprowad¹ te» obli zenia dla
x = 33
je±li rozkªadprze»y ia jestzadanyprzezTT-PL97k.
3.19 Dla i¡gªego ubezpie zenia na aªe »y ie
E [v 2T ] = 0.25
. Zaªó»my, »enat»enie±miertelno± iistopapro entowas¡staªe. Obli z
E [v T ]
.3.20 Zostaªawypisanapolisadla
(x)
-latka:•
je±li ubezpie zonyumrzewprze i¡gu10lat,ubezpie zy ielwypªa i 100000zªnakonie roku±mier i,•
je±li ubezpie zonyprze»yje 10 lat, ubezpie zy iel wypªa i 50 000zª nakonie roku±mier i.(i)Pokaza¢,»ejednorazowaskªadkanettodlategoubezpie zenia jest
50000 × (A x + A 1
x:10 ) .
(ii)Obli zy¢wzórnawarian jobe nejwarto± itegoubezpie zenia.
Przeprowadzi¢obli zeniaz
x = 40
korzystaj¡ ztabli TT-PL97m.2
t.j.warto±¢o zekiwan¡obe nejwarto± i
3.21 Obli zy¢JSN dlapolisydla(40)-latkazktórejsiwypªa a
2C
nakonieroku ±mier i do wieku 65 lat, natomiast
C
gdy ±mier¢ nast¡piªa po 65roku»y ia.
Zapisa¢JSNwtermina hfunk jikomuta yjny h.
Zadania teorety zne
3.22 Udowodni¢,»eje±lifunk jakorzy± i
b(t)
przyjmujewarto± itylkowzbiorze{0, 1}
, ton
-tymoment warto± iobe nej sumy ubezpie zeniaE [Z n ]
jestrównyjednorazowejskªad enettotegoubezpie zenia
A = E [Z]
wyli zonejprzydanym zynniku dyskonta
v
podniesionymdon
-tejpotgi,albote»przydanymnat»eniu opro entowaniapomno»onym przez
n
;tj.E [Z n ] = n A,
gdzie
n A@v = A@v n
lubn A@δ = A@nδ.
3.23 Pokaza¢
m| A ¯ x = m p x v m A ¯ x+m .
3.24 Pokaza¢przyzaªo»eniuhipotezyHJP,»e
( ¯ I ¯ A) x = Z ∞
0
Z ∞ s
v t t p x µ x+t dt ds
= Z ∞
0 s| A ¯ x ds .
3.25 Udowodni¢,»e
m→∞ lim (I (m) A) ¯ x = ( ¯ I ¯ A) x .
3.26 Pokaza¢,»e
2 A ¯ x
równasiwarto± iA ¯ x obli zonejprzystopiepro entowej
i 2 + 2i
.3.27 Udowodni¢
m| A x = m p x v m A [x]+m
3.28 Udowodni¢
(IA) x =
∞
X
m=0 m| A x ,
(IA) 1
x:n =
n
X
m=0
m| A x − n x| A n
= nA 1
x:n −
n−1
X
k=1
A 1
x:k
.
3.29 Udowodni¢
(IA) (m) x = i
i (m) (IA) x .
oraz
(DA) 1
x:n = E [(n − K)v K+1
1(K < n)]
= (n + 1)A 1
x:n − (IA) 1 x:n .
3.30
A ¯ 1
x:n = i
δ A 1
x:n , (3.1)
( ¯ I ¯ A) x = i δ
(IA) x − 1 d − 1
δ
A x
,
(3.2)(3.3)
3.31 Udowodni¢
A ¯ x ≈ p(1 + i)A x .
(3.4)oraz
A ¯ 1
x:n ≈ p(1 + i)A 1
x:n , (3.5)
A ¯ x:n ≈ p(1 + i)A 1
x:n + A 1
x:n . (3.6)
3.32 Udowodni¢,przyjmuj¡ hipotezHA,
2 A x = v 2 q x + v 2 p x 2 A x+1 .
3.33 Udowodni¢,przyjmuj¡ hipotezHA, wzórrekuren yjny:
(IA) x = vq x + v · p x (A x+1 + (IA) x+1 ) .
3.34 Pokaza¢,przyzaªo»eniuhipotezyHCFM
A ¯ x = X ∞ k=0
v k+1 k p x µ [x]+k
i + q [x]+k
δ + µ [x]+k
,
gdzie
µ [x]+k = − log p [x]+k.
