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10 Curso de Gestão Empresarial Matemática Financeira Moeda: Reis, a pataca, cunhada pela Casa da Moeda na Bahia em 1821. 2 Fonte: Imagens: Coleção Eduardo Rezende - http://www.moedasdobrasil.com.br Introdução à Matemática Financeira Unidade de Aprendizagem 10 Objetivos da unidade de aprendizagem Apresentar os conceitos de médias e sua aplicação na matemática financeira. Apresentar taxa média e prazo médio em operações financeiras. Competência Compreender e calcular taxa média e prazo médio para operações de desconto bancário. Calcular taxa média e prazo médio em juros simples. Habilidades Compreender a diferença entre média aritmética, ponderada e geométrica, aplicando-as adequadamente. UA10 – Taxa média e prazo médio 3 Apresentação Médias são usuais no cotidiano de empresas e pessoas. Pense quantas vezes comentamos a média de um fato. Sua nota de aprovação em uma disciplina é uma média. Fala-se em temperatura média de certa localidade em determinada época do ano. A avaliação de um funcionário é uma média de suas qualidades profissionais. Assim, também na matemática financeira é importante o conceito de média. É útil estabelecer média de inflação mensal para previsões futuras. A estabilidade financeira de um banco é estabelecida, inicialmente, pela média de capitais captados do mercado e de empréstimos realizados. Da mesma forma, as taxas e prazos médios ocorrem em investimentos e decisões financeiras de empresas. Para começar Se pretendemos estudar médias na matemática financeira é conveniente apresentarmos conhecimentos básicos de somatório e de médias matemáticas. Somatório (ou somatória) é o operador matemático da soma dos termos de uma sequência, com lei de formação. O símbolo utilizado é , a letra grega maiúscula sigma. UA10 – Taxa média e prazo médio 4 A soma dos cubos dos números naturais de 1 a 6 pode ser facilmente representada por um somatório. = =+++++ 6 1k 3333333 k654321 Onde K é denominado índice do somatório e o sobrescrito e subscrito de indicam o início e o final da soma. Propriedades do somatório I. O somatório de termos multiplicados por uma constante c, é o produto de c pelo somatório dos termos divididos por c. == = m 1k k m 1k k a.ca.c II. O somatório da adição de termos é a soma dos somatórios dos termos. Chique, não? ( ) === +=+ m 1k k m 1k k m 1k kk baba Exemplo sempre ajuda: I. ( ) == =+++=+++= 4 1k k43214321 4 1k k 2.3222232.32.32.32.32.3 II. ( ) === += +++++= ++ ++ += + 3 1k 3 1k 3 1k k 2 k 3 2 2 2 1 2 321 3 2 3 2 2 2 1 2 1 k 2 k Média Aritmética Dado um rol com m elementos, a média aritmética é a soma dos elementos dividida por m. UA10 – Taxa média e prazo médio 5 É comum o uso da notação x , ou qualquer outra letra com “barrinha” sobreposta, para designar a média. A média aritmética é o conceito inicial da estatística e amiúde é empregada no cotidiano. A média aritmética de um conjunto de valores, representa um valor central. Exemplo: Os cinco valores 21, 46, 11, 18 e 19 têm média 23, pois: 23 5 115 5 1918114621 == ++++ Média Ponderada Quando, num rol de m elementos, um elemento aparece p vezes, dizemos que tem peso p. A média ponderada é a soma do produto dos elementos por seus pesos, dividida pela soma dos pesos. Exemplo sempre ajuda: Consideremos o rol de valores 2, 7, 1, 6, 2, 10, 10, 7, 6, 2, 7, 3, 10, 7, 10. São 15 elementos (contou?). Vamos