ROZDZIA×4

W rozdziale tym, o ile nie b ¾

edzie zaznaczone inaczej, zak÷

adać b ¾

edziemy, ·

ze świadczenie

p÷

atne jest w chwili śmierci, zaś intensywność oprocentowania jest sta÷¾

a, podobnie jak

odpowiadaj ¾

ace jej równowa·

zne stopy oprocentowania i dyskontowa i oraz d.

Zadanie 1

Wykazać, ·

ze Ax =

, je·

zeli

(x) =

> 0 dla x > 0.

+

Zadanie 2

Niech

(x) = 1 dla x > 0.

1+x

1

R

a. Ca÷

kuj ¾

ac przez cz ¾

eści wykazać, ·

ze Ax = 1

e t 1+x dt.

1+x+t

0

b. Korzystaj ¾

ac z wyniku w a. wykazać, ·

ze dAx < 0 dla x > 0.

dx

Zadanie 3

Wykazać, ·

ze dAx =

v IA .

di

x

Zadanie 4

Wykazać, ·

ze wzory na wariancj ¾

e wartości obecnej n-letniego ubezpieczenia na ·

zycie i do·

zycie

2

wyp÷

acaj ¾

acego świadczenie w wysokości 1 dane wzorami V ar (Z) =2 A A

oraz

x:nj

x:nj

V ar (Z3) = V ar (Z1) + V ar (Z2) + 2Cov (Z1; Z2) s ¾

a równowa·

zne, gdzie

(

(

(

vT

T

n

0

T

n

vT

T

n

Z1 =

, Z2 =

, Z1 =

.

0

t > n

vn

t > n

vn

t > n

Zadanie 5

Niech Z1 oraz Z2 b ¾

ed ¾

a zmiennymi losowymi zde…niowanymi w zadaniu 4.

a. Wykazać, ·

ze limCov (Z1; Z2) = lim Cov (Z1; Z2) = 0.

n!0

n!1

b.

Wyprowadzić wzór zapisany w postaci uwik÷

anej określaj ¾

acy okres czasu dla

ubezpieczenia na ·

zycie i do·

zycie, dla którego Cov (Z1; Z2) jest minimalizowana.

c. Wyprowadzić wzór na minimum w przypadku b.

d. Uprościć wzory w b. i c. w przypadku, gdy intensywność wymierania jest sta÷

a równa .

Zadanie 6

Za÷

ó·

zmy, ·

ze wymieralność opisana jest poprzez funkcj ¾

e lx = 100

x dla 0

x

100 oraz

intensywność oprocentowania wynosi

= 0; 05:

1

a. Oblicz A

.

40:25j

b. Wyznacz aktuarialn ¾

a wartość obecn ¾

a 25-letniego ubezpieczenia na ·

zycie ze świadczeniem

wyp÷

acanym w chwili t równym bt = e0;05, je·

zeli osoba ubezpieczana jest w wieku 40 lat.

1

Zadanie 7

Przyjmuj ¾

ac funkcj ¾

e prze·

zywalności de Moivre’a z ! = 100 oraz i = 0; 10 oblicz 1

a. A

.

30:10j

b. Wariancj ¾

e wartości obecnej w momencie wystawienia polisy dla ubezpieczenia z a.

Zadanie 8

Je·

zeli t =

0;2

oraz l

1+0;05t

x = 100

x dla 0

x

100, oblicz

a.

Aktuarialn ¾

a

wartość

obecn ¾

a

oraz

wariancj ¾

e

wartości

obecnej świadczenia

w bezterminowym ubezpieczeniu na ·

zycie dla osoby w wieku x.

b. IA .

x

Zadanie 9

Wykazać, ·

ze Ax jest funkcj ¾

a generuj ¾

ac ¾

a momenty zmiennej losowej T , b ¾

ed ¾

acej przysz÷

ym

czasem trwania ·

zycia x-latka, obliczon ¾

a w punkcie

.

