Para facilitar a consulta das entradas já publicadas na categoria de “Cálculo Financeiro” agrupo-as aqui, por ordem cronológica.
1 – Base dos logaritmos naturais e juros
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A base dos logaritmos naturais
aparece no cálculo financeiro no caso limite em que a taxa de juro é continuamente composta.
Vou começar pelo caso discreto.
Admitamos que num determinado contrato se aplica, em cada trimestre, uma taxa de juro composta (trimestralmente, isto é
vezes por ano). A taxa nominal anual
é então
,
pelo que
.
Se o capital investido no início for , os montantes futuros
ao fim dos vários períodos trimestrais serão:
- 1º trimestre:
- 2º trimestre:
- 3º trimestre:
- trimestre :
.
Se em vez de períodos de capitalização, houver
, passaremos a ter ao fim desses
períodos, o montante
.
Por isso
ou
,
o que traduz a taxa efectiva do contrato, ou seja a relação entre os juros durante um ano e o capital
, conhecido por principal.
Exemplos numéricos: Se a taxa nominal do contrato for de ao ano composta
-
semestralmente, a taxa efectiva será
-
trimestralmente,
-
mensalmente,
-
ao dia,
.
E o que acontece se a taxa for composta em infinitos períodos? É a chamada composição contínua. Corresponde, neste exemplo, ao limite de
quando tende para
.
Como é bem sabido do início da Análise,
.
Por este motivo tem-se, no exemplo
.
No caso geral da taxa (para simplificar a notação que se segue) será
Em resumo, na composição contínua a relação entre as taxas de juro nominal e efectiva
é dada por
donde
.
.
ADENDAS DE 13-6-2008 E 20-8-2008: pode ver nesta entrada um exemplo de aplicação de
bem como nesta.
2 – Logaritmos nos cálculos financeiros
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Suponha o leitor que pretende determinar a taxa nominal anual que composta mensalmente origina uma taxa efectiva de . A relação entre a taxa efectiva (
) e a nominal (
) é dada pela conhecida igualdade
,
em que é o número de períodos de capitalização.
Numericamente será:
Aplicando logaritmos a ambos os membros desta igualdade, teremos sucessivamente
.
Agora calcula-se o anti-logaritmo:
e como ,
ou
A taxa nominal anual é pois igual a .
Sobre o comportamento de
quando tende para infinito, veja esta minha entrada.
3 – Série uniforme de pagamentos: Formação de capital
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Admita o leitor que constitui um fundo, fazendo uma sequência de pagamentos constantes
à taxa de juro
e que pretende saber qual a relação entre o capital
, no fim dos
períodos, e o valor de
.
O primeiro pagamento rende juros durante períodos. O segundo, durante
e, em geral, o do período
, durante
períodos. Então, o valor futuro correspondente ao pagamento do período
é
.
Se somarmos todos os valores futuros , para
, atendendo à fórmula da soma dos primeiros
termos de uma progressão geométrica de razão
e primeiro termo
, que é igual a
,
em que, neste caso, (ver a seguir
) e
, obtém-se
.
Se exprimirmos em função de
, virá
.
Três condições importantes de aplicação destas fórmulas são: os pagamentos são uniformes e equidistantes entre si, efectuando-se no final de cada período, e a taxa de juro
permanece inalterada.
Exemplos numéricos: qual a quantia que deve ser depositada anualmente, durante dez anos, numa conta, à taxa de juro de , de modo que o seu saldo venha a ser igual a
unidades monetárias? E durante 20 anos? E se a taxa de juro for de
?
Neste caso devemos determinar , conhecida a taxa de juro
e o valor futuro
, para
:
unidades monetárias.
Para
unidades monetárias.
Se , tem-se, para dez e 20 anos, respectivamente,
e
unidades monetárias, claro que muito menos.
Ao fim de anos, no caso limite em que a taxa de juro é continuamente composta, se a taxa nominal for
, a taxa efectiva, como mostrei aqui é igual a
, pelo que a relação anterior da formação de capital se traduz em
.
