Archivo de la categoría: Sin clasificar

Matemáticas Financieras: Tablas de amortización que involucran el pago de dos o más anualidades

Por Erick de la Rosa

Introducción

En ésta sección, se continua analizando otro tipo de anualidades y la forma en que se puede construir su respectiva tabla de amortización, considerando el caso, en el que algunas empresas, de acuerdo con su experiencia, tienen contemplado el ingreso de recursos extras, a lo largo del año.

Concepto y construcción

En la sección donde se abordo el tema de anualidades, hubo algunos casos en donde se otorgaba un crédito en el que la forma de pagarlo, el acreditado realizaba pagos en el año, pero al final de éste agregaba más pagos, ya que por ejemplo, consideraba recursos que podía tener, por concepto de aguinaldo, prestaciones, cajas de ahorro, por mencionar algunas. Para este tipo de situaciones, la tabla de amortización que puede representar el comportamiento de los pagos de dicho crédito, en general es semejante el proceso de construcción que hasta este momento se ha estado utilizando. Con la diferencia radica en la forma en que se hacen los registros de éstos pagos extras, los cuales también se harán en un mismo periodo.

Por ejemplo: Se otorga un crédito hipotecario a una empresa de refresco, la cual quiere modernizar su planta de producción, la cantidad de dicho crédito asciende a \$445,000 , para pagar en un lapso de tiempo de 3 años, mediante 12 trimestres en los que se hará un pago de \$33,573.45, los días 20 del mes. Posterior a ése tiempo, se realizarán pagos anuales por la cantidad de \$60,000 a partir del mes de diciembre.

El contrato en cuestión, entra en operación el día 20 de marzo del año 2021, acordando una tasa de interés de 4.4% fija efectiva trimestral, la cual aplicará durante toda la duración del crédito. Los pagos se realizarán en forma vencida, por lo que el primer pago se tendrá que hacer el día 20 de junio del 2021.

La ecuación de valor que se usará para resolver este problema es la siguiente:

$$445,000=X\prescript{}{12}{\mathbf{A}}_{0.044}+60,000\prescript{}{3}{\mathbf{\ddot{A}}}_{0.18342}v_{0.043}^3;$$

de donde $X=\$33,573.45$

A continuación se muestra la tabla de amortización en la que se agregó una columna, en la que se anotara las fechas en las que se realizaran los pagos. Observe que hay dos columnas para el registro de las fechas de los pagos una que corresponde a los pagos trimestrales, y otra para los pagos anuales, los cuales son pagos que se recibirán al final de año, por concepto de los aguinaldos que en dichas fechas recibe.

Tabla de amortización de N pagos iguales y uno desigual

Este tipo de amortización ocurre, en los casos que la empresa que solicita el crédito pacta que la cantidad de los pagos es ajustada a su posibilidad de pago, en lugar de aceptar la que ofrece la institución que otorga el crédito. En estos casos se hace uso del concepto de anualidades tomando la cantidad que propone el deudor, y la variable n la cual va a representar el número de pagos, para conocer su valor será despejada de la ecuación de valor. Como la cantidad propuesta por el deudor, puede que no tenga considerados pagos completos para cubrir el pago total del préstamo, es por esta razón que se recurre al pago desigual, con el que será liquidado por completo en el último pago, la deuda. Para poder conocer la cantidad a la asciende éste pago desigual, será obtenido a partir de una segunda ecuación de valor, basada en la original, donde ya se conocen la cantidad de pagos completos.

La construcción de la amortización, sigue compartiendo muchas similitudes a como se han venido elaborando en los temas anteriores, con la diferencia de que el último pago es diferente.

Por ejemplo: una empresa le otorgan un crédito de \$947,000, y de los recursos que tiene por concepto de ingresos, puede disponer de la cantidad \$87,000 de forma mensual, los cuales serán destinado al pago de dicho crédito. La tasa de interés que acordaron fue del 23.1% convertible mensualmente. Para resolver éste problema, la ecuación de valor que se va a utilizar es la siguiente:

$$947,000=87,000\prescript{}{n}{\mathbf{A}}_{0.01925}$$

recordemos que el valor 0.01925, se obtiene porque se está trabajando con una tasa convertible mensual, por lo que se hace lo siguiente para poder ocuparla:

$$\frac{23.1}{12}=1.925$$

$$\frac{1.925}{100}=0.01925$$

para obtener el valor de n, se hace lo siguiente:

$$947,000=87,000\left(\frac{1-v_{0.01925}^n}{0.01925}\right)$$

$$947,000=87,000\left(\frac{1-\left(\frac{1}{(1+0.01925)^n}\right)}{0.01925}\right)$$

$$\frac{947,00}{87,000}=\left(\frac{1-\left(\frac{1}{(1+0.01925)^n}\right)}{0.01925}\right)$$

$$10.88505747=\left(\frac{1-\left(\frac{1}{(1+0.01925)^n}\right)}{0.01925}\right)$$

$$(0.01925)(10.88505747)=1-\left(\frac{1}{(1+0.01925)^n}\right)$$

$$(-1)(0.2095373563-1)=(-1)\left(-\left(\frac{1}{(1+0.01925)^n}\right)\right)$$

$$1-0.2095373563=\left(\frac{1}{(1+0.01925)^n}\right)$$

$$0.7904626437=\frac{1}{(1+0.01925)^n}$$

$$(0.7904626437)(1.01925)^n=1$$

$$(1.01925)^n=\frac{1}{0.7904626437}=1.265081921$$

$$(n)(log(1.01925))=log(1.265081921)$$

$$n=\frac{log(1.265081921)}{log(1.01925)}=12.332222$$

de dicha ecuación se nos arroja el valor de n=12.332222, lo cual se interpreta como 12 pagos por la cantidad de \$870,000 con un pago desigual, dando un total de 13 pagos. El valor del último pago, se obtiene con la siguiente ecuación:

$$947,000=87,000\prescript{}{12}{\mathbf{A}}_{0.01925}+Xv_{0.1925}^13$$

$$947,000=87,000\left(\frac{1-v_{0.01925}^12}{0.01925}\right)+Xv_{0.01925}^{13}$$

$$947,000=87,000\left(\frac{1-\left(\frac{1}{(1+0.01925)^{12}}\right)}{0.01925}\right)+X\left(\frac{1}{(1+0.01925)^{13}}\right)$$

$$947,000=87,000(10.62421639)+X(10.7804599799)$$

despejando X:

$$X=\frac{22,693.17405}{0.7804599799}$$

se obtiene el valor que estamos buscando: X=29,076.67.