Zadania dodatkowe
3.35 Udowodni¢,przyHU, »edla
0 ≤ u < 1 A [x]+u = 1 − u
1 − uq x
A x + up x
1 − uq x
A [x]+1 .
(Wsk.:Przyj¡¢jakodeni j
A [x]+u = P ∞
k=0 v k+1 k p [x]+u q [x]+k+u
. Por.te»zad.3.36.)
3.36 Udowodni¢ nastpuj¡ ¡ zale»no±¢ uogólniaj¡ ¡ tez zadania 3.35: przy
HU, dla dowolnej funk ji
h
i0 ≤ u < 1
, warunkowawarto±¢ o zekiwanajestrówna
E [h(⌊T x − u⌋)|T x ≥ u] = E [h(⌊T x − u⌋)
1(T x ≥ u)]
Pr
(T x ≥ u)
= 1 − u 1 − uq x
E [h(K x )] + up x
1 − uq x
E [h(K [x]+1 )] ,
gdzie
E [h(K [x]+1 )] = E [h(K x − 1)
1(K x ≥ 1)]
. Wtym eluzauwa»y¢,»e⌊T x − u⌋ =
( K x gdyS x ≥ u , K x − 1
gdyS x < u
.
3.37 Udowodni¢
A 1
x:n = M x − M x+n
D x
,
(3.7)n| A x = M x+n
D x
,
(3.8)A x:n = M x − M x+n + D x+n
D x .
(3.9)3.38 [EdA26.10.96℄Na»y iepi¢dziesi iolatkawystawionobezterminow¡polis
daj¡ ¡wypªat1nakonie roku,wktórymnast¡pi±mier¢. Wyzna zjed-
norazow¡skªadknetto(podajnajbli»sz¡warto±¢), je±li wiadomo»e: (i)
analogi znaskªadkadlaosobyorok mªodszejwynosi0.6, (ii) stopapro-
entowa
i = 10%
,(iii)danes¡warto± ifunk jikomuta yjny hD 49 = 850
oraz
D 50 = 765
. [Odp. (A) 0.651,(B) 0.654, (C) 0.657, (D) 0.660,(E)0.663.℄
3.39 [EdA18.01.97℄Rozwa»mydwarodzajepolis:
•
polisaI,wystawionana40-latka,jest9-letnimubezpie zeniemtermi- nowymna»y ieze ±wiad zeniemrosn¡ ymzrokunarok o1000zª,po z¡wszy od sumy ubezpie zenia 1000 wpierwszym roku. wiad-
zenias¡wypªa anenakonie roku±mier i,
•
polisaIImatesameparametry,ztym»e±wiad zeniemaleje oroku o1000po z¡wszyodkwotywyj± iowej9000zª.Kowarian jawarto± iobe nej wypªat z pary polis I i II sprzedany h tej
samejosobiewynosi
0.005 · 10 6. Wiadomoponadto,»e
A 1
40:9 = 0.025 2 A 1
40:9 = 0.006 .
Obli z
E [S]
orazVar [S]
dla portfela 100niezale»ny h polis, w który h wystpujepo50polisobydwutypów. [Odp.(A)
E (S) = 12 500
,Var (S) = 24 525 000
,(B)
E (S) = 16 200
,Var (S) = 24 525 000
,(C)
E (S) = 17 900
,Var (S) = 25 615 000
,(D)
E (S) = 16 200
,Var (S) = 26 375 000
,(E)
E (S) = 12 500
,Var (S) = 26 375 000
,℄3.40 [EdA18.01.97℄Naosobwwieku
x
-latwystawiono30-letni¡polisna»y-ie,daj¡ ¡przezpierwszy h10lat wypªat15000,przeznastpne10lat
kwot 10 000 oraz 5 000 przez ostatnie 10 lat wa»no± i polisy. wiad-
zenie po±miertne jest pªatne na konie roku ±mier i. Wyzna z skªadk
E (Z) + SD(Z)
dla tejpolisy(SD
ozna zaod hyleniestandardowe),je±li wiadomo»e:• Z 1 , Z 2 , Z 3towarto±
iobe
newypªatz10-letni
hpoliswystawiony
h
nax
-latka,daj¡
y
hwypªat1nakonie
roku±mier
i,iodro
zony
h
odpowiednioo0lat,10lat oraz20lat,
•
dlazmienny hZ 1 , Z 2 , Z 3 znanes¡:
Var (Z 1 ) = 0.007225, Cov (Z 1 , Z 2 ) = −0.0033 Var (Z 2 ) = 0.0036, Cov (Z 1 , Z 3 ) = −0.003 Var (Z 3 ) = 0.003025, Cov (Z 2 , Z 3 ) = −0.00275.