listá-los em uma tabela, com seus respectivos pesos: Valores Pesos 1 1 2 3 3 1 6 2 7 4 10 4 soma 15 UA10 – Taxa média e prazo médio 6 A média ponderada destes valores é: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 6 15 90 15 401281236 414213 4101147261332 XP == +++++ = +++++ +++++ = Claro que se somássemos todos os elementos do rol e dividíssemos pelo total de elementos obteríamos o mesmo resultado, mas para um rol muito extenso, sem dúvida a média ponderada é mais ágil. Tanto a média aritmética quanto a média ponderada não refletem precisamente diferenças de desempenho e possíveis dispersões dos valores considerados. Digamos que em uma empresa 11 funcionários exercem a mesma função. Dez deles, entre eles o Serafim, têm salário de R$ 800,00 e um tem salário de R$ 15.000,00 (deve ser sobrinho do dono). A média entre os salários seria de: 91,090.2 11 000.23 11 1000.1510800 XP == + = Ora, então como o Serafim que recebe 800 reais pode requerer um aumento de salário, se no departamento pessoal consta média de salário de mais de 2000 reais para a função? Na estatística, a mediana pode melhorar esse resultado tão inverossímil. Média Geométrica A média geométrica tem aplicação não só na geometria como na matemática financeira e nos fenômenos com grande dispersão nos dados. Dados m elementos, média geométrica é a raiz emésima do produto dos m elementos. UA10 – Taxa média e prazo médio 7 Voltando ao exemplo dos salários dos funcionários, a média geométrica é de: 28,044.1000.15800x 11 10 G == um resultado bastante mais plausível para a média dos salários. Também nas situações envolvendo aumentos sucessivos a média geométrica é muito utilizada. Vamos então aumentar sucessivamente o salário de Serafim no percentual de 8%, 6% e 12% nos próximos três anos. Como você já aprendeu muito bem, seu salário será multiplicado por 1,08, depois por 1,06 e finalmente por 1,12. Mas vamos calcular a média geométrica destes fatores: ( )( )( ) 0864,112,1.06,1.08,1x 3 G == que corresponde a taxa média de 8,64%. Significa que se aplicarmos essa taxa três vezes consecutivas ao salário, teremos o valor que Serafim ganhará. Vamos conferir. 800 mais 8,64% de 800 = 869,12 869,12 mais 8,64% de 869,12 = 944,21 944,21 mais 8,64% de 944,21 = 1025,79 Com os aumentos diretos: 800 (1,08) (1,06) (1,12) = 1.025,74 Ops! Cinco centavos de diferença. São por conta da aproximação que fizemos na raiz cúbica da média. UA10 – Taxa média e prazo médio 8 Portanto, mesmo considerada a simplicidade do conceito de média, é importante identificar cada situação adequadamente para não ocorrer em discrepâncias nos resultados. TAXA MÉDIA E PRAZO MÉDIO Médias em operações de desconto bancário ou comercial No desconto de vários títulos de valores nominais diferentes, prazos diferentes e taxas diferentes é interessante calcular uma taxa média. A taxa média no desconto bancário é uma taxa ponderada em que a soma dos produtos VN.i.t é dividida pelo soma dos valores nominais multiplicados pelos prazos. Em matematiquês fica mais simples: = = = m 1k kN m 1k kkN D nV tiV i k k onde Di é a taxa média de desconto dos títulos. Exemplinho? Vamos considerar três títulos de valor de face R$ 3.000,00, R$ 5.000,00 e R$ 6.000,00 com prazos de 5, 7 e 8 meses com taxas de desconto de 2%, 4% e 3%, respectivamente. A taxa média é de: 0320408,0 8000.67000.55000.3 803,0000.6704,0000.5502,0000.3 iD = ++ ++ = UA10 – Taxa média e prazo médio 9 ou seja, a taxa média mensal é de 3,20408%. Se calculássemos a média aritmética simples entre 2%, 4% e 3%, obteríamos 3%, o que não é um resultado correto. Essa taxa média representa a taxa única a que podem ser descontados os títulos para produzir o mesmo desconto total caso os títulos fossem descontados a suas respetivas taxas. Vamos conferir a correção dos cálculos: ➢ 1º título: DC = 3.000 X 0,02 X 5 = 300 ➢ 2º título: DC = 5.000 X 0,04 X 7 = 1400 ➢ 3º título: DC = 6.000 X 0,03 X 8 = 1440 ➢ soma dos descontos....................3.140,00 Valor do desconto calculado com a taxa média: ➢ 1º título: DC = 3.000 X 0,0320408 X 5 = 480,612 ➢ 2º título:DC = 5.000 X 0,0320408 X 7 = 1.121,428 ➢ 3º título: DC = 6.000 X 0,0320408 X 8 = 1.537,9584 ➢ soma dos descontos....................3.140,00 O cálculo do prazo médio no desconto é também uma média ponderada em que a soma dos produtos VN.i.t é dividida pelo soma dos valores nominais multiplicados pelas taxas. Em matematiquês: = = = m 1k kN m 1k kkN D iV tiV t k k onde Dt é o prazo médio no desconto. Atenção: a diferença entre as fórmulas está no denominador; no cálculo da taxa média, não há i no denominador; no cálculo do prazo médio, não há t no denominador. UA10 – Taxa média e prazo médio 10 Vamos facilitar (será?) a fórmula do prazo médio. Se já calculamos o prazo médio, então podemos simplificar a fórmula assim: = = = = = = = = = m 1k N m 1k kN m 1k ND m 1k kND m 1k DN m 1k kDN D k k k k k k V tV V.i tV.i iV tiV t Voltando ao exemplinho vamos calcular o prazo médio pela simplificada: 7 000.14 000.98 000.6000.5000.3 8000.67000.55000.3 t D == ++ ++ = isto é, o prazo médio é de 7 meses. Conferindo: se multiplicarmos a soma dos valores de face, pela taxa média e prazo médio, devemos encontrar o desconto total, certo? (3.000 + 5.000 + 6.000) . (0,0320408) . 7 = 3.140,00 (certo sim! e de novo identificamos nosso “João comeu isto tudo”) Médias em operações de juros simples Considerando um conjunto de m transações a juros simples, o procedimento do cálculo de taxa e prazo médios é praticamente o mesmo, apenas consideraremos os valores atuais ao invés dos valores nominais (de face) do desconto. As fórmulas passam a ser: = = = m 1k kk m 1k kkk nC tiC i para a taxa média, e = = = m 1k k m 1k kk C tC t para o prazo médio, com a fórmula já simplificada. UA10 – Taxa média e prazo médio 11 Uma vez determinados taxa e prazo médio, o juro total das diversas transações consideradas é facilmente calculado. Observe: ( ) === === m 1k k m 1k k m 1k kT CtitiCJJ Exemplo: Dona Irinéia emprestou dinheiro a juros simples a seus três cunhados. Os valores emprestados, as taxas de juros e os prazos são apresentados na tabela: Valores Taxa mensal de juros Prazo em meses 10.000,00 4% 5 18.000,00 3% 6 9.000,00 2% 8 Vamos calcular taxa média, prazo médio e juro total que dona Irinéia espera receber dos cunhados. Taxa média: 029044,0 000.230 680.6 8000.96000.185000.10 802,0000.9603,0000.18504,0000.10 nC tiC i m 1k kk m 1k kkk == ++ ++ = = = = ou 2,90435% a.m. Prazo médio: 216,6 000.37 000.230 000.9000.18000.10 8000.96000.185000.10 C tC t m 1k k m 1k kk == ++ ++ = = = = UA10 – Taxa média e prazo médio 12 aproximadamente 6,2 meses ou 6 meses e 6 dias (0,2 de mês equivale a 6 dias). Juro total: ( ) ( )( ) 89,679.6000.9000.18000.10216,6029044,0CtiJ m 1k kT =++== = que, a menos erro de