A continuación se muestra la tabla de amortización:

Ejercicios resueltos

Ejercicio. La empresa de refacciones de maquilas, quiere ampliar su planta productora, para lograrlo solicito un crédito por la cantidad de \$800,000 pesos, y de acuerdo a su experiencia de ingresos anuales, puede disponer de la cantidad de \$70 mil pesos, para hacer pagos de forma mensual, con una tasa de interés convertible bimestral del 18%. El dueño de la empresa quiere saber: ¿Cuántos pagos tendría que hacer para liquidar totalmente la deuda? y también quiere conocer su tabla de amortización.

Solución

Para encontrar la solución a éste problema se hará uso de la siguiente ecuación de valor:

$$800,000=70,000\prescript{}{n}{\mathbf{A}}_{0.015}$$

Recordando que el valor de la tasa es de:

$$i=\frac{18}{12}=0.015$$

ya que es una tasa efectiva convertible mensualmente.

Luego, vamos a encontrar el valor de n, variable que nos permitirá conocer la cantidad de pagos que se van a realizar.

$$800,000=70,000\prescript{}{n}{\mathbf{A}}_{0.015}$$

$$\frac{800,000}{70,000}=\left(\frac{1-v_{0.015}^n}{0.015}\right)$$

$$11.42857143=\left(\frac{1-\left(\frac{1}{(1+0.015)^n}\right)}{0.015}\right)$$

$$(0.015)(11.42857143)=1-\left(\frac{1}{(1+0.015)^n}\right)$$

$$(-1)(0.1714285714-1)=\left(-\left(\frac{1}{(1.015)^n}\right)\right)(-1)$$

$$0.8285714286=\frac{1}{(1.015)^n}$$

$$(1.015)^n=\frac{1}{0.8285714286}$$

$$(n)log(1.015)=log(.8285714286)$$

$$n=\frac{log(.8285714286)}{log(1.015)}=12.63060823$$

Por lo tanto, el número de pagos a realizar es de 12.

Lo que sigue, es sustituir el valor de n en la ecuación de valor que se había planteado inicialmente, pero agregando el valor X del pago que aun no conocemos, por lo que la ecuación queda de la siguiente forma:

$$800,000=70,000\prescript{}{12}{\mathbf{A}}_{0.015}+Xv_{0.015}^{13}$$

$$800,000=70,000\left(\frac{1-\frac{1}{(1+0.015)^{12}}{0.015}\right)+X\left(\frac{1}{(1+0.015)^{13}}\right)$$

$$800,000=70,000(10.90750521)+X(0.8240270166)$$

$$800,000=763,525.3647+X(0.8240270166)$$

$$800,000-763,525.3647=X(0.8240270166)$$

$$\frac{36,474.6353}{(0.8240270166)}=X$$

$$X=44,263.88282$$

Éste valor representa la cantidad del último pago.

Finalmente, ya que se tiene todos los datos, estamos en posibilidades de hacer la construcción de la tabla de amortización, la cual se muestra a continuación.

Más adelante…

Se continuara, un poco más, abordando algunas variantes de construcción de las tablas de amortización, y ejemplificando algunas situaciones en las que se aplican, describiendo el contexto para su mejor comprensión.

  • Matemáticas Financieras
  • Entrada anterior
  • Entrada siguiente

Topología I: Espacios topológicos

Por Alfonso Zavala

Introducción

Antes de dar la definición de espacio topológico y ver ejemplos, siempre resulta conveniente familiarizarnos un poco con los conceptos a los que nos vamos a enfrentar, tratando de entender intuitivamente las bases de lo que vamos a estudiar. Seguramente ya has trabajado con conceptos de topología en tu curso de cálculo 3 (de hecho es altamente recomendado que hayas cursado esta materia antes de enfrentarte a un curso de topología) y conoces conceptos como abiertos, cerrados, compacidad, conexidad, etc., que usaste para entender las propiedades topológicas de $\mathbb{R}^n$. A grandes rasgos, la topología se ocupa de entender las relaciones entre objetos que viven en cierto ambiente (en el caso de cálculo 3 el ambiente era $\mathbb{R}^n$); estas relaciones no se preocupan por el tamaño o la forma específica de los objetos, más bien se ocupan de características como si el objeto está completamente conectado, la cantidad de agujeros que tiene, etc. Seguramente has escuchado el famoso ejemplo de que para un topólogo un taza y una dona son el mismo objeto. La explicación rápida de esto es que ambos objetos sólo tienen un agujero, y como a la topología no le interesa la forma específica de la taza y la dona, entonces topológicamente son lo mismo.

Nota. A lo largo de todo el curso se considerará al conjunto de los números naturales a partir del 1, es decir, $\mathbb{N} = \{1,2,3,\ldots\}$.

Definición de espacio topológico

Definición. Sean $X$ un conjunto y $\tau\subseteq\mathcal{P}(X)$. Decimos que $\tau$ es una topología para $X$ si cumple:

  1. $\varnothing\in\tau$, $X\in\tau$
  2. Si $U,V\in\tau$, entonces $U\cap V\in\tau$
  3. Si $\{U_i\}_{i\in I} \subseteq \tau$, entonces $\bigcup\limits_{i\in I}U_i\in\tau$

A los elementos de $\tau$ les llamamos abiertos.

Una de las primeras consecuencias de esta definición es que la intersección finita de abiertos es abierto, en un momento probaremos este resultado. Por otro lado, observemos que la tercera indica que $\tau$ es cerrada bajo uniones arbitrarias, es decir, cualquier unión de abiertos siempre resulta en un abierto, sin importar cuántos sean.

Proposición. Sean $X$ un conjunto, $\tau$ una topología para $X$ y $\{U_i\}_{i=1}^n \subseteq \tau$. Entonces $\bigcap\limits_{i=1}^n U_i \in \tau$.