Podajnajbli»sz¡warto±¢wyzna zonejskªadki. [Odp. (A)2230,(B)2245,
(C) 2260,(D)2275,(E)2290.℄
3.41 [EdA7.12.96℄Wyzna zjednorazow¡skªadknettowbezterminowymubez-
pie zeniu na »y ie 25-latka z sum¡ ubezpie zenia 10 000 zª, pªatn¡ na
konie roku,wktórymnast¡piªa±mier¢,je±liwiadomo»e:
1.
v = 0.9
,2.
q 24 = 0.00180
orazq 25 = 0.00160
,3.
(IA) 24 = 0.64610
oraz(IA) 25 = 0.68180
.Wynikzaokr¡glijdo10groszy. [Odp. (A)325.60,(B)354.40,(C)355.80,
(D)356.40,(E)357.80.℄
3.42 [EdA7.12.96℄Na
x
-latkawystawionopolis,którapo10lata hodro zeniadaje 40-letnie ubezpie zenie na »y ie ze ±wiad zeniem w wysoko± i 10,
pªatnym w momen ie ±mier i. Wyzna z warian j wypªat z tej polisy
wedªugi hwarto± inamomentwystawieniapolisy,je±li:
1. nat»eniezgonówjeststaªe:
µ x+t = 0.05
,2. nat»enieopro entowaniawynosi
δ = 0.05
.[Odp. (A)
25 · ((4/3)e −1.5 − e −2 + 2e −6 − (4/3)e −7.5 − e −10 )
,(B)
50 · ((4/3)e −1.5 − e −2 + 2e −6 − (4/3)e −7.5 − e −10 )
,(C)
25 · ((4/3)e −2 − e −6 + (4/3)e −8 − e −10 )
,(D)
50 · ((4/3)e −2 − e −6 + (4/3)e −8 − e −10 )
,(E)
25 · ((4/3)e −1.5 − 2e −6 + (4/3)e −7.5 − e −10 )
.℄3.43 [EdA16.11.96℄ Dla zabezpie zenia 10-letniego kredytu zawarto 10-letnie
ubezpie zeniena»y ie. Wyzna zjednorazow¡skªadknetto,je±li:
1. ±wiad zeniejestpªatnenamoment±mier i,
2. suma ubezpie zenia maleje jednostajnie wraz z upªywem zasu od
1000dozera,
3. nat»enieopro entowania
δ = 0.04
,4. nat»eniezgonówopisujefunk ja
µ x+t = (1/50)
.[Odp. (A)
(2500/3)(exp(−3/5) − (1/5))
,(B)
(2500/3)(exp(−3/5) − (4/9))
,(C)
(5000/9)(exp(−3/5) − (1/5))
,(D)
(5000/9)(exp(−3/5) − (2/5))
,(E)
(5000/9)(exp(−3/5) − (4/9))
.℄3.44 [EdA16.11.96℄ Nie h
Z 1 , Z 2 , Z 3 ozna zaj¡ odpowiednio warto± i obe ne wypªat znastpuj¡ y h poliswystawiony h dla40-latka: terminowej20-
letniej na »y ie, 20-letniej na do»y ie oraz 20-letniej na »y ie i do»y ie.
Obli z
E [Z 1 ]
orazE [Z 2 ]
, je±liwiadomo,»e1.
Var (Z 1 ) = 0.0081
;Var (Z 2 ) = 0.0625
;Var (Z 3 ) = 0.0106
,2.
A 40:20 = 0.4
.[Odp. (A)
E (Z 1 ) = 0.1
,E (Z 2 ) = 0.3
,(B)
E (Z 1 ) = 0.15
,E (Z 2 ) = 0.3
,(C)
E (Z 1 ) = 0.15
,E (Z 2 ) = 0.25
,(D)
E (Z 1 ) = 0.1
,E (Z 2 ) = 0.35
,(E)
E (Z 1 ) = 0.12
,E (Z 2 ) = 0.28
.℄3.45 [EdA05.12.98℄Danajestli zba aªkowita
x
orazA x = 0.5, p x = 0.6 v = 0.95 .