P. S. corrigido erro num somatório. Usado para a razão da progressão geométrica, para não se confundir com a taxa
do último parágrafo.
ADENDA DE 20-8-2008: gráfico da relação em função da taxa de juro
para
períodos
E como determinar conhecidos
e
? Veja exercício numério de cálculo da raiz de uma equação não linear aqui.
ADENDA DE 9-11-2008: acrescentado link no último parágrafo ao cálculo da raíz de uma equação não linear.
ADENDA DE 30-1-2009: veja aplicação aqui
4 – Método da secante de determinação da raiz de uma equação não linear
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Suponha que tem a seguinte relação
e que pretende calcular para um dado valor de
Por exemplo
Então, a situação equivale a determinar a raiz da equação não linear
No caso geral tem-se uma equação não linear
e quer-se determinar numericamente o seu zero ou raiz. Pelo método da secante partimos dos valores iniciais e
e geramos uma sucessão de valores
(
) até nos aproximarmos da solução da equação. Paramos quando estivermos suficientemente próximos do zero, no sentido de chegarmos à aproximação desejada.
A recta que passa por e por
tem o coeficiente angular
e a sua equação é
.
Cruza o eixo dos no ponto de abcissa
Se tomarmos agora a recta que passa pelos pontos e
, chegamos à intersecção com o eixo dos
na abcissa
dada por
.
Em geral, para o inteiro obtemos, por este método, a aproximação
Para o exemplo inicial, se escolhermos e
obtemos sucessivamente
.
A função toma os valores
O zero da função é então cerca de
Este exemplo foi escolhido para calcular numericamente a taxa a que devem ser depositadas anualmente, durante dez anos, quantias numa conta, de modo que o seu saldo venha a ser igual a 15 anuidades.
Dada a fórmula aplicável a esta série uniforme
,
a taxa de juro deve ser
ADITAMENTO DE 31-12-2008: pode ver nesta entrada outro método de determinação da raiz de uma equação não linear: o de Newton.
5 – Outro exercício de cálculo financeiro: série uniforme e recuperação de capital
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Foram emprestadas 100 000 unidades monetárias à taxa de juro (nominal anual) de 7% capitalizada semestralmente. O reembolso será feito semestralmente, em capital e juros, durante 30 anos.
Qual a parte da dívida que falta pagar ao fim de 10 anos?
No caso geral, teremos de calcular o valor dos pagamentos constantes dado o valor do capital principal
.
Durante períodos, neste caso semestrais, são pagos
unidades monetárias em cada. O valor
do período
equivale ao valor presente de
unidades monetárias, em que
é a taxa de juro em cada período de capitalização. Se somarmos em
, de
a
, obtemos o somatório
.
Como noutros casos anteriores de cálculo financeiro já expostos, deparamo-nos com a soma de uma progressão geométrica, neste caso de razão e primeiro termo
:
Esta soma há-de naturalmente ser igual a :
donde
Regressando ao exemplo, o reembolso é feito em semestres, sendo a taxa
e
, pelo que
unidades monetárias.
O valor do empréstimo ao fim de semestres é
unidades monetárias
As rendas pagas ao fim de semestres correspondem ao valor futuro
da série de pagamentos semestrais
, no fim do período
. Como vimos na formação de capital
ou
ou seja, neste caso
unidades monetárias.
A dívida que falta pagar ao fim de 10 anos é então
unidades monetárias.
6 – Prazo de liquidação de um empréstimo (número de períodos de uma série uniforme)
Traduzo e adapto esta minha entrada em inglês onde apresentei um problema transcrito de um post do Professor Gowers, bem como dois dos meus comentários.
O Professor Gowers usa um método contínuo para modelar o seguinte problema discreto apresentado num seu post recente.