Demostración. P.D. $\bigcap\limits_{i=1}^n U_i \in \tau$. Procedamos por inducción sobre $n$.

Si $n=2$, tenemos que $U_1,U_2 \in \tau$, aplicando la propiedad 2 de la definición de topología, tenemos que $U_1\cap U_2 \in \tau$.

Supongamos válido para $n=k$, i.e., $\bigcap\limits_{i=1}^k U_i \in \tau$.

P.D. $\bigcap\limits_{i=1}^{k+1} U_i \in \tau$. Por hipótesis $ \{U_i\}_{i=1}^{k+1} \subseteq \tau$, entonces $U_1,\ldots, U_{k+1}\in \tau$. Por hipótesis de inducción, $\bigcap\limits_{i=1}^k U_i \in \tau$, entonces aplicando la propiedad 2 de la definición de topología, tenemos que $\left(\bigcap\limits_{i=1}^k U_i \right) \cap U_{k+1} \in \tau$, i.e., $\bigcap\limits_{i=1}^{k+1} \in \tau$.

Por lo tanto, $\bigcap\limits_{i=1}^n U_i \in \tau$.

$\square$

Después de esta proposición, es natural preguntarse si la intersección arbitraria de abiertos siempre resulta ser un abierto. La respuesta es que no, y esto lo podemos comprobar con un simple ejemplo usando la topología usual de los números reales (esta es la topología con la que se trabaja en cálculo, más adelante la definiremos formalmente). Consideremos la familia de abiertos $\{U_n\}_{n\in\mathbb{N}}$, donde $U_n := \left(-\frac{1}{n}, \frac{1}{n}\right)$. Cada $U_n$ es un intervalo abierto en la recta real, y el único elemento que tienen en común todos los intervalos es el cero, es decir, $\bigcap\limits_{n\in\mathbb{N}} U_n = \{0\}$, pero un conjunto unitario no puede ser abierto en la topología usual de los reales. Por lo tanto, concluimos que la intersección arbitraria de abiertos no necesariamente resulta en un abierto.

Ya que hemos definido qué es una topología, es natural tener la siguiente definición.

Definición. Si $\tau$ es topología para $X$, decimos que $(X,\tau)$ es un espacio topológico.

Veamos algunos ejemplos.

Ejemplos

Sea $X=\{a,b,c,d,e\}$.

  • $\tau_1 = \{\{b,c\}, X, \{a,d,e\}\}$. $\tau_1$ no es topología, pues $\varnothing\notin\tau_1$.
  • $\tau_2 = \{\varnothing, X\}$. $\tau_2$ sí es topología. Contiene el vacío y el total, y la intersección o unión entre ellos vuelve a ser el vacío o el total. A esta topología se le llama topología indiscreta y se suele denotar por $\tau_{\text{indis}}$.
  • $\tau_3 = \mathcal{P}(X)$. $\tau_3$ sí es topología, pues contiene a todos los subconjuntos de $X$. A esta topología se le llama topología discreta y se suele denotar por $\tau_{\text{dis}}$.
  • $\tau_4 = \{\varnothing, X, \{a,d,e\}, \{b,c,d,e\}, \{d\}\}$. $\tau_4$ no es topología, pues $\{a,d,e\}\cap\{b,c,d,e\} = \{d,e\} \notin \tau_4$.
  • $\tau_5 = \{\varnothing, X, \{a,d,e\}, \{b,d,e\}, \{d,e\}\}$. $\tau_5$ no es topología, pues $\{a,d,e\}\cup\{b,d,e\} = \{a,b,d,e\} \notin \tau_5$.
  • $\tau_6 = \{\varnothing, X, \{a,b\}, \{c,d\}, \{a,b,c,d\}\}$. $\tau_5$ sí es topología.

Hasta ahora todos los ejemplos que hemos visto son finitos, y para verificar si cierto conjunto es topología o no, basta verificar que se cumplan las propiedades con todos los elementos del conjunto, o encontrar algunos elementos que no cumplan con las propiedades. Ahora veremos un ejemplo con un conjunto que no necesariamente tiene que ser finito, y para verificar si es topología o no, tendremos que verificar las propiedades usando las propiedades del conjunto.

Topología del punto fijo

Sean $X$ un conjunto (puede ser finito o infinito) y $p\in X$. Definimos $\tau = \{A\subseteq X \,:\, p\in A\}$. Inmediatamente podemos ver que $\tau$ no es topología ya que $\varnothing\notin\tau$, pues por definición todo elemento de $\tau$ contiene a $p$. Entonces definimos $\tau_p = \{A\subseteq X \,:\, p\in A\}\cup \{\varnothing\}$. A esta topología se le llama topología del punto fijo. Veamos que $\tau_p$ sí es topología.

Demostración. Para demostrar que $\tau_p$ es topología tenemos que verificar las tres propiedades de la definición.

  1. $\varnothing\in \tau_p$ por definición. Además, como $p\in X$, entonces $X\in\tau_p$. $\checkmark$
  2. Sean $U,V\in \tau_p$. P.D. $U\cap V\in\tau_p$.
    Caso 1: $U=\varnothing$ o $V=\varnothing$. Entonces $U\cap V = \varnothing\in \tau_p$. $\checkmark$
    Caso 2: $U\neq \varnothing$ y $V\neq \varnothing$. Como $U,V\in\tau_p$ y no son vacíos, entonces $p\in U$ y $p\in V$, por lo que $p\in U\cap V$, así $U\cap V\in\tau_p$. $\checkmark$
  3. Sea $\{U_\alpha \,:\, \alpha\in\Gamma\}\subseteq\tau_p$. P.D. $\bigcup\limits_{\alpha\in\Gamma} U_\alpha \in \tau_p$.
    Caso 1: $U_\alpha \neq \varnothing$, $\forall \alpha \in \Gamma$. Entonces $\bigcup\limits_{\alpha\in\Gamma} U_\alpha = \varnothing \in \tau_p$. $\checkmark$
    Caso 2: $\exists \alpha_0\in\Gamma$ tal que $U_{\alpha_0}\neq\varnothing$. Como $U_{\alpha_0} \in\tau_p$, entonces $p\in U_{\alpha_0}$, por lo que $p\in\bigcup\limits_{\alpha\in\Gamma} U_\alpha$, así $\bigcup\limits_{\alpha\in\Gamma} U_\alpha \in \tau_p$. $\checkmark$

Hemos demostrado que $\tau_p$ cumple todas las propiedades de la definición de topología, por lo tanto, $\tau_p$ es una topología para $X$.