Obli z
A x+ 1
2
korzystaj¡ zzaªo»eniaojednostajnymrozkªadzie±mier iw
i¡guroku. [Odp. (A)0.360,(B)0.375,(C)0.390,(D)0.405,(E)0.420.℄
3.46 [EdA05.12.1998℄Wdziesi ioletnimubezpie zeniuna»y ieido»y iesuma
ubezpie zenia wynosiwpierwszym roku10000zª iro±nieo1000 zªpo
ka»dejro zni ywystawieniapolisy. wiad zenie±miertelnepªatnejestna
konie roku ±mier i. Wyzna z jednorazow¡ skªadk netto dla ubezpie -
zonegowwieku50lat,je±lidanes¡:
A 50 = 0.1831 (IA) 50 = 2.3686 D 50 = 7475 A 60 = 0.2922 (IA) 60 = 2.9000 D 60 = 2450
Podajnajbli»sz¡ warto±¢. [Odp. (A)
7 480
, (B)7 690
, (C)7 900
,(D)
8 110
,(E)8 330
.℄3.47 [EdA16.11.96℄ Wzwi¡zkuzkonie zno± i¡obni»eniate hni znegonat»e-
nia opro entowania o jeden punkt pro entowy, wyzna z nowy poziom
skªadki
A ¯ x, je±li doty
h
zasowe A x = 0.15
, a doty
h
zasowe ( ¯ I ¯ A) x = 2.2
.[Odp.(A)0.161,(B)0.172,(C)0.183,(D)0.194,(E)adnazpowy»szy
h.℄
3.48 [EdA3.10.98℄Osobawwieku(x)rozwa»akupno jednegozdwó hbezter-
minowy h ubezpie ze« na »y ie. W obydwu ubezpie zenia h pªa i si
jednorazow¡skªadknetto. Pierwszeubezpie zeniedaje±wiad zenie1zª
nakonie roku±mier i,adrugieubezpie zenie ±wiad zenie1zªnakonie
póªro za±mier i. Skªadkazadrugieubezpie zeniejesto1.72%wy»szaod
pierwszejskªadki. Zakªadaj¡ jednostajnyrozkªadzgonóww i¡guroku,
wyzna zte hni zn¡(ro zn¡)stoppro entow¡
i
,przyktórejskalkulowano obydwieskªadki. Podajnajbli»sz¡warto±¢. [Odp. (A) 6%,(B) 7%, (C)8%,(D)9%,(E)10%.℄
4 Zadania MU; lista 3 dodatkowa
4.1 Wubezpie zeniuna»y ieido»y ieobe nawarto±¢
Z = v T1(T ≤ n) + v n1(T > n) = Z 1 + Z 2 .
(T > n) = Z 1 + Z 2 .
Pokaza¢,»e
Var Z ≤ Var Z 1 + Var Z 2 .
4.2 Wodro zonymubezpie zeniuna aªe»y ie
m| A ¯ x = m p x v m A ¯ [x]+m
oraz
m| A x = A x − A 1 x:m .
4.3 Przyzaªo»eniuhipotezyHUdla aªkowity h
n A ¯ 1
x:n = i δ A 1
x:n
oraz
(I ¯ A) 1
x:n = i δ (IA) 1
x:n .
4.4 Dlamalej¡ egoubezpie zeniana»y ie
(DA) 1
x:n = E [(n − K)v K+1
1(K < n)] = (n + 1)A 1
x:n − (IA) 1 x:n .
5 Zadania MU; lista 4
5.1 Obli zy¢JSNdlanastpuj¡ ejrentydla(30)-latka:je±li»yjeonpodkonie
pierwszegorokuwypªatawynosi1000,je±li»yjepodkonie drugiegoroku
wypªata wynosi 3000, je±li »yje on pod konie trze iego roku wypªata
wynosi6000. Obli zenia zrobi¢dlaTT-PL97moraz
i = 4
%.5.2 Obli zy¢, zakªadaj¡ TT-PL97moraz
i = 4
%(i)
a 40
(ii)
a 40:20
(iii)
20| ¨ a 40
(iv) aproksyma jdla
¯ a x(zaªo»y¢HU)
(v)
¯ a 40:20.
Wsk.:w eluunikni iaobli ze« mo»nau»y¢funk jikomuta yjny h.