Zadanie 10

Wiedz ¾

ac, ·

ze bt = t,

(t) =

oraz

x

t =

dla t > 0, wyprowadzić wzory na

a. IA

= E b

x

T vT .

b. V ar bT vT .

Zadanie 11

Zmienna losowa Z jest wartości ¾

a obecn ¾

a bezterminowego ubezpieczenia na ·

zycie

wyp÷

acaj ¾

acym 1 w chwili śmierci x. Je·

zeli

= 0; 05 oraz

(t) = 0; 01:

x

a. Wyznacz wzór na g ¾

estość rozk÷

adu zmiennej losowej Z.

b. Narysuj wykres g ¾

estości zmiennej losowej Z.

c. Oblicz Ax = E [Z] oraz V ar (Z).

Zadanie 12

Zmienna losowa Z jest wartości ¾

a obecn ¾

a n-letniego ubezpieczenia na ·

zycie i do·

zycie.

Wyznaczyć wzór na dystrybuant ¾

e zmiennej losowej Z w terminach dystrybuanty zmiennej losowej T .

Zadanie 13

Niech dana b ¾

edzie zmienna losowa Z z zadania 12. Je·

zeli

= 0; 05,

(t) = 0; 01 oraz

x

n = 20:

a. Wyznaczyć dystrybuant ¾

e zmiennej losowej Z.

b. Narysować wykres dystrybuanty zmiennej losowej Z.

c. Oblicz A

= E [Z] za pomoc ¾

a dystrybuanty zmiennej losowej Z.

x:nj

2

Zadanie 14

Je·

zeli lx = 100

x, 0

x

100 oraz i = 0; 05, oblicz

a. A

.

40:25j

b. (IA) .

40

Zadanie 15

Wykazać, ·

ze A

= A1

+ vm

dla m < n oraz zinterpretuj wynik s÷

ownie.

x:nj

x:mj

mpxAx+m:n mj

Zadanie 16

Je·

zeli Ax = 0; 25, Ax+20 = 0; 40 oraz A

= 0; 55, oblicz

x:20j

a. A 1 .

x:20j

b. A1

.

x:20j

Zadanie 17

a.

Opisz wysokość świadczenia w ubezpieczeniu, którego aktuarialna wartość obecna oznaczana jest symbolem (IA)

.

x:mj

b. Wyznacz aktuarialn ¾

a wartość obecn ¾

a dla ubezpieczenia z a. przy u·

zyciu symboli danych

w tabelach 4.2.1 oraz 4.3.1.

Zadanie 18

W przyk÷

adzie 4.3.2 niech Ek oznacza oczekiwan ¾

a wielkość funduszu k lat po

zawarciu umowy, zaraz po dokonaniu wyp÷

aty świadczeń pośmiertnych.

Zak÷

adamy, ·

ze

E0 = 100 1000A30 = 10248; 35.

a. Poczynaj ¾

ac od wzoru Ax = vqx + vAx+1px wyprowadź wzór rekurencyjny Ek = 1; 06Ek 1

100000k 1jq30.

b. Korzystaj ¾

ac ze wzoru rekurencyjnego z a. sprawdź, ·

ze E5 = 12762; 58.

Zadanie 19

Rozwa·

zmy oś czasu z przedzia÷

ami o d÷

ugości 1 , gdzie jednostk ¾

a skali jest rok. Niech

m

bezterminowe ubezpieczenie na ·

zycie wyp÷

aca świadczenie w wysokości 1 na koniec m-tego okresu, w którym nast ¾

api÷

a śmierć. Niech k oznacza liczb ¾

e ca÷

kowicie prze·

zytych lat, zaś

j b ¾

edzie liczb ¾

a ca÷

kowicie prze·

zytych m-tych cz ¾

eści roku, w którym nast ¾

api÷

a śmierć.

a. Jaka jest funkcja wartości obecnej dla tego ubezpieczenia?

