¿Cómo calcular rentas constantes continuas en el sistema financiero compuesto continuo? Prof. Jean-Pierre Marcaillou INTRODUCCIÓN: El menú CAS (Cálculo Algebraico Simbólico) de la calculadora CASIO ALGEBRA FX 2.0 PLUS permite el cálculo de los parámetros de rentas constantes continuas en el sistema financiero compuesto continuo. CONCEPTOS Y FÓRMULAS Renta constante: Se llama renta constante Rc al siguiente conjunto de capitales financieros: Rc = {(t1,PMT),(t 2 ,PMT),(t 3 ,PMT),...,(tn ,PMT)} donde t i ≠ t j si i ≠ j con i, j = 1, 2,3,...,n y PMT representa el término constante de la renta. Renta discreta: Se llama renta discreta Rdisc a todo conjunto de capitales financieros separados entre sí por períodos de amplitud finita de tiempo. Renta continua: Se llama renta continua Rcont a todo conjunto de capitales financieros separados entre sí por períodos infinitesimales de tiempo. Este tipo de rentas pueden entenderse como rentas fraccionadas donde el fraccionamiento p tiende a ser infinito dentro de cada período. En la práctica se pueden considerar rentas continuas aquellas cuya frecuencia de fraccionamiento del término sea superior a 12: rentas quincenales, semanales, diarias, etc. Renta cierta: Se denomina así cuando sus fechas son conocidas de antemano. Renta contingente: Se denomina así cuando la fecha del primer pago, la fecha del último pago, o ambas no se fijan de antemano. Renta simple: Se denomina así cuando el período de los pagos coincide con el período de capitalización. Renta general: Se denomina así cuando no hay coincidencia entre el período de los pagos y el período de capitalización. Renta temporal: Se denomina así cuando el número de elementos de la renta es finito. Renta perpetua: Se denomina así cuando el número de elementos de la renta es infinito. Renta vencida: Se denomina así cuando los pagos se realizan al final de cada período. Renta adelantada: Se denomina así cuando los pagos se realizan al comienzo de cada período. Renta inmediata: Se denomina así cuando el primer elemento de la renta ocurre una unidad de tiempo temporal inmediatamente después del tiempo de valoración. Renta diferida: Se denomina así cuando el primer elemento de la renta ocurre en un momento mayor a una unidad de tiempo temporal después del tiempo de valoración. En consecuencia se dice que la renta es diferida de d unidades temporales (período de gracia) cuando el primer término de la renta ocurre en el momento d + 1. Tasa de interés compuesto discreto icmpd: Es la tasa de interés que, al final de cada período, se aplica tanto al capital anterior como a los intereses devengados en ese período; lo cual significa que los intereses devengados al final de un período se convierten en capital para producir nuevos intereses en el período siguiente. Tasa de interés compuesto continuo icmpc: Es la tasa de interés cuyo período de capitalización es lo más pequeño posible, es decir que la frecuencia de capitalización crece indefinidamente. Por ejemplo, cuando se habla de una tasa de interés del 20% anual con capitalización continua, se entiende que cada segundo, décimo de segundo, centésimo de segundo y así sucesivamente, después de un tiempo tan pequeño como sea, estoy ganando intereses. n: Número de años durante los cuales dura la operación financiera. np: Número total de términos de la renta durante el tiempo que dure la operación financiera. ven I%nom : Tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal anual que se capitaliza m veces por año. 1 Valoración de una renta: 1. En la fecha de inicio: estará representada por una cantidad única, que pagada en esa época, formará la misma renta que la de sus términos cancelados en cada uno de los períodos de dicha renta. 