” Suponha para simplificar que a taxa de juro de um empréstimo contra hipoteca é de 5% e que essa taxa permanece constante. Se o empréstimo for de £50000 e pagar £500 por mês, indique qual o tempo aproximado que demoro a liquidá-lo? “
Texto original:
” Suppose for simplicity that the interest rate for an interest-only mortgage would be 5% and that this rate never changes. If I take out a repayment mortgage of £50,000 and pay £500 a month, then roughly how long will it take me to pay off the mortgage? “
Eis os meus dois comentários:
1. “Apresento uma proposta de resolução directa do seu problema discreto de pagamento de um empréstimo contra hipoteca. Esta resolução, mesmo que esteja correcta, claro que é de longe muito menos instructiva que o seu argumento!
Em geral, dado o principal , temos de determinar o valor dos pagamentos constantes
durante
períodos mensais. O valor de
no período
é equivalente ao valor actual
unidades monetárias, em que
é a taxa de juro em cada período de capitalização. Somando em
, desde 1 a
, obtemos a soma
Ora agora temos de somar uma progressão geométrica de razão e primeiro termo
ou
No problema dado, os pagamentos ocorrerão durante meses, com
e
. Assim
ou
Resolvendo em ordem a , obtemos
meses (
anos)
e, como provou
“
2. “Permita-me que acrescente só mais uma interpretação da minha parte: a taxa de juro contínua efectiva pode obter-se da taxa nominal de 5%, composta vezes ao ano como segue:
(que a sua fórmula aproxima para
), e em geral, no caso de uma taxa de juro nominal
, como
Do ponto de vista de um problema puramente matemático o modelo que discute é muito mais interessante e de maior valor.”
7 – Anuidade, amortização e juros
Uma empresa negociou um contrato de locação financeira no valor de euros e anuidade constante durante um prazo de
anos, à taxa de juro anual
%.
Determine:
- A anuidade (ou renda, anual neste caso)
contratada.
- Em função do período anual
- a) o valor da amortização
;
- b) o montante dos juros
.
(Adaptado e simplificado de SNC e as PME — Casos Práticos, p.165-167, de José Farinha e Domingos Cascais, Texto Editores, 2010. )

Sugestão: veja e escolha na categoria “Cálculo Financeiro” a situação que mais se aproxima deste caso.
8 – Um problema de juros compostos de uma série não uniforme da Universidade de Purdue
Esta é a tradução do problema Problem No. 2 (Fall 2010 Series) e da minha resolução aceite pela Universidade de Purdue.
« Qual é o montante mais pequeno que deverá investir-se à taxa de juro de
, composta anualmente, de maneira a poder levantar-se
dólares no final do ano
, perpetuamente? (Para
, a resposta é 2310 dólares.) »
Transcrição do original
“ What is the smallest amount that may be invested at interest rate
, compounded annually, in order that we may withdraw
dollars at the end of the 1st, 2nd, 3rd, … year, in perpetuity? (For
, the answer is 2310 dollars.) “
Resolução: O principal resultado que usaremos é o cálculo da soma da série .
Proposição: se , a série
converge para
.
Demonstração: Tomemos a seguinte série geométrica, que é convergente para :
e diferenciemos ambos os membros . Agora multipliquemo-los por
:
. Diferenciando novamente, obtemos
. Multipliquemos ambos os membros por
e completaremos a demonstração da Proposição:
Pondo obtemos na forma alternativa, válida para
,
Designemos por o valor actual total da série de levantamentos
dólares, no fim do ano
. O levantamento
no final do ano
contribui para
no valor de
, em que
é a taxa de juro (em percentagem) composta anualmente. Sumando todas as contribuições desde
a
dá
(no princípio do ano 1), que é o montante
mais pequeno que é necessário investir-se para equilibrar (
) os levantamentos como enunciado no problema:
.
Usando com
obtemos o valor actual
, em dólares, em função da taxa de juro
em percentagem:
Para , confirmamos que
.
Cópia do Texto original

* * *
Comentário: Ao iniciar este problema não fazia a mínima ideia de como o iria resolver na prática. De repente consegui associar dois conceitos diferentes: um proveniente da Cáalculo financeiro e o outro das Séries, que consegui concretizar na resolução apresentada.







