
- •Г.В. Бабенко Математическая экономика
- •Г.В. Бабенко
- •Предисловие
- •Глава 1 посвящена вопросам финансовых вычислений - процентные вычисления, дисконтирование, расчет доходности в случае совершения операций несколько раз в году.
- •Глава 4 раскрывает подходы к расчетам, применяемым при определении параметров сделок по краткосрочному и долгосрочному страхованию жизни.
- •Введение
- •1. Финансовые вычисления
- •Проценты простые
- •1.1.1. Наращивание по простой процентной ставке
- •1.1.2 Сложные проценты
- •1.1.3 Наращивание по сложным процентам
- •1.1.4 Определение суммы по смешанным процентным ставкам
- •1.1.5 Эквивалентная ставка
- •1.1.6 Номинальная ставка
- •1.1.7 Эффективная ставка
- •1.2 Математическое дисконтирование и банковский учёт
- •1.2.1 Математическое дисконтирование
- •1.2.2 Банковский учёт или учёт векселей
- •1.3 Учёт платёжного обязательства с начислением простых процентов.
- •1.3.1 Наращение по простой процентной ставке
- •1.3.2. Дисконтирование по сложным годовым учётным ставкам
- •1.3.3 Наращение по сложным учётным ставкам
- •1.3.4 Наращение по сложной учётной ставке m раз в году.
- •Вопросы и задачи:
- •2. Наращение процентов и инфляция.
- •2.1. Консолидация платежей
- •2.2 Методы составления планов погашения обязательств
- •2.3 Обыкновенная годовая рента
- •2.4 Оценки инвестиционных проектов
- •2.4.1 Внутренняя норма окупаемости
- •2.4.2 Граничный дисконтный множитель
- •2.5 Барьерная ставка
- •Вопросы и задачи:
- •3. Риски и их измерители
- •3.1. Методы уменьшения финансового риска
- •3.2. Оптимизация портфеля ценных бумаг
- •Вопросы и задачи:
- •4. Распределение рисков в страховании
- •4.1. Актуарная математика
- •4.2 Основные вероятностные характеристики продолжительности жизни
- •4.3. Анализ моделей краткосрочного страхования жизни
- •Откуда получим, что
- •4.4 Анализ модели долгосрочного страхования
- •Вопросы и задачи
- •5. Линейное программирование
- •5.1 Основные понятия математического программирования экономических процессов
- •5.1.1 Исследование операций. Оптимальное решение.
- •5.1.2 Классификация оптимизационных методов и моделей
- •5.1.3 Основные понятия и этапы построения оптимизационных моделей
- •5.1.4 Примеры задач линейного программирования
- •5.1.5 Общая постановка задачи линейного программирования
- •5.1.6 Теоретические основы методов линейного программирования. Выпуклые множества точек
- •5.2 Геометрический метод решения задач линейного программирования
- •5.2.1 Свойства задачи линейного программирования
- •5.2.2Геометрическое изображение системы ограничений.
- •5.3 Симплексный метод
- •5.3.1 Геометрическая интерпретация симплексного метода
- •5.3.2 Аналитические методы поиска оптимального решения
- •5.3.3. Симплексные таблицы
- •5.3.4 Метод искусственного базиса
- •5.4 Двойственные задачи
- •5.4.1 Экономическая интерпретация двойственной задачи
- •5.4.2 Взаимно двойственные задачи линейного программирования и их свойства
- •5.4.3 Первая теорема двойственности
- •5.4.4 Вторая теорема двойственности
- •5.5 Транспортная задача.
- •5.5.1. Экономико-математическая модель транспортной задачи.
- •5.5.2 Нахождение первоначального базисного распределения поставок
- •5.5.3. Поиск оптимального решения методом потенциалов.
- •5.6. Открытая модель транспортной задачи.
- •Вопросы и задачи:
- •6. Управление запасами
- •6.1 Модели управления запасами в экономике
- •6.2 Управление запасами при случайном спросе и задержке в поставках
- •Вопросы и задачи.
- •Заключение
- •Библиографический список
4.3. Анализ моделей краткосрочного страхования жизни
Схема краткосрочного страхования была описана выше. Пусть р – страховой взнос, который платит человек страховой компании; b – величина страховой выплаты, которую наследники получают от компании в случае смерти застрахованного в течение 1 года. Страховым взносом клиент обезопасил себя от финансовой неопределенности, связанной с наступлением смерти. Этот риск принимает страховая компания, для которой этот риск заключается в возможности убытка, и этот убыток будет элементарной составляющей финансового риска страховой компании, и поэтому изучение ее деятельности анализируется с точки зрения её убытков. ζ – это индивидуальный убыток случайной величины со значениями i=0 или i=b, распространение которой в простейшем виде задается правилом
Пi=P(ζ=i)=
где х – возраст застрахованного; рх , qx – (qx=1-px), это величины, характеризующие: рх - вероятность того, что человек проживет как минимум ещё 1 год, а qx – вероятность того, что человек умрет в течение ближайшего года. Средняя величина убытка определяется как mζ=OП0.
Мζ=О
П0+b
Пb=b
qx
– средняя величина убытка;
Dζ=O2
П0+b2
Пb-b2
q
=b2(Пb-q
)=b2pxqx.