2. En la fecha final: estará representada por una cantidad única, que será la suma de los términos de la renta con sus respectivos intereses generados a lo largo del tiempo. Primero se analiza el caso de una renta constante discreta de p depósitos por año, general, cierta, temporal, vencida e inmediata, a una tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal del I% anual con m capitalizaciones en el año. Si al final de cada período de plazo 1/p año, se deposita una cantidad constante de PMT/p Bs.F. (es decir que el depósito anual de PMT Bs.F. se fracciona en p depósitos iguales de PMT/p Bs.F. que ocurren en períodos de plazo de 1/p año), en una cuenta que paga una tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal del I% anual con m capitalizaciones en el año, ¿cuánto se tiene en la cuenta al final del año n si no se efectúa ningún aporte ni retiro adicional durante todo ese tiempo? PV FVn 1 1/p 2 2/p 3 … p–2 p–1 p … (n–1)p+1 (n–1)p+2 (n–1)p+3 …np–2 np–1 np 3/p ... 1–2/p 1–1/p 1 … n–1+1/p n–1+2/p n–1+3/p … n–2/p n–1/p n depósitos años 0 PMT p p = número de depósitos por año m = número de capitalizaciones por año i = tasa de interés nominal anual con m capitalizaciones por año A continuación se muestran los cuatro casos más comunes de rentas discretas constantes, generales, ciertas, temporales, vencidas y adelantadas e inmediatas, con sus respectivas fórmulas para los cálculos de los valores futuros y valores presentes en el sistema financiero compuesto discreto. Valor futuro acumulado al final del año n de una renta constante discreta de PMT Bs.F. por año, pagadera p veces por año durante n años (se deposita la cantidad de PMT/p Bs. F. al final de cada período de plazo 1/p año) general, cierta, temporal, vencida e inmediata, a una tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal del I% anual que se capitaliza m veces por año. mn i t 1+ −1 n− m PMT i p PMT m 1 + = × m p m p i p t =1 1 + − 1 m t =np FVn = Valor presente acumulado en el momento 0 de una renta constante discreta de PMT Bs.F. por año, pagadera p veces por año durante n años (se deposita la cantidad de PMT/p Bs. F. al final de cada período de plazo 1/p año) general, cierta, temporal, vencida e inmediata, a una tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal del I% anual que se capitaliza m veces por año. ∑ −mn i 1 − 1 + PMT 1 PMT m = × tm m p p i p i p t =1 1+ 1 + − 1 m m (1) t =np PV = Valor futuro acumulado al final del año n de una renta constante discreta de PMT Bs.F por año, pagadera p veces por año durante n años (se deposita la cantidad de PMT/p Bs.F. al comienzo de cada período de plazo 1/p año) general, cierta, temporal, vencida e inmediata, a una tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal del I% anual que se capitaliza m veces por año. ∑ (2) mn i t-1 m 1+ −1 n− m PMT i i p m p = PMT × 1 + 1 + m p m p m i p t =1 1 + − 1 m t =np FVn = 2 ∑ (3) Valor presente acumulado en el momento 0 de una renta constante discreta de PMT Bs.F por año, pagadera p veces por año durante n años (se deposita la cantidad de PMT/p Bs.F. al comienzo de cada período de plazo 1/p año) general, cierta, temporal, vencida e inmediata, a una tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal del I% anual que se capitaliza m veces por año. −mn i m 1 − 1 + PMT 1 PMT i p m = × 1 + (t −1)m m p p m i p i p t =1 1 + 1 + − 1 m m t =np PV = ∑ (4) Suponga ahora que los depósitos se efectúan en forma continua a lo largo del año, entonces p crece infinitamente