1

R

1

b. Wyznacz wzór analogiczny do Ax =

vt tpx

(t) dt + vp

+ vp

x

xAx+1 = Ax:1j

xAx+1 dla

0

aktuarialnej wartości obecnej A(m)

x

dla tego ubezpieczenia.

c. Wyka·

z algebraicznie, ·

ze przy za÷

o·

zeniu jednostajnego rozk÷

adu zgonów w ci ¾

agu roku

A(m)

x

= i A

i(m)

x.

3

Zadanie 20

Wykazać, ·

ze przy za÷

o·

zeniu sta÷

ej intensywności wymierania w ci ¾

agu roku

1

P

Ax =

vk+1 kpx

(k) i+qx+k , gdzie

(k) =

ln p

x

+

x

x+k.

x(k)

k=0

Zadanie 21

1

R

a. Wykazać, ·

ze wzór Ax = E [Z] =

vt tpx

(t) dt mo

x

·

ze być zapisany jako

0

1

R

Ax =

1

vy yp0 (y) dy dla x

0.

xp0vx x

b. Ró·

zniczkuj ¾

ac wzór w a. wykazać, ·

ze dAx = [ (x) + ] A

dx

x

(x), x

0.

1

dA

1

c. Wykazać w ten sam sposób, ·

ze

x:nj = [ (x) + ] A

+

(x + n) A 1

(x), x

0.

dx

x:nj

xnj

Zadanie 22

Rozwi ¾

azać równanie ró·

zniczkowe d A

dx

x =

(x) + Ax [ + (x)] = Ax

(x) 1

Ax

w nast ¾

epuj ¾

acy sposób:

(

)

x

R

a. U·

zyj czynnika ca÷

kuj ¾

acego exp

[ +

(z)] dz

aby otrzymać

y

(

)

1

R

x

R

Ay =

(x) exp

[ +

(z)] dz

dx.

y

y

1

R

b. U·

zyj czynnika ca÷

kuj ¾

acego e x aby otrzymać Ay =

(x) vx y 1

Ax dx.

y

Zadanie 23

Za pomoc ¾

a symboli w tabeli 4.3.1 zapisz wzór na aktuarialn ¾

a wartość obecn ¾

a ubezpieczenia,

które wyp÷

aca świadczenie w wysokości 2 w przypadku śmierci przed ukończeniem 65 roku, zaś świadczenie w wysokości 1, je·

zeli ubezpieczony umrze po 65 roku ·

zycia. Zak÷

adamy, ·

ze

świadczenie p÷

atne jest na koniec roku śmierci.

4

Zadanie 24

Dla osoby w wieku 20 lat wystawiona jest polisa, która wyp÷

aca świadczenie pośmiertne

p÷

atne w chwili śmierci w wysokości zale·

znej od d÷

ugości ·

zycia. Wysokość świadczenia opisuje

tabela:

Wiek

Świadczenie

20

1000

21

2000

22

4000

23

6000

24

8000

25

40

10000

41

50000

Wyznacz aktuarialn ¾

a wartość obecn ¾

a tego ubezpieczenia przy wykorzystaniu Tablic Trwania

·

Zycia, przy za÷

o·

zeniu jednostajnego rozk÷

adu zgonów w ci ¾

agu roku oraz i = 0; 05.

Zadanie 25

a. Sprawdź, czy zwi ¾

ekszenie intensywności wymierania o pewn ¾

a sta÷¾

a zwi ¾

eksza wartość

Ax w ten sam sposób, co zwi ¾

ekszenie o t ¾

a sam ¾

a sta÷¾

a intensywności oprocentowania.

b. Wykazać, ·

ze jeśli pojedyncze prawdopodobieństwo śmierci qx+n zwi ¾

ekszone zostanie do

qx+n + c, to Ax zostanie zwi ¾

ekszone o cvn+1 npx (1

Ax+n+1).