Введём случайную величину L=ζ-p, которая описывает потери страховой компании от конкретного договора страхования. Эта случайная величина принимает два значения: -р и (b-p)>0 с вероятностями рх и qx соответственно. Средние потери компании равны:
L=ζ-p=
ML=Mζ-p=bqx-p
Из
свойств задания величины L
её ML
< 0, т.е. р ≥ рqx
минимальное значение р0=bqx
, это значение соответствует нулевым
потерям компании и называется
нетто-премией, реальный страховой взнос
будет выше (страховая премия) нетто-премии,
так как он должен покрыть административные
и хозяйственные расходы. Идея состоит
в том, что эта сумма должна гарантировать
выполнение обязательств компании и
обеспечить малую вероятность разорения
компании. Всё это приводит к задаче о
компании, т.е. рассматривается не
конкретный страховой случай, а общая
сумма выплат по всем страховым случаям.
Пусть S
– это общая сумма выплат всем
застрахованным, а U
– это весь капитал компании, тогда
вероятность не разорения P{S≤U}.
Пусть ζi
–
это размер индивидуального убытка от
любого i-го
застрахованного, тогда S=
,
где N
– величина не случайная, а ζi
– независимые случайные величины и
распределены по одинаковому закону.
Это означает, что мы имеем однородную
группу застрахованных и исключаем
случай массовых катастроф. Суммарный
ущерб S
является суммой независимых и одинаково
распространенных случайных величин,
и задача о разорении решается методами
теории вероятностей. Одним из простейших
решений задач такого рода является
метод использования центральной
предельной теоремы для нормального
распределения.
P{
}≈Ф(х)=
,
Откуда получим, что
P{S≤U}=Ф
.
Задаваясь значением вероятности не разорения, мы можем найти значение (того, что в скобках) капитала U. Если в качестве платы pi за i-й договор страхования выбрать mζi , то резервный фонд компании составит:
U=
.
И отсюда Р(S>U)=P(S>MS)=Ф(О)=1/2. Такая вероятность разорения неприемлема, поэтому в качестве платы за страховку рi следует назначить величину pi=Mζi+li, где li – некоторая добавочная величина, тогда резервный фонд компании будет равен
U=MS+l,
l=
.
Вероятность разорения P(S>U)
P
.
Таким образом если
мы хотим, чтобы вероятность не разорения
компании была α (обычно за α принимается
число, близкое к 1), то l=x(α)
,
где х(α) – квантиль порядка α, х(α) -
коэффициент Стьюдента.
Теперь следует разделить единицу между всеми договорами. Если группа однородная, то li=l/N, однако, если рассматривать центральную предельную теорему в более общей формулировке, не требуя, чтобы все ζi имели одинаковое распределение, то естественно разделить единицу пропорционально убытку Мζi и тогда
lζ
=kMζ
Так
как известны
и
и k=xα
,
xα
– коэффициент, характеризующий точность,
тогда для страховой премии мы имеем:
Pi=(1+k)Mζi=Mζi(1+xα ) (*)
Основной вклад в pi даёт Мζi , она называется нетто-премией, а добавочную сумму li=kMζi называют страховой надбавкой, Qi=li/Mζi – относительной страховой надбавкой, однако назначение индивидуальных премий р по правилу (*) не справедливо по отношению к договорам с малыми флюктуациями возможного ущерба Dζi . Эти договоры как бы оплачивают по другим договорам.
Было бы справедливо делить единицу пропорционально дисперсиям Dζi или среднеквадратичному отклонению, т.е.
li=RDζi
или li=k
.
Суммируя
по i
и учитывая, что l=xα
,
получим,
что k=
или k=xα
- для второго случая. Соответственно,
для индивидуальной премии имеем:
Pi=Mζi+ Dζi
Pi=Mζi+
.
Исходя из этого, относительные страховые надбавки вычисляются по формулам:
Qi=
Qi=
Пример: страховая компания заключила n=10 000 договоров страхования жизни до 1 года на условиях: в случае смерти застрахованного лица в течение года от несчастного случая, его наследникам выплачивается 1 млн рублей, а в случае естественной смерти - 250 тыс. рублей, а если застрахованное лицо не умирает в течение года, то страховая компания не платит ничего. Вероятность смерти от естественных причин зависит от возраста и состояния здоровья. По этим признакам застрахованные разбиваются на две группы: n1=4 000 человек и n2=6 000 человек. С вероятностью естественной смерти в течение года q1=0.004 и q2=0.002 вычислить р, гарантирующий, что компания выполнит свое обязательство с вероятностью 0.95.
Решение:
Примем за единицу измерения денежных сумм 250 тыс. рублей, тогда для договоров первой группы индивидуальный убыток принимает значения 0, 1, 4 с вероятностями 0,9955; 0,004; 0,0005. Для второй группы убыток принимает те же значения с вероятностью 0,9955; 0,002; 0,0005. Вычислим Dζi и Mζi
Dζi=0
Mζi=0
Dζi=0.012;
Mζi=0
Dζi=0
Рассчитаем суммарный убыток MS:
MS=n1
=4
000
DS=n1
=4
000
Для того, чтобы гарантировать вероятность неразорения, равную 0.95, резервный фонд компании должен быть равен MS+l. Найдём l:
l=xα
l=x0.95
x0.95=1.645
Найдём относительную страховую надбавку:
Q=
,
так как Q
- одна для всех.
Q=
=0.356=35.6%
Для договора первой группы: p1=Mi(1+Q)=0.0084;
р2=M2(1+Q)=0.00542.
В рублях: p1=2034 рубля;
P2=1356 рублей.