5.3 Obli zy¢
(Ia) 30:20 oraz(I¨ a) 30:20 dlaTT-PL97morazi = 4
%.
i = 4
%.5.4 Poda¢wzórnaaktuarialn¡zakumulowan¡warto±¢
Rozpatrzy¢nastpuj¡ egoubezpie zeniarentowedladla
(30)
-latka:(i) 1000nakonie ka»degomiesi¡ awwieku30do40lat,
(ii) 2000nakonie ka»degomiesi¡ awwieku40do50lat,
(iii) 5000nakonie ka»degomiesi¡ awwieku50do60lat,
Poda¢JSN.
Poda¢aktuarialn¡zakumulowan¡warto±¢.
Przprowadzi¢obli zeniadlaTT-PL97moraz
i = 4
%.5.5 Rozpatrzmynastpuj¡ yportfelrentzgóry:
wiek li zba rent
60 36
70 49
80 64
Ka»darentawypªa a1takdªugojakrentobior a»yje. Zakªadamy
i = 4
%orazTT-PL97m. Dlaobe nejwarto± ity h zobowi¡za«obli zy¢
•
warto±¢o zekiwan¡,•
warian j•
kwantyl5%rozkªadu.Nale»y zaªo»y¢, »e dªugo± i »y¢ s¡ niezale»ne. Do obli zenia warian ji
wykorzysta¢nastpuj¡ ¡tabli funk jikomuta yjny h obli zony hprzy
nowestopiepro entowej
i = 8.16
%:wiek
M x D x
60 232.093 678.143
70 105.770 220.633
80 30.825 49.092
Wsk. Skorzysta¢z fun kjikomuta yjny h. Pamita¢,»e:
A x = M x /D x,
oraz,»e
Var Y = ( 2 A x − A x )/d 2.
5.6 Je±liprzyszªy zas»y iaspeªniaprawoMakehama,to
A ¯ x = A¯ a x + (µ x − A)¯a , x
gdzie
A
jeststaª¡zwzorunaprawoMakehamaoraz¯ a , xobli zonejestprzy
spe jalnejstopie pro entowej.
5.7 Zakªadaj¡ HU, obli zy¢
A ¯ 45,wiedz¡ ,»e
¨
a 45 = 19.864
orazA 45 = 0.42143
.5.8 Korzystaj¡ ztabli trwania»y iaTT-PL97m,przyro znejstopiepro-
entowej
i = 4%
, obli zy¢ jednorazow¡ skªadk netto zasowej renty na»y iena3lata,osobywwieku
x = 40
,wypªa anejwwysoko± iC = 1000
napo z¡tkuka»degoroku»y ia.
5.9 Zakªadaj¡ prawode Moivre'a prze»y ia z
ω = 4
obli zy¢ jednorazow¡skªadk netto dla nastpuj¡ ego ubezpie zenia »y iowo-rentowego: je±li
ubezpie zony
x = 0
umrze przedupªywem2lat towypªata10jednostekjestpªatnanakonie roku±mier i,poupªywie2latwypªa anajestrenta
wysoko± i 1 na po z¡tek ka»dego roku »y ia. Przeprowadzi¢ obli zenia
przy
δ = 0.2
.5.10 Danes¡nastpuj¡ ewarto± iprzy
i = 0.03
:x
72 73 74 75¨
a x 8.06 7.73 7.43 7.15
Obli z
p 73.
5.11 Pokaza¢,»e
¯ a x:nobli
zonedlastaªegonat»enie±miertelno±
iµ
isilestopy
pro entowej
δ
jestrówne¯ a n obli
zoneprzysilestopypro
entowejδ + µ
.
5.12 Zaªó»my, »e
Y
jest obe n¡ warto± i¡ rentyz góry na aªe »y ie dla(x)
-latkawypªa aj¡ ¡1. Danejest
a ¨ x = 10
przyi ′ = 1/24 = e δ − 1
,¨ a x = 6
przy
i = e 2δ − 1
. Obli zwarian jY
.5.13 Grupa (30)-latkówpªa i po 1000 zªdo funduszu na konie ka»dego roku
przez 20 lat. Znajd¹ kwot przypadaj¡ ¡ dla jednego prze»ywaj¡ ego.
Obli zenia przeprowad¹ dla TT-PL97m przy
i = 4%
. Wsk.: mo»naskorzysta¢ztabli y funk ji komuta yjny h.
Zadania teorety zne
5.14 Udowodnij orazpowiedzprzyjaki hzaªo»enia hjestprawdziwarówno±¢
(i)
n E x = t E x n−t E x+t
dlawszystki h
t, n ∈ Z + it ≤ n
(ii)
n E x = t E x n−t E x+t
dlawszystki h
n ∈ Z +,t ≥ 0
orazt ≤ n
.