aproximações, é exatamente o numerador no cálculo da taxa média, portanto, já foi calculado. Médias em operações de juros compostos e rendas Também na modalidade de juros compostos e transações com rendas é possível e útil o cálculo de taxas e prazos médios. Porém torna-se necessário o domínio de cálculo da taxa interna de retorno (TIR), conceito que não está inserido no plano de ensino da disciplina e que será tema abordado na disciplina Análise de Investimentos Antena Parabólica Fizemos nossos cálculos através de contas e mais contas. Mas temos tecnologia a nosso favor. O Excel é bastante adequado e rápido para cálculos de taxa média e prazo médio. Vamos então montar uma planilha com 10 valores de títulos diferentes a taxas e prazos diferentes e usar nossos conhecimentos adquiridos para uma solução rápida. UA10 – Taxa média e prazo médio 13 Valor nominal Taxa mensal Prazo em meses 10.000 2% 3 30000 600 11.000 1,20% 9 99000 1188 9.000 1% 12 108000 1080 7.500 2,50% 6 45000 1125 12.000 3% 8 96000 2880 3.600 2% 11 39600 792 14.000 1,80% 4 56000 1008 5.000 3,20% 5 25000 800 8.200 4% 6 49200 1968 3.000 1,50% 7 21000 315 83.300 568800 11756 Taxa média 0,020668073 ou 2,067% a.m. Prazo médio 6,828331333 ou 6,8 meses Na primeira coluna listamos os valores nominais (de face) dos títulos, na segunda coluna as taxas mensais de cada título em porcentagens, pois o Excel “entende” o símbolo %. Na terceira coluna estão listados os prazos em meses de cada título. A quarta coluna contém os produtos dos valores nominais pelos prazos; a quinta coluna contém os produtos dos valores nominais pelas taxas e pelos tempos. UA10 – Taxa média e prazo médio 14 Eis as fórmulas utilizadas. Tente reproduzi-las: Valor nominal Taxa mensal Prazo em meses 10000 0,02 3 =A2*C2 =A2*B2*C2 11000 0,012 9 =A3*C3 =A3*B3*C3 9000 0,01 12 =A4*C4 =A4*B4*C4 7500 0,025 6 =A5*C5 =A5*B5*C5 12000 0,03 8 =A6*C6 =A6*B6*C6 3600 0,02 11 =A7*C7 =A7*B7*C7 14000 0,018 4 =A8*C8 =A8*B8*C8 5000 0,032 5 =A9*C9 =A9*B9*C9 8200 0,04 6 =A10*C10 =A10*B10*C10 3000 0,015 7 =A11*C11 =A11*B11*C11 =SOMA(A2:A11) =SOMA(D2:D11) =SOMA(E2:E11) Taxa média =E12/D12 ou 2,067% a.m. Prazo médio =D12/A12 ou 6,8 meses A rapidez do processo no Excel ou outras planilhas semelhantes é inigualável. Imagine o tempo que precisaríamos dispender para encontrar taxa média e saldo médio dos 10 títulos apresentados. A tecnologia existe e deve ser utilizada a nosso favor, desde que entendamos o que queremos calcular. Nada pode substituir nosso sólido conhecimento. UA10 – Taxa média e prazo médio 15 E agora, José? Agora que você aprendeu somatórios e aplicações na matemática financeira, vamos nos direcionar às perpetuidades apresentadas na UA11. BIBLIOGRAFIA DE APOIO VIEIRA SOBRINHO, JOSÉ DUTRA. Matemática Financeira. 7 ed. São Paulo: Atlas Editora, 2000. ALMEIDA, JARBAS THAUNAHY SANTOS DE. Matemática Financeira. 1 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. SAMANEZ, CARLOS PATRÍCIO. Matemática Financeira: Aplicações à Análise de Investimentos. 5 ed. São Paulo, Pearson Prentice Hall, 2010. CRESPO, A. A. Matemática Comercial e Financeira fácil. 13 ed. São Paulo: Saraiva, 2002. VANNUCCI, LUIZ ROBERTO. Cálculos Financeiros aplicados e avaliação econômica de projetos de investimento. 1 ed. São Paulo: Textonovo, 2003. TEIXEIRA, JAMES; DI PIERRO NETTO, SCIPIONE. Matemática financeira. 1 ed. São Paulo; Makron Books, 1998.