数理ファイナンス・保険数学の問題
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
- 保険・生命年金の現価と純保険料(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(29 技能)
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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
一覧で見る(前提が先)
- 樹形図で数え上げる
- 積の法則と和の法則
- 和の法則・積の法則と樹形図
- 順列・円順列・重複順列
- 組合せ
- 確率の定義と和事象・余事象
- 条件付き確率と乗法定理
- 生命表と生存・死亡確率
- 分数のたし算・ひき算
- 小数の四則計算
- 正負の数の加法・減法
- 分数のかけ算・わり算
- 四則の混じった計算の順序
- 正負の数の乗除・累乗と四則混合
- 約数の見つけ方
- 素因数分解と約数の個数
- 平方根の意味と根号の簡単化
- 根号の乗除と加減
- 指数の拡張と指数関数
- 対数の定義と性質
- 複利と現在価値
- 等間隔にならんだ数の和
- 分配法則を使った計算のくふう
- 文字式の計算(同類項・分配法則)
- 等差・等比数列の和と Σ
- 数列の極限
- 無限等比級数と無限級数
- 年金現価とローン返済
- 保険・生命年金の現価と純保険料
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。