5.15 Pokaza¢ przyHJP, »e warian ja obe nejwarto± i
Y
i¡gªej rentyodro -zonejwynosi
Var [Y ] = v 2m m p x (1 − m p x )(¯ a x+m ) 2 + v 2m m p x
2 A ¯ x+m − ( ¯ A x+m ) 2
δ 2 .
5.16 Udowodni¢
m|n ¯ a x = v m m p x ¯ a [x]+m:n ,
gdzie
¯ a [x]+m:n = R n
0 v t t p [x]+m
orazprzyHJPm|n ¯ a x = v m m p x a ¯ x+m:n .
5.17 Udowodni¢zale»no±¢
v¨ a x = a x + A x .
5.18 Udowodni¢nastpuj¡ ezwi¡zkidoty z¡ ejednorazowejskªadkinettoter-
minowejrentyzdoªu
a x:n = ¨ a x:n − 1 + A x:n 1 ,
¨
a x:n = 1 + a x:n−1 , a x:n = v¨ a x:n − A 1 x:n , a x:n−1 = v¨ a x:n − A x:n .
5.19 Przyzaªo»eniuHA,wyprowadzi¢wzórnawarian jobe nejwarto± iodro -
zonegoubezpie zenia na aªe»y ie
Var [Y ] = v 2n n p x (1 − n p x )(a x+n ) 2 + v 2n n p x
2 A x+n − (A x+n ) 2
d 2 ,
gdzie
Y =
( 0
je±liK = 0, 1, . . . , m − 1
,v m + v m+1 + . . . + v K je±liK = m, m + 1, . . .
.
5.20 Pokaza¢, »e jednorazowa skªadka netto rosn¡ ej renty na »y ie z doªu,
tzn.owypªata h
c k=k(k=0,1,...) wokresie0 ≤ k ≤ K
wynosi
(Ia) x =
∞
X
k=1
kv k k p x .
5.21 Wyprowadzi¢nastpuj¡ ewzorynajednorazoweskªadkinettorosn¡ y h
rentterminowy hzgóryizdoªu
(I¨ a) x:n =
n
X
k=1
kv k−1 k−1 p x ,
(5.1)(Ia) x:n =
n
X
k=1
kv k k p x .
(5.2)5.22 Udowodni¢nastpuj¡ ¡zale»no±¢:
A (m) x = m(v 1/m ¨ a (m) x − a (m) x )
= 1 − d (m) ¨ a (m) x .
5.23 Udowodni¢nastpuj¡ ¡zale»no±¢doty z¡ ¡rentyzupeªnej
1 = i (m) ˚ a (m) x + ¯ A x .
5.24 Rozwa»aj¡ przepªywkapitaªudlaportfela
l xrentterminowy h,udowod- ni¢ »e zakumulowanewarto± iodpowiedni h rent dyskretny h nakonie
okresudanes¡wzorami
s x:n = a x:n n E x
,
¨
s x:n = ¨ a x:n n E x
.
oraz,»e analogi zniedlarenty i¡gªejmamy
¯
s x:n = a ¯ x:n n E x
.
5.25 Dla zegonierozwa»asizakumulowany hwarto± irentna aªe»y ie?
5.26 Przyjmijmynastpuj¡ ¡deni j i¡gªejfunk ji komuta yjnej
N ¯ x = Z ∞
0
D x+tdt .
Udowodni¢,»e
¯ a x = N ¯ x
D x
.
5.27 Udowodni¢przyzaªo»eniuHU,»e
N ¯ x = id
δ 2 N x − i − δ δ 2 D x .
5.28 Pokaza¢,»e
s x:n = N x+1 − N x+n+1
D x+n ,
¨
s x:n = N x − N x+n
D x+n ,
n k x = M x − M x+n D x+n .
Zadania dodatkowe
5.29 [FAM℄Obli zy¢
a ¨ (2) 45:10,a 30:20 (12) ,¯ a 30:20 przyzaªo»eniuTT-PL97morazi = 4
%korzystaj¡
z
¯ a 30:20 przyzaªo»eniuTT-PL97morazi = 4
%korzystaj¡
z
(i) zaproksyma jiDL,
(ii) zakªadaj¡ HU.
