給定「報價年利率」(stated annual interest rate),與「每年複利期數」(frequency of compounding),「使用數學運算計算(calculate)『有效年利率』(effective annual rate,EAR)」並「給定(interpret)有效年利率的意義」:
除了「連續複利」(continuous compounding)以外,每年複利期數(n)的有效年利率,都可使用下列公式,把報價年利率(r)轉換成有效年利率(EAR):
(1 + r / n) n - 1 = EAR
同樣是6%的報價年利率:
每年複利期數1期(相當於每年複利)的有效年利率為:
(1 + 0.06 / 1)1 - 1 = 0.06
每年複利期數2期(相當於每半年複利)的有效年利率為:
(1 + 0.06 / 2)2 - 1 = 0.0609(金融業的慣例為小數點後四位數,所謂的一個「基點」(basis point,bp),因此以下若有四捨五入,也只算到小數點後四位數)
每年複利期數4期(相當於每季複利)的有效年利率為:
(1 + 0.06 / 4)4 - 1 = 0.0614
每年複利期數12期(相當於每月複利)的有效年利率為:
(1 + 0.06 /12)12 - 1 = 0.0617
每年複利期數365期(相當於每日複利)的有效年利率為:
(1 + 0.06 /365)365 - 1 = 0.0618
注意:有效年利率隨著每年的複利期數之增加而增加。
若把每年複利期數增加,增加到無限大(變成連續複利),有效年利率是否也增加到無限大?
答:連續複利的有效年利率不會增加到無限大,只會增加到一個收斂極限值。
連續複利的報價年利率轉換成有效年利率,使用公式:
e r - 1 = EAR(有效年利率的收斂極限值)
例如6%的報價年利率連續複利有效年利率,即為e 0.06 - 1 = 6.18%
雖然四捨五入到小數點第四位,每日複利與連續複利有相同的結果,但是連續複利應該比每日複利的有效年利率還大,因此以下說明會延伸到小數點後面第五位數。
為何使用公式e r - 1 = EAR,就可以把連續複利的報價年利率,轉換成有效年利率呢?
在數學上是以收斂極限值、二項式定理及無窮幾何級數求和公式的數學過程,得到e = 2.71828…的一個無理數。
對數學過程有興趣的學員,可參考「毛起來說e」天下遠見股份有限公司出版,2008年1月31日第一版第十次印行,第282頁-第285頁。
但是,17世紀初的商場慣例,已經使用連續複利的過程在計算利息。我們的老祖宗當初是如何想的?
當時的借款人向放款人借1塊錢,借1年時,放款人要承擔這1年,可能會損失1塊錢的風險。因此放款人要求借款人在1年後,還這1塊錢時,應另外多還1塊錢,以彌補放款人可能會損失1塊錢的風險。也就是報價年利率100%,每年複利期數1期(相當於每年複利),到期的本利和為2塊錢:
(1 + 100% / 1)1 = 2。
後來放款人碰到倒帳的損失後,覺得1年的風險太高,要求借款人在半年後,就應該先還款,利息也減半,因此半年後的本利和為1.5塊錢。若該借款人還了1.5塊錢後,再向該放款人借1.5塊錢,借半年,該半年期間的利息也是以50%計算,到期的本利和為2.25塊錢。也就是報價年利率100%,每年複利期數2期(相當於每半年複利),到期的本利和為2.25塊錢:
(1 + 100% / 2)2 = 2.25。
同理,報價年利率100%,每年複利期數4期(相當於每季複利),到期的本利和為2.44141塊錢:
(1 + 100% / 4)4 = 2.44141。
報價年利率100%,每年複利期數12期(相當於每月複利),到期的本利和為2.61304塊錢:
(1 + 100% / 12)12 = 2.61304。
報價年利率100%,每年複利期數365期(相當於每日複利),到期的本利和為2.71457塊錢:
(1 + 100% / 365)365 = 2.71457。
看起來,此本利和也是隨著每年的複利期數之增加而增加。
若把每年的複利期數增加至1,000、10,000、100,000、1,000,000、10,000,000、…,本利和也會增加至2.71692、2.71815、2.71827、2.71828、2.71828、…。報價年利率100%,每年連續複利的本利和會收斂至一個極限值:
e 1 = 2.71828…。
因此,把連續複利的報價年利率,轉換成有效年利率就使用:
e r - 1 = EAR