$\square$

Topología cofinita

En $\mathbb{R}$ definimos $\tau = \{A\subseteq X \,:\, \mathbb{R}\backslash A \text{ es finito}\}$. Al igual que en el ejemplo anterior, inmediatamente podemos ver que $\tau$ no es topología pues $\varnothing \notin\tau$. Ahora definimos $\tau_{\text{cof}} = \{A\subseteq X \,:\, \mathbb{R}\backslash A \text{ es finito}\}\cup\{\varnothing\}$. Con esta definición resulta que $(\mathbb{R},\tau_{\text{cof}})$ sí es un espacio topológico. A $\tau_{\text{cof}}$ se le llama topología cofinita.

Observación. En la topología cofinita, $\mathbb{R}$ puede ser cualquier conjunto.

Más adelante…

En la próxima entrada veremos más ejemplos de espacios topológicos y su relación con espacios métricos.

Tarea moral

  1. Demuestra que $(\mathbb{R},\tau_{\text{cof}})$ como se definió anteriormente es un espacio topológico. Es decir, demuestra que $\tau_{\text{cof}}$ es una topología para $\mathbb{R}$.
  2. Sea $X=\{0,1\}$. Determina si $\tau = \{\varnothing, \{0\}, \{0,1\}\}$ es una topología para $X$.
  3. Sea $X = \{a, b, c\}$. Encuentra todas las familias $\tau \subseteq \mathcal{P}(X)$ tales que $\tau$ es una topología en $X$.
  4. Determina si $\tau_1 = \{U \subseteq X \,|\, 0 \in U \vee \{0,1\}\cap U=\varnothing\}$ es una topología en $X=[0,1]$.
  5. Determina si $\tau_2= \left\{[0, b] \,|\, \frac{1}{2}<b \leq 1 \right\} \cup\{0\}$ es una topología en $X=[0,1]$.

Entradas relacionadas

  • Ir a Topología 1
  • Entrada siguiente del curso: Espacios métricos y topología inducida

Sucesiones $\mathbb{R}$

Por Angélica Amellali Mercado Aguilar

Definición.- Una sucesión en $\mathbb{R}^{n}$ es cualquier lista infinita de vectores en $\mathbb{R}^{n}$ $\overline{x_{1}},\overline{x_{2}},…,\overline{x_{k}},…$ algunos de los cuales o todos ellos pueden coincidir entre si. Dada una sucesión $\overline{x_{1}},\overline{x_{2}},…,\overline{x_{k}},…$ se define de manera natural una función de los enteros positivos $\mathbb{N}$ en $\mathbb{R}^{n}$ tal que a cada entero positivo $k$ se le asigna un vector $\overline{x_{k}}\in \mathbb{R}^{n}$
A la colección ordenada de los elementos de una sucesión la denotaremos

$$\left\{ \overline{x}_{k}\right\} _{k=1}^{\infty },\left\{\overline{x}_{k}\right\}$$

Ejemplos.-Considerando el espacio $\mathbb{R}^{2}$ sea la sucesión $\left\{\overline{x_{k}}\right\}_{k=1}^{\infty}$ dada por $\overline{x_{k}}=\left(k,\frac{1}{k}\right)$ cuyos elementos podemos listar como sigue:

$$\left\{(1,1),\left(2,\frac{1}{2}\right),\left(3,\frac{1}{3}\right),…\right\}$$

Considerando la sucesión $\left\{\overline{x_{k}}\right\}\in \mathbb{R}^{n}$. Cada vector $\overline{x_{k}}\in \left\{\overline{x_{k}}\right\}$ esta dado de la siguiente manera:

$$\overline{x_{k}}=\left(x_{1,k},x_{2,k},…,x_{n,k}\right)$$

Es decir, dicho vector define de manera natural $n$ sucesiones $\left\{\overline{x}\right\}$ en $\mathbb{R}$ , las cuales, llamaremos sucesiones componentes o sucesiones proyección, así, la primera sucesión componente del ejemplo anterior es: $\left\{x_{1,k}\right\}=k$ y la segunda sucesión proyección del ejemplo anterior es $\left\{x_{2,k}\right\}=\frac{1}{k}$

Ejemplos.-Sea la sucesión $\left\{\overline{x_{k}}\right\}_{k=1}^{\infty}$ dada por $\overline{x_{k}}=\left(\frac{k+1}{k+2},\frac{1}{2^{k}}\right)$ cuyas sucesiones componentes son:

$$\overline{x_{1_{k}}}=\left(\frac{k+1}{k+2}\right)\quad \overline{x_{2_{k}}}=\left(\frac{1}{2^{k}}\right)$$

Ejemplos.-Sea la sucesión $\left\{\overline{x_{k}}\right\}_{1}^{\infty}$ dada por $\overline{x_{k}}=\left(\left(1+\frac{1}{k}\right)^{k},\sqrt[k]{k},\sqrt[k]{\frac{1}{k}}\right)$ cuyas sucesiones componentes son:

$$\overline{x_{1_{k}}}=\left(1+\frac{1}{k}\right)^{k}\quad \overline{x_{2_{k}}}=\sqrt[k]{k}\quad \overline{x_{3_{k}}}=\sqrt[k]{\frac{1}{k}}$$

Convergencia de Sucesiones en $\mathbb{R}^{n}$

Definición.- Una sucesión $\left\{\overline{x_{k}}\right\}_{k=1}^{\infty}$ en $\mathbb{R}^{n}$ se dice que converge a un vector $\overline{x}$ en $\mathbb{R}^{n}$ si $$\forall\quad \epsilon>0\quad \exists\quad N_{0}\in\mathbb{N}\quad tal\quad que \quad |\overline{x_{k}}-\overline{x}|<\epsilon\quad \forall k>N_{0}$$
En este caso diremos que la sucesión es convergente y que $\overline{x}$ es el limite de la sucesión y escribimos $$\lim_{k\rightarrow\infty}\overline{x_{k}}=\overline{x}$$

