(1) 김이화 과장이 첫 번째(65세 때) 받는 1000만원의 현재가치(2015년 1월 1일)를 a1이라고 할 때 a1=1000(1.05)−36로 나타낼 수 있다. 김이화 과장은 100세 까지 총 36번의 1000만원을 수령하였는데, 일반적으로 김이화 과장이 n번째 받는 1000만원의 현재가치는 an=1000(1.05)−(35+n),n=1,⋯,36로 나타낼 수 있다. 이는 첫째항이 a1 그리고 공비가 (1.05)−1인 등비수열이고, 총 36번 받은 1000만원의 현재가치의 합은 이 등비급수의 1항부터 36항까지의 합이므로 다음과 같이 계산된다.Sa=a11−1.05−11−1.05−36=1000(1.05)−361−1.05−11−1.05−36≈1000⋅0.17⋅(1−0.17)⋅21=2963.1
(2) 김이화 과장이 첫 번째(30세때) 적립하는 적금액 (300만원) 의 현재가치 (2015년 1월1일) 를 b1이라고 할 때 b1=300(1.05)−1로 나타낼 수 있다. 김이화 과장은 64세 까지 총 35번 매회 300만원씩을 적립하였는데, 일반적으로 김이화 과장이 n번째 적립한 금액의 현재가치는 bn=300(1.05)−n, n=1,⋯,35로 나타낼 수 있다. 이는 첫째항이 b1 그리고 공비가 (1.05)−1인 등비수열이고, 총 35번 적금의 현재가치의 합은 이 등비급수의 1항부터 35항까지 합이므로 Sb=b11−1.05−11−1.05−35=300(1.05)−11−1.05−11−1.05−35로 구할 수 있다. (1)에서 구한≈300⋅0.95⋅(1−0.18)⋅21=4907.7퇴직금의 현재가치는 Sa=2963.1이고 Sa<Sb이므로 김이화 과장의 적금은 퇴직금을 충당하기에 충분함을 알 수 있다.
(3) 확률변수 X1을 김이화 과장이 첫 번째 해에 적립할 금액의 현재가치라고 하면 X1의 확률분포는
| X1 | 0 | K(1.05)−1 |
| P(X1=x) | 1−10095 | 10095 |
이므로 X1의 기댓값은 E[X1]=K(1.05)−110095+0⋅(1−10095)=K10595이다.
일반적으로 확률변수 Xn를 김이화 과장이 n번째 해에 적립할 금액의 현재가치라고 하면 Xn의 확률분포는
| Xn | 0 | K(1.05)−n |
| P(Xn=x) | 1−(10095)n | (10095)n |
이므로 Xn의 기댓값은 E[Xn]=K(1.05)−n(10095)n+0⋅(1−(10095)n)=K(10595)n이다.
김이화 과장은 최대 35번째 해까지 적립을 하는데 이때 적금액의 현재가치 S1은 S1=E[X1]+⋯+E[X35]로 나타낼 수 있고, 위 수열은 첫째항이 K10595이고 공비가 10595인 등비수열의 1항부터 35항까지 합이므로S1=E[X1]+⋯+E[X35]=K105951−105951−(10595)35≈K⋅0.90⋅(1−0.030)⋅10.5=K⋅9.1665 이다.
이제 확률변수 Y1을 김이화 과장이 첫 번째(65세때) 받을 퇴직금 수령액의 현재가치라고 하면 Y1의 확률분포는
| x | 0 | 1000(1.05)−36 |
| P(Y1=x) | 1−(10095)36 | (10095)36 |
이므로 Y1의 기댓값은 E[Y1]=1000(1.05)−36(10095)36=1000(10595)36이다. 일반적으로 확률변수 Yn를 김이화 과장이 n번째 받는 퇴직금 수령액의 현재가치라고 하면 Y1의 확률분포는Correction. 마지막 Y1은 Yn의 오기이다. 바로 뒤의 표는 n번째 퇴직금의 현재가치 Yn의 분포를 나타낸다. 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.
| x | 0 | 1000(1.05)−(35+n) |
| P(Yn=x) | 1−(10095)35+n | (10095)35+n |
이므로 Yn의 기댓값은 E[Yn]=1000(1.05)−(35+n)(10095)35+n=1000(10595)35+n이다. 김이화 과장은 최대 36번까지 퇴직금 수령액 1000만원씩을 수령할 수 있는 데, 이때 퇴직금액의 현재가치는 S2=E[Y1]+⋯+E[Y36]로 나타낼 수 있고, 위 수열은 첫째항이 1000(10595)36이고 공비가 10595인 등비수열의 1항부터 36항까지 합이므로S2=E[Y1]+⋯+E[Y36]=1000(10595)361−105951−(10595)36≈1000⋅0.027⋅(1−0.027)⋅10.5=275.8455이다.
퇴직금의 현재가치와 적립금의 현재가치가 같도록 납입금액 K를 책정한다고 하였으므로 S1=S2가 되도록 K의 값을 정하면 대략 9.1665275.8455≈30.01만원이 된다.Correction. 제시된 두 수의 비 275.8455/9.1665는 약 30.0928이다. 소수 둘째 자리까지 쓴 30.01은 30.09의 오기이다. 그러나 원칙에 따라 원문 표기를 그대로 실었다.