5.30 Dla (65)-latkazakªadaj¡ TT-PL97moraz
i = 4
% obli zy¢aktuarialn¡obe n¡warto±¢rentyna aªe»y iepªatnejmiesi zniezgóry.
5.31 [EdA16.11.1996℄Nie h
Y
bdzie obe n¡warto± i¡rentydo»ywotniej dla 70-latka, daj¡ ej mu wypªat 100 na po z¡tek ka»dego roku. Obli zVar [Y ]
je±li dane s¡A 69 = 0.55211
,2 A 69 = 0.34022, p 69 = 0.97
oraz
v = 0.95
(podajnajbli»sz¡warto±¢). [Odp. (A)119151,(B)129252,(C)
139353,(D)149454,(E)159555.℄
5.32 Obli zy¢
A 20,a ¨ 20,P 20przyi = 6%
orazTFK-PL97m.
P 20przyi = 6%
orazTFK-PL97m.
5.33 [EdA26.10.96℄ Czterdziestoletnia osoba za i¡gnªa kredyt na 10 lat, z
ro zn¡ rat¡ w wysoko± i
r
spªa an¡ w formie renty i¡gªej z opro en-towaniem
δ
. Dla pokry ia dªugu wystawiono polis daj¡ ¡ w momen-ie ±mier i dªu»nika wypªat równ¡ pozostaªej kwo ie dªugu. Przyjmu-
j¡ tsam¡stoppro entow¡
δ
wska»formuªwyzna zaj¡ ¡jednorazow¡skªadknettozatpolis.
[Odp. (A)
(r/δ)( ¯ A 1
40:10 + v 10 · 10 p 40 ),
(B)
(r/δ)( ¯ A 1
40:10 − v 10 · 10 p 40 ),
(C)
(r/δ)( ¯ A 1
40:10 − v 10 · 10 q 40 ),
(D)
(r/δ)(A 1
40:10 − v 10 · 10 q 40 ),
(E)
(r/δ)(A 1
40:10
+ v 10 · 10 q 40 )
.℄5.34 [EdA26.10.96℄Osobie zterdziestoletniejwystawionopolisnarentdo»y-
wotni¡, odro zon¡ na 20 lat, pªatn¡ w wysoko± i 1 na po z¡tek roku.
Wyzna zjednorazow¡skªadknettozat polis,je±liwiadomo, »e:
A 40 = 0.112 s ¨ 40:20 = 77.7 20 p 40 = 0.78 i = 0.1 .
[Odp. (A)0.76,(B) 0.80,(C) 0.84,(D)0.88,(E)0.92.℄
5.35 [EdA5.10.96℄Danes¡trzyformuªy:
(i)
A ¯ x = δ i − d·¨ δ a x ,
(ii)
A ¯ x:n = A x:n + ( δ i − 1)A 1
x:n
,
(iii)
(IA) x = δ i (IA) x.
Którazni hjestpoprawnaprzyzaªo»eniujednostajnegorozkªaduzgonów
w i¡guroku?
[Odp. (A)tylko(i),(B)tylko(ii),(C) tylko(iii),(D) tylko(ii)oraz(iii),
(E)»adna.℄
5.36 [EdA5.10.96℄Danes¡:
¨
a x:3 = 2.70 i = 0.1 3 p x = 0.9.
Przyzaªo»eniujednostajnegorozkªaduzgonóww i¡guroku
¨ a (12) x:3 wynosi
(podajnajbli»sz¡warto±¢):
[Odp(A)2.40,(B)2.45,(C)2.50,(D)2.55,(E)2.60.℄
5.37 [EdA7.12.96℄ Osobie 35-letniej wystawiono polis na rent do»ywotni¡,
odro zon¡na30lat,pªatn¡wwysoko± i100zªoty hnapo z¡tkumiesi¡ a.
Przyzaªo»eniujednostajnegorozkªaduzgonóww i¡gurokuwyzna zjed-
norazow¡skªadknetto, pªatn¡ wmomen ie wystawieniatej polisy, je±li
danes¡:
(i)
A (12) 35 − A 35 = 0.004212
,(ii)
A 1
35:30 = 0.06519,
(iii)
¨ a 35:30 = 11.425
,(iv)
d = 7.407%
,d (12) = 7.672%
,α(12) = 1.0005
,β(12) = 0.4713
.Wynikzaokr¡glijdoli zby aªkowitej.