Proposición.- Unicidad del Limite: Consideremos una sucesión $\left\{\overline{x_{k}}\right\}_{k=1}^{\infty}$ en $\mathbb{R}^{n}$ y sean $\overline{x},\overline{y}\in \mathbb{R}^{n}$ tal que $$\overline{x}=\lim_{k\rightarrow\infty}\overline{x_{k}}\quad y \quad \overline{y}=\lim_{k\rightarrow\infty}\overline{x_{k}}$$ entonces $\overline{x}=\overline{y}$

Demostración: Supongamos que $\overline{x}\neq\overline{y}$ y tomemos $\epsilon=\frac{1}{2}|\overline{x}-\overline{y}|>0$.Por definición $\overline{x}=\lim_{k\rightarrow\infty}\overline{x_{k}}$ por lo que $\exists N_{0_{x}} \in \mathbb{N}$ tal que $|\overline{x_{k}}-\overline{x}|<\epsilon$ para $k>N_{0_{x}}$ y analogamente se tiene que $\overline{y}=\lim_{k\rightarrow\infty}\overline{x_{k}}$ por lo que $\exists N_{0_{y}} \in \mathbb{N}$ tal que $|\overline{x_{k}}-\overline{y}|<\epsilon$ para $k>N_{0_{y}}$. Sea ahora $N_{0}=m\acute{a}x\left\{N_{0_{x}},N_{0_{y}}\right\}$ entonces se cumple simultaneamente que $|\overline{x_{k}}-\overline{x}|<\epsilon$ y $|\overline{x_{k}}-\overline{y}|<\epsilon$ para $k>N_{0}$ $\therefore$ $$|\overline{x}-\overline{y}|=|\overline{x}-\overline{x_{k}}+\overline{x_{k}}-\overline{y}|\leq |\overline{x}-\overline{x_{k}}|+|\overline{x_{k}}-\overline{y}|<2\epsilon=2\left(\frac{1}{2}|\overline{x}-\overline{y}|\right)=|\overline{x}-\overline{y}|(falso)$$ $\square$

Proposición.- Sea $\left\{\overline{x_{k}}\right\}_{k=1}^{\infty}$ una sucesión en $\mathbb{R}^{n}$ y sean $${\overline{x_{1_{k}}}}_{1}^{\infty}=(x_{1_{1}},x_{1_{2}},…)$$ $${\overline{x_{2_{k}}}}_{1}^{\infty}=(x_{2_{1}},x_{2_{2}},…)$$ $$\vdots$$ $${\overline{x_{n_{k}}}}_{1}^{\infty}=(x_{n_{1}},x_{n_{2}},…)$$ las sucesiones componentes de la sucesión ${\overline{x_{k}}}_{1}^{\infty}$. Entonces la sucesión ${\overline{x_{k}}}_{1}^{\infty}$ converge a $\overline{x}=(x_{1},x_{2},…)$ en $\mathbb{R}^{n}$ si y solo si para cada $j=1,2,…$ se tiene que $x_{n_{j}}$ converge a $x_{j}$.

Demostración:

Supóngase que la sucesión $\left\{\overline{x_{k}}\right\}_{k=1}^{\infty}$ converge a $\overline{x}=(x_{1},x_{2},…)$ esto quiere decir que $\exists N_{0}\in \mathbb{N}$ tal que $|\overline{x_{k}}-\overline{x}|<\epsilon$ para $k>N_{0}$ y dado que $$0\leq|x_{j_{k}}-x_{j}|\leq|\overline{x_{k}}-\overline{x}|<\epsilon$$ entonces se tiene que $$0\leq|x_{j_{k}}-x_{j}|<\epsilon$$ lo que significa que $$\lim_{k\rightarrow\infty}x_{j_{k}}=x_{j}$$
Reciprocamente, supongamos que para cada j $$\lim_{k\rightarrow\infty}x_{j_{k}}=x_{j}$$ lo que significa que
$$|x_{j_{k}}-x_{j}|<\frac{\epsilon}{n}$$
$$\therefore\quad 0\leq|\overline{x_{k}}-\overline{x}|\leq |x_{1_{k}}-x_{1}|+|x_{2_{k}}-x_{2}|+…+|x_{n_{k}}-x_{n}|<\frac{\epsilon}{n}+\frac{\epsilon}{n}+…+\frac{\epsilon}{n}=\epsilon$$
$$\therefore \quad \lim_{k\rightarrow\infty}\overline{x_{j_{k}}}=\overline{x}$$

$\square$

Ejemplo:

Consideremos la sucesión $\overline{x_{k}}=\left(\frac{1}{k},\frac{k}{k+1}\right)$ tenemos que $$\lim_{k\rightarrow\infty}\overline{x_{1_{k}}}=\lim_{k\rightarrow\infty}\frac{1}{k}=0$$ $$\lim_{k\rightarrow\infty}\overline{x_{2_{k}}}=\lim_{k\rightarrow\infty}\frac{k}{k+1}= \lim_{k\rightarrow\infty}\frac{\frac{k}{k}}{\frac{k}{k}+\frac{1}{k}}=\lim_{k\rightarrow\infty}\frac{1}{1+\frac{1}{k}}=1$$
$\therefore$ $\lim_{k\rightarrow\infty}\overline{x_{k}}=(0,1)=\overline{x}$

Ahora para comprobarlo tenemos que $$\left\|\overline{x_{k}}-\overline{x}\right\|=\left\|\left(\frac{1}{k},\frac{k}{k+1}\right)-(0,1)\right\|=\sqrt{\frac{1}{k^{2}}+\left(\frac{k}{k+1}-1\right)^{2}}=\sqrt{\frac{1}{k^{2}}+\frac{1}{(k+1)^{2}}}<\sqrt{\frac{2}{k^{2}}}=\frac{\sqrt{2}}{k}$$ $$\therefore\quad \frac{\sqrt{2}}{k}<\epsilon\Leftrightarrow \frac{\sqrt{2}}{\epsilon}N_{0}\therefore \quad \left|\left(\frac{1}{k},\frac{k}{k+1}\right)-(0,1)\right|<\epsilon$$

Definición.- Deciimos que $A\subset \mathbb{R}^{n}$ es un conjunto acotado si y solo si $\exists M>0$ tal que $\forall \overline{a}\in A$ se cumple $|\overline{a}|\leq M$

Proposición.- Sea $\left\{\overline{x}_{k}\right\}\subset \mathbb{R}^{n}$, si $\left\{\overline{x}_{k}\right\}$ converge, entonces $\left\{\overline{x}_{k}\right\}$ es acotada.