Zadanie 26

Aktuarialna wartość obecna n-letniego ubezpieczenia na do·

zycie o wysokości świadczenia

1000 wynosi 650. Natomiast aktuarialna wartość obecna ubezpieczenia wyp÷

acaj ¾

acego 1000

w przypadku prze·

zycia n lat oraz zwracaj ¾

acego koszt sk÷

adki jednorazowej netto za to

ubezpieczenie w przypadku śmierci przed up÷

ywem n lat wynosi 700.

a. Oblicz aktuarialn ¾

a wartość obecn ¾

a dla zmody…kowanego n-letniego ubezpieczenia na do·

zycie dla 1000 x-latków, je·

zeli 100k% aktuarialnej wartości obecnej p÷

atne jest w chwili

śmierci, je·

zeli nast ¾

api ona przed up÷

ywem n lat od chwili wystawienia ubezpieczenia.

b. Dla zmody…kowanego ubezpieczenia na do·

zycie w a. wyznacz wariancj ¾

e wartości obecnej

ubezpieczenia wyra·

zon ¾

a za pomoc ¾

a aktuarialnej wartości obecnej dla ubezpieczenia na do·

zycie

oraz ubezpieczenia terminowego na ·

zycie.

5

Zadanie 27

Producent sprzedaje swoje wyroby z pi ¾

ecioletni ¾

a gwarancj ¾

a daj ¾

ac ¾

a zwrot pieni ¾

edzy

w wysokości proporcjonalnej do zakończenia up÷

ywu gwarancji w przypadku uszkodzenia

towaru w ci ¾

agu pierwszych pi ¾

eciu lat. Na przyk÷

ad, je·

zeli szkoda zg÷

oszona jest w 3 3 roku

4

po zakupie towaru, to zwracane jest 25% ceny zakupu. Z badań statystycznych wynika, ·

ze

prawdopodobieństwo zepsucia si ¾

e produktu w pierwszym roku wynosi 0; 2, w drugim, trzecim oraz czwartym roku 0; 1, zaś w pi ¾

atym roku 0; 2.

a. Zak÷

adaj ¾

ac, ·

ze szkody zg÷

aszane s ¾

a jednostajnie w ci ¾

agu roku, wyznacz jak ¾

a cz ¾

eść ceny

towaru stanowi gwarancja, je·

zeli równa jest ona aktuarialnej wartości obecnej przysz÷

ych wyp÷

at

z tytu÷

u uszkodzenia towaru. Przyjmij i = 0; 10.

b. Czy odpowiedź do a. zmieni si ¾

e, je·

zeli za÷

o·

zymy, ·

ze kwota zwrotu pieni ¾

edzy z gwarancji

jest jednocześnie rabatem, który udziela si ¾

e klientowi przy zakupie nowego produktu, równie·

z

obj ¾

etego pi ¾

ecioletni ¾

a gwarancj ¾

a?

Zadanie 28

t2

Za÷

ó·

zmy, ·

ze T (x) posiada rozk÷

ad o g ¾

estości fT(x) (x) =

2

p

e 200 , t > 0 oraz

= 0; 05.

10 2

Wyka·

z, ·

ze

a. Ax = 2e0;125 [1

(0; 5)] = 0; 6992.

b. 2Ax = 2e 0;5 [1

(1)] = 0; 5232.

c. V ar (Z) = 0; 0343, gdzie Z = vT .

d. 0;5 = 0; 7076.

Z

e. vex = 0; 6710 < 0; 6992 = Ax.

Zadanie 29

Uogólnij punkt e. z zadania 28 wykazuj ¾

ac, ·

ze jeśli

> 0, to vex

Ax.

Zadanie 30

Dla bezterminowego ubezpieczenia n ·

zycie świadczenie bt wynosi 0 lub 1 dla t 0. Dla

intensywności oprocentowania t:

a. Wyznacz funkcj ¾

e dyskonta w terminach t.

b. Wyznacz wartość obecn ¾

a zmiennej losowej Z w terminach T .

c. Wyka·

z, ·

ze Zj@ t = Z@j t.

6