positivo, es decir p → +∞ , y en consecuencia existe un flujo constante anual continuo de depósitos, y suponga además que la frecuencia de capitalización m crece también infinitamente positivo, es decir m → +∞ , y en consecuencia existe capitalización continua, y por lo tanto se tiene una renta constante anual continua en el sistema financiero compuesto continuo. Se tiene los siguientes cálculos de límites: m i p lim p 1 + − 1 m p→∞ in m m i p i m nm 1 + m − 1 i i p i 1 = m ln 1 + y lim 1 + = 1 y lim 1 + = lim = lim 1 + = ein m 1 m m p→∞ m m p →∞ m→∞ →∞ i p i y en consecuencia, la fórmulas de los valores futuro y presente de una renta constante anual continua, a una tasa de interés porcentual, compuesto continuo, nominal del I% anual son: t =np t n− m PMT i p FVn = lim lim 1+ p m m→∞ p→∞ t =1 ∑ mn i − 1 1+ m = lim PMT × i m→∞ m × ln 1 + m mn mn i i − 1 − 1 1 + 1+ PMT m m = lim lim PMT × = lim lim × m m m→∞ p →∞ p m→∞ p →∞ i p i p 1 + 1 1 + − 1 − m m 1 p m in i 1 1 + − 1 m i ein − 1 = lim PMT × = PMT (5 ) i i m→∞ ln 1 + m i× i m 3 − mn i t =np 1 − 1 + PMT 1 PMT m PV = lim lim = = lim lim × tm m p m→∞ p→∞ m→∞ p→∞ p i p i p t =1 1+ 1+ − 1 m m ∑ − mn i 1− 1+ m = lim PMT × i m→∞ m × ln 1 + m − mn i 1− 1+ m = lim lim PMT × m m→∞ p →∞ i p + − 1 1 m 1 p m −in i 1 1 − 1 + m i 1 − e− in = lim PMT × = PMT i i m→∞ ln 1 + m i× i m (6 ) las cuales son válidas tanto para depósitos vencidos como adelantados en vista de que como el tiempo entre período es infinitesimal no hay diferencia entre inicio y final del mismo, cuya ilustración gráfica se presenta a continuación: PV FVn 0 n años PMT PMT = cantidad anual constante, distribuida continuamente durante n años i = tasa de interés, compuesto continuo, nominal anual Se puede utilizar también la siguiente ecuación de valor estándar valorada en el momento 0, la cual resume las fórmulas (5) y (6): PV + PMT × ein − 1 1 FV × = 0 (7) + in i e ein respetando la convención de signos (ingreso (+); egresos (–)). Se muestra ahora como resolver dicho problema a través del uso del cálculo integral, cuyos cálculos son más sencillos a desarrollar. 4 Se tiene que t =np FVn = ∑ t =1 PMT i 1 + p m t n− m p ∆ {t 1 T =t / p = ∆t =p∆T T =n ∑ T =1/ p PMT i ( + 1 p m n− T ) m n p∆T ≈ ∫ PMT × e j (n−T) dT 0 i donde j = m × ln 1 + representa la tasa de interés anual compuesto continuo equivalente. m Luego se tiene por lo tanto que: n FVn ≈ ∫ n PMT × e j (n−T) dT = PMT 0 ∫ n e jn − 1 1 1 1 e j (n−T) dT = PMT − e j (n−T) = PMT − + e jn = PMT j 0 j j j 0 n y PV ≈ ∫ n PMT × e − jT dT = PMT 0 ∫ 1 e− jT dT = PMT − e − jT j n = PMT 0 1 − e− jn j 0 OPERACIÓN CON LA CALCULADORA CASIO ALGEBRA FX 2.0 PLUS El menú CAS calcula los parámetros de una renta constante continua en el sistema financiero compuesto continuo, mediante el uso de los comandos 4: ∑ (sumatoria) y 3: lim (límite) del submenú desplegable CALC e ∞ (infinito) del menú de opciones OPTN.l El procedimiento para la calculadora es el siguiente: t =np (1) FVn: ∑ t n− m PMT i p 1 + p m fórmula ⇒ calculadora t =1 144444 42444444 3 PMT = C;p = P;i = I;m = M;n = N;t = T ∑( t =np (2) PV: ∑ 1 tm i p t =1 1+ m 14444244443 PMT = C;p = P;i = I;m = M;n = N;t = T t =np (3) FVn: PMT p ∑ t −1 n− m PMT i p 1 + p m fórmula ⇒ calculadora fórmula ⇒ calculadora t =1 1444444 24444443 PMT = C;p = P;i = I;m = M;n = N;t = T (4) PV: t =np ∑ fórmula 1 ⇒ (t −1)m calculadora i p t =1 1+ m 144444244444 3 PMT = C;p = P;i = I;m = M;n = N;t = T PMT p ∑( ∑ MN I 1+ −1 C M almacena en C / P × (1 + I / M) ^ ((N − T / P ) M),T,1,NP = × → f1 M memoria función P I P 1 + − 1 M ∑ ) −MN I 1 − 1 + C almacena en → f2 (C / P / (1 + I/ M) ^ (TM / P),T,1,NP)) = P × MM memoria función I P 1 + − 1 M MN I M 1+ −1 C M I P almacena en C / P × (1 + I / M) ^ ((N − (T − 1) / P )M),T,1,NP = × 1 + → f3 M memoria función P M I P 1 + − 1 M ) C (C / P / (1 + I/ M) ^ ((T − 1)M / P),T,1,NP)) = P × 5 −MN I M 1 − 1 + I P M almacena en 1 + →f4 M memoria función M I P 1 + − 1 M (5) FVn: (6) PV: t =np t n − m PMT i p fórmula eIN − 1 almacena en lim lim 1+ lim (lim(fn1,P, ∞ ) ,M, ∞ ) = lim (lim(fn3,P, ∞ ) ,M, ∞ ) = C × ⇒ → f5 memoria función p m I m→∞ p→∞ calculadora t = 1 144444244444 3 f1 ∑ t =np fórmula PMT 1 1 − e−IN almacena en lim lim ⇒ lim (lim(fn2,P, ∞ ) ,M, ∞ ) = lim (lim(fn4,P, ∞ ) ,M, ∞ ) = C × → f6 tm calculadora memoria función p I m→∞ p→∞ i p t =1 1+ m 3 1444424444 f2 ∑ La empresa Desbarajuste 1. La empresa Desbarajuste comercializa un producto de gran difusión y estima que la cantidad vendida cada día es de 2.000 unidades desde el 1 de enero hasta el final del año 2007. El beneficio realizado, de 1 Bs.F. sobre cada unidad, se deposita en la cuenta de ahorros del Banco Yositepago Sin Rollo. a) ¿Cuál es la cantidad que tendrá acumulado la compañía Desbarajuste al final del año 2007, si los depósitos se realizan al final de cada mes y la cuenta paga una tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal del 6% anual con capitalización mensual? b) ¿Cuál es la cantidad que tendrá acumulado la compañía Desbarajuste al final del año 2007, si los depósitos se realizan al final de cada quincena y la cuenta paga una tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal del 6% anual con capitalización quincenal? c) ¿Cuál es la cantidad que tendrá acumulado la compañía Desbarajuste al final del año 2007, si los depósitos se realizan al final de cada semana y la cuenta paga una tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal del 6% anual con capitalización semanal? d) ¿Cuál es la cantidad que tendrá acumulado la compañía Desbarajuste al final del año 2007, si los depósitos se realizan al final de cada día y la cuenta paga una tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal del 6% anual con capitalización diario? e) ¿Cuál es la cantidad que tendrá acumulado la compañía Desbarajuste al final del año 2007, si los depósitos se realizan de forma continua y la cuenta paga una tasa de interés porcentual, nominal del 6% anual con capitalización continua? /ON (1) Presione las teclas [AC ] / [MENU], seleccione el icono CAS a través la tecla elíptica [REPLAY] y presione la tecla [EXE] para abrir el menú de Cálculo Algebraico Simbólico. (2) Presione las teclas [F6] ( > ) / [F1] (CLR) / [2] (VarAll) / [EXE] / [F1] (CLR) / [3] (ALLEQU) / [EXE] (Sí) para borrar todas las variables, fórmulas y ecuaciones registradas. (3) Presione las teclas [CTRL] / [F3] (SET UP) / ▼ / ▼ / [F1] (Fix) / [2] / [EXE] para fijar la presentación de los resultados con dos cifras decimales. (4) Presione las teclas [ESC] / [ESC] para regresar a la pantalla original y presione las teclas respectivas para introducir en el área de ingreso la siguiente fórmula (1): t =NP ∑ T N− M C I P 1 + P M y presione seguidamente la tecla [EXE]. t =1 6 (5) Presione las teclas [OPTN] / [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [1] (Store) / [1] / [EXE] para registrar la fórmula (1) en f1 en la Memoria de función. (6) Presione las teclas [ESC] / [ESC] para regresar a la pantalla del menú CAS y presione las teclas respectivas para introducir en el área de ingreso la siguiente fórmula (2): t =NP ∑ C × P t =1 1 TM I P 1+ M y presione seguidamente la tecla [EXE]. (7) Presione las teclas [OPTN] / [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [1] (Store) / [2] / [EXE] para registrar la fórmula (2) en f2 en la Memoria de función. (8) Presione las teclas [ESC] / [ESC] para regresar a la pantalla del menú CAS y presione las teclas respectivas para introducir en el área de ingreso la siguiente fórmula (3): t =NP ∑ T-1 N− M C I P 1 + P M y presione seguidamente la tecla [EXE]. t =1 (9) Presione las teclas [OPTN] / [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [1] (Store) / [3] / [EXE] para registrar la fórmula (3) en f3 en la Memoria de función. (10) Presione las teclas [ESC] / [ESC] para regresar a la pantalla del menú CAS y presione las teclas respectivas para introducir en el área de ingreso la siguiente fórmula (4): t =NP ∑ t =1 C × P 1 (T −1)M I P 1+ M y presione seguidamente la tecla [EXE]. (11) Presione las teclas [OPTN] / [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [1] (Store) / [4] / [EXE] para registrar la fórmula (4) en f4 en la Memoria de función. (12) Presione las teclas [ESC] / [ESC] / [F2] (CALC) / [3] (lim) / [F2] (CALC) / [3] (lim) / [OPTN] / [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [3] (fn) / [1] / [,] / [ALPHA] / [4] (P) / [,] / [F6] ( > ) / [F4] (∞) / [)] / [,] / [ALPHA] / [7] (M) / [,] / [F4] (∞) / [)] / [EXE] con la finalidad de obtener la fórmula (5). (13) Presione las teclas [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [1] (Store) / [5] / [EXE] para registrar la fórmula (5) en f5 en la Memoria de función. 7 (14) Presione las teclas [ESC] / [ESC] / [F2] (CALC) / [3] (lim) / [F2] (CALC) / [3] (lim) / [OPTN] / [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [3] (fn) / [2] / [,] / [ALPHA] / [4] (P) / [,] / [F6] ( > ) / [F4] (∞) / [)] / [,] / [ALPHA] / [7] (M) / [,] / [F4] (∞) / [)] / [EXE] con la finalidad de obtener la fórmula (6). (15) Presione las teclas [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [1] (Store) / [6] / [EXE] para registrar la fórmula (6) en f6 en la Memoria de función. (16) Presione las teclas [ESC] / [ESC] / [F1] (TRNS) / [9] (sbstit) / [OPTN] / [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [3] (fn) / [1] / [,] / para regresar a la pantalla anterior del menú CAS, llamar la función registrada en f1 en la Memoria de función, y sustituir en dicha expresión los parámetros por los siguientes valores C = 2.000 × 360,I = approx(0.06),M = 12,N = 1,P = 12) y presione la tecla [EXE] para obtener la Respuesta a) (17) Presione las teclas [F1] (TRNS) / [9] (sbstit) / [OPTN] / [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [3] (fn) / [1] / [,] / para llamar la función registrada en f1 en la Memoria de función, y sustituir en dicha expresión los parámetros por los siguientes valores C = 2.000 × 360,I = approx(0.06),M = 24,N = 1,P = 24) y presione la tecla [EXE] para obtener la Respuesta b) (18) Presione las teclas [F1] (TRNS) / [9] (sbstit) / [OPTN] / [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [3] (fn) / [1] / [,] / para llamar la función registrada en f1 en la Memoria de función, y sustituir en dicha expresión los parámetros por los siguientes valores C = 2.000 × 360,I = approx(0.06),M = 48,N = 1,P = 48) y presione la tecla [EXE] para obtener la Respuesta c) (19) Presione las teclas [F1] (TRNS) / [9] (sbstit) / [OPTN] / [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [3] (fn) / [1] / [,] / para llamar la función registrada en f1 en la Memoria de función, y sustituir en dicha expresión los parámetros por los siguientes valores C = 2.000 × 360,I = approx(0.06),M = 360,N = 1,P = 360) y presione la tecla [EXE] para obtener la Respuesta d) (20) Presione las teclas [F1] (TRNS) / [9] (sbstit) / [OPTN] / [F6] ( > ) / [F4] (FMEM) / [3] (fn) / [5] / [,] / para llamar la función registrada en f5 en la Memoria de función, y sustituir en dicha expresión los parámetros por los siguientes valores C = 2.000 × 360,I = approx(0.06)) y presione la tecla [EXE] para obtener la Respuesta e) Se observa a través de los resultados anteriores que a medidas que el número de depósitos p por año crece así como el número m de capitalizaciones por año, el valor futuro acumulado al final del año crece con tasa decreciente; es decir, que al aumentar las frecuencias de los depósitos y de las capitalizaciones de mensuales a quincenales se genera una mayor cantidad de intereses y por lo tanto el valor futuro acumulado aumenta; al aumentar las frecuencias de los depósitos y de las capitalizaciones de quincenales a semanales se genera una mayor cantidad de intereses pero menor que cuando se pasa de mensuales a quincenales; al aumentar las frecuencias de los depósitos y de las capitalizaciones de semanales a diarios se genera una mayor cantidad de intereses pero menor que cuando se pasa de de quincenales a semanales; y así sucesivamente. Si se sigue de esta forma, se llega pronto a períodos infinitesimales de tiempo para depósitos y capitalizaciones, y el valor futuro acumulado está acotado. 8 La cuenta de ahorros del señor Avivato 2. La cuenta de ahorros del señor Avivato en el Banco Yositepresto Sin Rollo asciende a 9.800,00 Bs.F. el 1º de enero del año 2008. El Banco le paga una tasa de interés porcentual, compuesto discreto, vencido, nominal del 5% anual con capitalización mensual. a) ¿Cuál es la cantidad que debe retirar el señor Avivato al principio de cada año empezando el 1º de enero de 2008, de manera que su cuenta quede saldada al cabo de seis años? b) ¿Cuál es la cantidad que debe retirar el señor Avivato al principio de cada semestre empezando el 1º de enero de 2008, de manera que su cuenta quede saldada al cabo de seis años? c) ¿Cuál es la cantidad que debe retirar el señor Avivato al principio de cada cuatrimestre empezando el 1º de enero de 2008, de manera que su cuenta quede saldada al cabo de seis años? d) ¿Cuál es la cantidad que debe retirar el señor Avivato al principio de cada trimestre empezando el 1º de enero de 2008, de manera que su cuenta quede saldada al cabo de seis años? e) ¿Cuál es la cantidad que debe retirar el señor Avivato al principio de cada bimestre empezando el 1º de enero de 2008, de manera que su cuenta quede saldada al cabo de seis años? f) ¿Cuál es la cantidad que debe retirar el señor Avivato al principio de cada mes empezando el 1º de enero de 2008, de manera que su cuenta quede saldada al cabo de seis años? g) ¿Cuál es la cantidad que debe retirar el señor Avivato al principio de cada quincena empezando el 1º de enero de 2008, de manera que su cuenta quede saldada al cabo de seis años? h) ¿Cuál es la cantidad que debe retirar el señor Avivato al principio de cada semana empezando el 1º de enero de 2008, de manera que su cuenta quede saldada al cabo de seis años? i) ¿Cuál es la cantidad que debe retirar el señor Avivato al principio de cada día empezando el 1º de enero de 2008, de manera que su cuenta quede saldada al cabo de seis años? j) ¿Cuál es la cantidad anual que debe retirar continuamente el señor Avivato empezando el 1º de enero de 2008, de manera que su cuenta quede saldada al cabo de seis años a través del concepto de renta constante continua en el sistema financiero compuesto continuo? ¿El resultado obtenido en la pregunta j) es mayor o menor al resultado obtenido en la pregunta a)? 9