Demostración: Si $\left\{\overline{x}_{k}\right\}$ converge entonces $\lim_{k\rightarrow \infty}\overline{x}_{k}=\overline{x}\Rightarrow \lim_{k\rightarrow \infty}x_{k,j}=x_{j} \forall j=1,…,n$ por lo tanto se tiene que $\left\{x_{k,j}\right\}$ es acotada y por tanto $\exists M_{j}>0$ tal que $|x_{k,j}|\leq M_{j}$ $\forall k$ $\therefore$ se tiene que $$\left\|\overline{x_{k}}\right\|\leq|x_{1,k}|+|x_{2,k}|+\cdot\cdot\cdot+|x_{n,k}|\leq n\cdot \max\left\{x_{k,j}\right\}=n \cdot M_{j}=M$$ $\therefore \left\{\overline{x}_{k}\right\}$ es acotada.

$\square$

Teorema.- Un subconjunto $A\subset \mathbb{R}^{n}$ es cerrado si y solo si contiene a todos sus puntos de acumulación.

Demostración: ( $\Rightarrow$ ) Suponemos que A es cerrado. Sea $\overline{x}$ un punto de acumulación de A y suponemos que $\overline{x}\notin A$. Como $A^{c}$ es abierto y $\overline{x}\in A^{c}$ existe $r>0$ tal que $B(\overline{x},r)\subset A^{c}$ $\therefore$ $B(\overline{x},r)\cap A=\emptyset$ $\nabla$ pues $\overline{x}$ es punto de acumulaión de A.

( $\Leftarrow$ ) Supongamos que A contiene a todos sus puntos de acumulación. Sea $U=A^{c}$ queremos probar que $U$ es abierto. Sea $\overline{x}\in U$ como $\overline{x}$ no es de acumulación $\exists r>0$ tal que $B(\overline{x},r)\cap A=\emptyset$ $\therefore$ $B(\overline{x},r)\subset A^{c}$ $\therefore$ $A^{c}$ es abierto. $\square$

Teorema.- Sea $A\subset \mathbb{R}^{n}$ y $\overline{x}\in \mathbb{R}^{n}$. Entonces, $\overline{x}$ es un punto de acumulación de $A$ si y solo si $\exists\left\{\overline{x}_{k}\right\}\in A$ con $\overline{x_{k}}\neq \overline{x}$ $\forall k$ tal que $\overline{x}_{k}\rightarrow \overline{x}$$

Demostración.- Suponemos que $\overline{x}$ es punto de acumulación de A entonces para cada $k\in \mathbb{N}$ $\exists$ $\overline{x_{k}}\in A\cap B(\overline{x},\frac{1}{k})$ con $\overline{x_{k}}\neq \overline{x}$ $\therefore$ $\overline{x_{k}}\rightarrow \overline{x}$\
$\textcolor{Red}{\Leftarrow}$ Sea $B(\overline{x},r)$ como $\overline{x_{k}}\rightarrow \overline{x}$ $\exists k_{0}\in\mathbb{N}$ tal que $\overline{x_{k}}\in B(\overline{x},r)$ $\forall k>k_{0}$ $\therefore$ $\exists$ $\overline{x_{k}}\in A\cap B(\overline{x},r)$ $\therefore$ $\overline{x}$ es punto de acumulación. $\square$

$\textcolor{Red}{\textbf{Criterio de Convergencia de Cauchy}}$

$\textbf{Definición.-}$ Sea ${\overline{x_{k}}}$ una sucesión de puntos de $\mathbb{R}^{n}$. Se dice que ${\overline{x_{k}}}$ es una sucesión de Cauchy si dado $\epsilon>0$ $\exists N_{0}\in \mathbb{N}$ tal que $|\overline{x_{k}}-\overline{x_{l}}|<\epsilon$ $\forall k,l\geq N_{0}$

$\textbf{Teorema.-}$ Una sucesión $\overline{x_{k}}\in \mathbb{R}^{n}$ es convergente si y solo si cumple el criterio de Cauchy

$Demostración$ $\textcolor{Red}{\Rightarrow}$ Suponemos que ${\overline{x_{k}}}\rightarrow \overline{x}$ $\therefore$ $|\overline{x_{k}}-\overline{x}|<\epsilon$ $\forall k>N_{0}$. Se tiene entonces que $$|\overline{x_{k}}-\overline{x_{l}}|=|\overline{x_{k}}-\overline{x}+\overline{x}-\overline{x_{l}}|\leq |\overline{x_{k}}-\overline{x}|+|\overline{x}-\overline{x_{l}}|<\frac{\epsilon}{2}+\frac{\epsilon}{2}=\epsilon$$ $\forall k,l>N_{0}$ $\therefore$ $\left\{\overline{x_{k}}\right\}$ es convergente. $\square$

Matemáticas Financieras: Bonos no redimibles

Por Erick de la Rosa

Introducción

Continuamos estudiando temas de valores de renta fija, en éste apartado toca analizar el comportamiento, la forma en que operan así como sus características del tipo de bonos no redimibles.

Descripción

Los bonos no redimibles son aquellos valores que se caracterizan por no contar con una fecha fija de redención, esto quiere decir, la fecha en la que se pagará el valor valor de redención del valor. Este tipo de bonos pactan el pago de los dividendos pactando una tasa g, sobre el valor nominal de éste el cual será representado por P, y no sobre el valor de redención ya que no está determinada.

A continuación en la siguiente imagen, se muestra el comportamiento de este tipo de bonos.

