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数理ファイナンス・保険数学の問題

難易度 1教科書の例題レベル大学数学 数理ファイナンス・保険数学

ある人の生死について、次のモデルを考える。この人は、各年度の初めに生存していれば、その 1 年間を確率 で生き延び、確率 で死亡する。この確率は年齢によらず一定で、各年度の生死は独立に決まるものとする。

この人が現在(時刻 )生存しており、次の終身保険に加入する。
- 死亡した年度の末に、保険金 万円が支払われる。
- 保険料は、生存している限り毎年度の初め(時刻 )に 万円ずつ支払う(終身払い)。

年利率 の複利で割り引くとき、収支相等の原則(保険金の期待現価と保険料の期待現価が等しい)から、年払純保険料 (万円)を求めよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(29 技能)

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

技能「保険・生命年金の現価と純保険料」を使う。保険金の期待現価 と、保険料(期首払い終身年金)の期待現価 をそれぞれ求め、収支相等の式 を立てる。

ヒント 2

、、 とおく。、 はどちらも公比 の無限等比級数になる。

ヒント 3

、 となる。あとは を解けばよい。

答えと解説

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解説を読む

準備 現価率は である。

年後に生存している確率は である。 年後から 1 年間に死亡する確率は

である。

保険金 1 あたりの期待現価 死亡した年度の末(時刻 )に 1 を支払うので、

となる。ここで である。公比の絶対値が より小さいので、この無限等比級数は収束し、

である。よって

である。

期首払い終身年金の期待現価 時刻 に生存していれば 1 を支払うので、

である。

収支相等の原則 保険料の期待現価 と保険金の期待現価 が等しいので、

となる。これを解いて (万円)である。

(確認:一般に 、 が成り立つ。 となり、上の と一致する。)

別解

v=1/1.08=25/27。死亡確率 q=0.1、生存確率 p=0.9。

保険金の期待現価:死亡が第 k 年度(k=1,2,…)に起こる確率は p^{k-1}q で、保険金は年度末(時刻 k)に支払われる。
A = 54 Σ_{k≥1} v^k p^{k-1} q = 54 q v /(1−pv)

pv = 0.9×25/27 = 5/6 なので 1−pv = 1/6。
qv = 0.1×25/27 = 5/54。
A = 54 × (5/54) × 6 = 30。

保険料の期待現価:時刻 t に生存している確率は p^t なので、
ä = Σ_{t≥0} (pv)^t = 1/(1−pv) = 6。

収支相等より P×6 = 30 なので P = 5。

検算:A = 54·A_x, A_x = qv/(1−pv) = (5/54)·6 = 5/9、A = 30。ä = (1−A_x)/d、d = i/(1+i) = 0.08/1.08 = 2/27 なので ä = (4/9)/(2/27) = 6。一致する。P = 5。

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