[Odp. (A)513,(B) 660,(C)807,(D)954,(E)1101.℄
5.38 [EdA21.06.97℄Znajd¹ warian j zmiennejlosowej
Y = ¯ a T przy staªej in-
tensywno± iopro entowania
δ > 0
,wiedz¡ »e:¯
a x = 9
przyintensywno± iopro entowaniaδ
,¯
a x = 6
przyintensywno± iopro entowania2δ
oraz2 A ¯ x / ¯ A x = 2/3.
[Odp. (A)3/2,(B) 3,(C)9,(D)27/2,(E)27.℄
5.39 [EdA3.10.98℄Wpewnejpopula ji±miertelno± i¡rz¡dziprawoWeilbullaz
intensywno± i¡wymierania
µ x = x/400
. Ponadtointensywno±¢opro en- towaniaδ = 0.05
orazΦ(u)
ozna zadystrybuantstandardowegorozkªadu normalnego. Wyzna za ¯ 20.
[Odp. (A)
20 √
2πe 2 (1 − Φ(2))
,(B)
40 √
2πe 2 (1 − Φ(2))
,(C)
1 20
√ 2πe 2 (1 − Φ(2))
,(D)
1 20
√ 2πe 4 (1 − Φ(2))
,(E)
1 400
√ 2πe 4 (1 − Φ(2))
.℄5.40 Pokaza¢,»e
α(m) = 1 + m 2 − 1
12m 2 δ 2 + 2m 4 − 5m 2 + 3
720m 4 δ 4 + . . .
oraz
β(m) = m − 1
2m [1 + m + 1
3m δ + m(m + 1)
12m 2 δ 2 + (m + 1)(6m 2 − 4)
360m 3 δ 3 + . . .] .
6 Zadania MU; lista 5
6.1 Trzyletni kredyt zostaª zabezpie zony ubezpie zeniem, wypªa anym na
konie roku±mier i. Poni»ejdanes¡informa je otym ubezpie zeniu za-
wartymprzez
(x)
-latka:k b k+1 k| q x
0 3 0.010
1 2 0.010
2 1 0.020
(i)NapiszOWsumytegoubezpie zenia.
(ii)Obli zJSNdlategoubezpie zenia(najlepiejbezpo±redniozdeni ji).
(iii) Obli zro zn¡ skªadknetto pªa on¡w jednakowej wysoko± i
P
takdªugojakubezpie zony»yje.
(iv)Obli zrezerwnettopodrugimroku(najlepiejbezpo±redniozdeni ji).
Doobli ze«przyj¡¢
i = 1/9
.6.2 Poni»ej danes¡informa jeo3-letnimubezpie zeniu nado»y iepªatnym
nakonie roku±mier izawartymprzez
(x)
-latka:k b k+1 k| q x
0 2 0.20
1 3 0.20
2 4 0.3
Skªadkapªa onajestnapo z¡tkuubezpie zeniai
i = 1/9
. Wprzypadkuprze»y iawypªa anajestkwota
b 3 = 4
.(i)NapiszOW sumytegoubezpie zenia. Czymo»na Napisa¢JSN
A
dlategoubezpie zeniaprzyu»y iustandardowy hozna ze«?
(ii)Obli zJSNdlategoubezpie zenia(najlepiejbezpo±redniozdeni ji).
(iii) Obli zro zn¡ skªadknetto pªa on¡w jednakowej wysoko± i
P
takdªugojakubezpie zony»yje.
(iv) Obli z rezerw netto po pierwszym roku (najlepiej bezpo±rednio z
deni ji). Rozwa»y¢dwaprzypadki: (
1 ◦)skªadkanettojest pªa onajed-
norazowowmomen iewypisaniapolisy,(
2 ◦)skªadkajestpªa ona oro znie.
Doobli ze«przyj¡¢
i = 1/9
.6.3 Wykupionopolisdla30-latkana aªe»y iezskªadk¡ro zn¡nettopªatn¡
napo z¡tkuka»degorokujakdªugoubezpie zony»yjeiwynosz¡ ¡100zª.
Znajd¹najak¡sumubezpie zenia zostaªawypisanapolisa,je±li
x = 30
,i = 4%
oraz przyjto ±miertelno±¢ wg TT-PL97m. Obli zy¢ rezerwnettopopierwszymroku.
6.4 Napisa¢obe n¡warto±¢ aªkowitejstraty
L
dlarentyzgóryna aªe»y ie,odro zonej na2lata, snansowanej skªadk¡ nettopªa on¡ wpierwszy h