Elaboración propia, basado en Matemáticas Financieras, fundamentos y aplicaciones, Cánovas T. Ed. Trillas, pag. 222

Para mostrar su comportamiento práctico, se presenta el siguiente ejemplo:

Una persona quiere jubilarse, y planea invertir sus ahorros así como su fondo de pensión (cantidad que asciende a 3 millones de pesos) en bonos que emitió el gobierno federal, con una vigencia de 5 años, un valor nominal de \$ 5 mil pesos cada uno, y que por concepto de pago de dividendos ofrece la cantidad de .72% mensualmente de forma vencida. Así mismo, promete un valor de redención la cantidad de 109%. Los bonos cuando se emiten salen al mercado con un valor de venta \$2500 y considera terminar de venderlos en 2 años, a un precio estimado de \$4,250. Además quiere planea re-invertir los dividendos percibidos, a una tasa de 9.7%. Se quiere la valuación de éste valor.

Para poder valuar este tipo de bonos, se tiene que tener el dato de la cantidad de bonos que se pueden comprar con los recursos que posee la persona que se va a jubilar. Luego hay que calcular a uno de ésos bonos la cantidad que se espera recibir por concepto de dividendos así como el rendimiento que darán al reinvertirlos.

Suponemos que los la fecha de emisión de los bonos es el día de hoy 1° de abril de 2019, y la fecha en la que culmina la venta es el dia 1° de abril de 2021. Las tasas de interés que se espera ganar es del 8.6% durante el primer año y 9.7% corresponde al segundo año, que es la tasa con la que se va a realizar el calculo de la valuación.

Para saber la cantidad de bonos que se puede adquirir se hace la siguiente operación:

$$\frac{3,000,000}{4250}=705.8823529$$

esto quiere decir que se pueden obtener una cantidad de 705 bonos con una cantidad sobran de \$3750.

La cantidad que se recibirá por concepto de pago de dividendos de forma mensual, se obtiene calculando:

$$[(5,000)(1.09)](0.0072)=\$39.24$$

Por los 2 años en los que piensa estar recibiendo dividendos se tienen 24 pagos de éstos, por lo que la cantidad con la cual estarían valuados cada bono se obtiene usando la siguiente ecuación:

$$M_{div}=39.24(0.86)^{12}+39.24(0.97)^{12}=6.4225+27.2263=33.6488$$

Ejercicios resueltos

Ejercicio. La empresa de hotelera de la Señora Martha, tuvo ganancias de \$6,780,000, y quiere invertirlos durante 2 años, pero solicita una asesoría para determinar qué opción le conviene más. Las opciones que tiene son las siguientes:

Abrir una cuenta en un banco y comprar dolares, que de acuerdo a la cantidad que posee y el valor del dolar el día de valuación es de \$20 pesos. Y de acuerdo a los analistas del banco le ofrecen una tasa del 2.65 pagadera mensual, durante 2 años

Solución

La cantidad de dolares que puede comprar son:

$$\frac{6,780,000}{20}=339000$$

$$M=339,000(1+\frac{0.0265}{12})^24$$

Más adelante…

Finalmente se llego al último tema que abarca éstas notas, esperando que puedan facilitar el acceso a una mejor comprensión de los temas que hasta el momento se han expuesto. La siguiente entrada se trata de una pequeña recapitulación de todos las fórmulas principales así como su conceptos de fórmulas con la finalidad de que también cuenten con una forma de hacer una consulta rápida sobre todo cuando aún no son nuevos en el aprendizaje de estos temas o cuando sólo quieren recordar alguna fórmula.

  • Matemáticas Financieras
  • Entrada anterior
  • Entrada siguiente

Matemáticas Financieras: Bonos redimibles sin pago de dividendos

Por Erick de la Rosa

Introducción

En este tema, se abordará el tipo de bonos en los que no se realiza el pago de dividendos, analizando sus características, la forma en que operan en el mercado de valores.

Descripción

Los bonos redimibles sin pago de dividendos, son aquellos que como su nombre lo indica no hacen pago de dividendo, sin embargo; comparten la característica de otorgarle al inversionista una cantidad por el concepto de valor de redención, que al igual que los bonos redimibles con pago de dividendos, si el valor de redención es mayor que el valor nominal o de carátula, se dice que el bono se redime arriba de par, si es igual se dice que se redime a la par, y si el valor es menor, se dice que es debajo de par. De igual forma el valor de redención se determina en el contrato como un porcentaje del valor de carátula.

La forma en que opera éste tipo de bonos en el mercado es análoga a la vista en el tema anterior. A continuación se muestra una gráfica que describe su comportamiento:

Elaboración propia, basado en Matemáticas Financieras, fundamentos y aplicaciones, Cánovas T. Ed. Trillas, pag. 218

Este tipo de bonos tiene además la característica de poder tener una duración de años. Su valor de compra lo fija el comprador a través de una tasa de rendimiento, de esta forma la expresión matemática que representa su comportamiento, queda definida de la siguiente forma:

$$V=Cv_i^t$$

donde:

  • C representa el valor de redención
  • i representa la tasa de rendimiento
  • t representa la vigencia o duración del bono
  • es importante hacer mención que la vigencia o duración del bono debe coincidir con la periodicidad en la que esté dada la tasa de rendimiento.

Para mostrar como opera este tipo de bonos, se hará mediante el siguiente ejemplo:

Una empresa desea realizar un proyecto de expansión de su planta para tener mayor producción, y necesita una cantidad de 500 mil de pesos; para financiarlo planea emitir 5 mil bonos, con valor nominal de 100 pesos, y quiere pagar a los inversionistas al 115% de su valor nominal una vez que pasen 2 años. Los inversionistas pactan una tasa de rendimiento anual del 2.7%, desean saber de cuánto sería el incremento del financiamiento si se coloca de inmediato la totalidad de la emisión.

La ecuación para obtener el valor presente es cada bono es la siguiente:

$$V = 115v_{0.027}^2 = 115\left(\frac{1}{(1.027)^2}\right)$$

$$V=115(0.94481108417)=109.03$$

El resultado anterior significa que el financiamiento se incrementó a:

$$F=(5,000)(109.03)=545163.734$$

Como el contexto del mercado esta a favor desde el momento de la emisión de la venta de los bonos, en tal caso se puede escoger mejores ofertas de compra, limitando la venta de los bonos, aunque eso implicaría arriesgarse a que los inversionistas quieran elevar la tasa de rendimiento, lo que traerá como consecuencia que el precio de compra de los bonos sea menor.

Por último, este tipo de valores, tiene similitudes con los bonos vistos en el tema anterior, ya que se pueden comprar y vender durante el plazo de su operación, cuando ésto ocurre tanto los compradores como los inversionistas valúan el precio de sus bonos usando la expresión:

$$V=Cv_i^t$$

sustituyendo la tasa de rendimiento pero poniendo especial atención de que el valor de t se mantenga con la misma vigencia que le falte transcurrir al bono.

Bonos redimibles con dividendos pagaderos P veces al año

Otra de las variantes de este tipo de valores, son los bonos en los que el pago de los dividendos lo realizan p veces al año. Para este tipo de bono, la tasa de de dividendo es fijada por el vendedor así como su periodicidad. La diferencia que hay de esta tasa con las tasas de interés y de las tasas pagaderas p veces al año, es que la tasa de dividendos no se divide entre el número de veces en las que serán pagados los dividendos en el lapso de un año.

Por ejemplo, si la persona que va a emitir los bonos, considera pagar por concepto de dividendos el 3% del valor de redención, de forma bimestral, esto quiere decir, que cada dos meses el emisor se compromete a pagar al dueño del bono dividendos por la cantidad del 3% del valor de redención, cantidad que se obtiene al efectuar el producto de gC. Como se puede observar, la diferencia de este tipo de bonos radica en que los dividendos se pagan p veces al año.

A continuación se muestra de forma gráfica la forma en qué operan este tipo de valores:

Elaboración propia, basado en Matemáticas Financieras, fundamentos y aplicaciones, Cánovas T., Ed. Trillas, pag. 219

El valor presente que es también la forma en que se calcula el precio de compra V, de este tipo de bonos, se calcula usando la siguiente ecuación:

$$V=gC\prescript{}{n(p)}{\mathbf{A}}_i+Cv_i^n$$

donde la i que aparece es una tasa efectiva anual.

de dicha expresión que acabamos de mostrar, se hace el siguiente cambio de variable $K=Cv_i^n$, y sustituimos el valor de $\prescript{}{n(p)}{\mathbf{A}}_i=\frac{1-v_i^n}{i^{(p)}}$

y la ecuación queda:

$$V=gC\left(\frac{1-v_i^n}{i^{(p)}}\right)+K$$

$$V=\frac{gC}{i^{(p)}}-\frac{gCv_i^n}{i^{(p)}}+K$$

factorizando $\frac{g}{i^{(p)}}$, y sustituyendo el valor de $K$, nos queda:

$$V=\frac{g}{i^{(p)}}(C-K)+K$$

Ésta ecuación que se acaba de obtener es conocida por el nombre de ecuación de Makeham.

Para calcular la tasa de rendimiento efectiva por p-ésimo año (la llamaremos i’, utilizando la tasa de rendimiento efectiva anual, i, se calcula de la siguiente forma:

$$\left(1+\frac{i^{(p)}}{p}\right)^p=(1+i)$$

a dicha expresión la elevamos $\frac{1}{p}$ y la ecuación queda:

$$\left(1+\frac{i^{(p)}}{p}\right)^{p(\frac{1}{p}}=(1+i)^{\frac{1}{p}}$$

despejando $\frac{i^{(p)}}{p}$ e igualamos con i’, se obtiene:

$$\frac{i^{(p)}}{p}=(1+i)^{\frac{1}{p}}-1=i’$$

en donde p indica la cantidad de veces que se van a pagar los dividendos, suponiendo que p=6, los dividendos serán pagados de forma bimestral.

Recapitulando, la ecuación para calcular el valor presente o precio de compra V, incluyendo los aspectos que se acaban de desarrollar, nos queda:

$$V=gC\prescript{}{(n)(p)}{\mathbf{A}}_{i’}+Cv_{i’}^{(n)(p)}$$

la expresión anterior también se puede denotar como:

$$V=gC\frac{1-v_{i’}^{np}}{i’}+Cv_{i’}^{np}.$$

Reasignando a la variable $K=Cv_{i’}^{np}$, la ecuación de Makeham, cambia a la siguiente expresión:

$$V=\frac{g}{i’}(C-K)+K.$$

Ésta expresión nos dice que el precio de compra del bono se determina calculando la suma del valor presente de los dividendos que se espera recibir, más el valor presente del valor de redención.

Cabe señalar, que la valuación de un valor de renta fija se puede hacer en el momento en el que se emite, y también puede hacerse en cualquier momento de su duración. El precio del valor dependerá del tiempo que haya transcurrido así como el comportamiento que exista en ése momento en el mercado de valores, situación que repercute directamente en el cambio de las tasas de rendimiento estimadas por el inversionista.

Ejercicios resueltos

Ejercicio. En una fabrica de zapatos, la empresa quiere modernizarla, para ello considera un gasto de 35 millones de pesos, y quiere emitir 30 mil bonos, con un valor nominal de \$500 pesos cada uno, ofertando una cantidad del 115% a los inversionistas del valor nominal, al termino de 4 años. Hacer la valuación de dichos bonos, considerando un rendimiento esperado del 3.4% anual y observar cuánto incrementa el financiamiento, si se coloca toda la emisión.

Solución

Primer hay que calcular el valor presente de cada:

$$V=[500(1.15)]v_{0.034}^4=575(\frac{1}{(1+0.034)^4})$$

$$V=503.0205$$

El financiamiento se incrementa por la cantidad de:

$$F=(30,000)(503.0205)=15,090615.18$$

Más adelante…

Con este tema se da por concluido el material de este curso. en las siguientes entradas se mostrara un compendio de fórmulas y conceptos que servirán como material de consulta rápida, dirigido a aquellos alumnos que sólo desean algún recordatorio rápido.

  • Matemáticas Financieras
  • Entrada anterior
  • Entrada siguiente