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Matemática Financeira SUSANA APARECIDA DA VEIGA MATEMÁTICA FINANCEIRA 1ª Edição Taubaté Universidade de Taubaté 2014 Copyright©2014.Universidade de Taubaté. Todos os direitos dessa edição reservados à Universidade de Taubaté. Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida por qualquer meio, sem a prévia autorização desta Universidade. Administração Superior Reitor Prof.Dr. José Rui Camargo Vice-reitor Prof.Dr. Marcos Roberto Furlan Pró-reitor de Administração Prof.Dr.Francisco José Grandinetti Pró-reitor de Economia e Finanças Prof.Dr.Luciano Ricardo Marcondes da Silva Pró-reitora Estudantil Profa.Dra.Nara Lúcia Perondi Fortes Pró-reitor de Extensão e Relações Comunitárias Prof.Dr. José Felício GoussainMurade Pró-reitora de Graduação Profa.Dra.Ana Júlia Urias dos Santos Araújo Pró-reitor de Pesquisa e Pós-graduação Prof.Dr.Edson Aparecida de Araújo Querido Oliveira Coordenação Geral EaD Profa.Dra.Patrícia Ortiz Monteiro Coordenação Acadêmica Profa.Ma.Rosana Giovanni Pires Coordenação Pedagógica Profa.Dra.Ana Maria dos Reis Taino Coordenação Tecnológica Profa. Ma. Susana Aparecida da Veiga Coordenação de Mídias Impressas e Digitais Profa.Ma.Isabel Rosângela dos Santos Ferreira Coord. de Área: Ciências da Nat. e Matemática Profa. Ma. Maria Cristina Prado Vasques Coord. de Área: Ciências Humanas Profa. Ma. Fabrina Moreira Silva Coord. de Área: Linguagens e Códigos Profa. Dra. Juliana Marcondes Bussolotti Coord. de Curso de Pedagogia Coord. de Cursos de Tecnol. Área de Gestão e Negócios Coord. de Cursos de Tecnol. Área de Recursos Naturais Revisão ortográfica-textual Projeto Gráfico e Diagramação Autor Profa. Dra. Ana Maria dos Reis Taino Profa. Ma. Márcia Regina de Oliveira Profa. Dra. Lídia Maria Ruv Carelli Barreto Profa. Ma. Isabel Rosângela dos Santos Ferreira Me.Benedito Fulvio Manfredini Susana Aparecida da Veiga Unitau-Reitoria Rua Quatro de Março,432-Centro Taubaté – São Paulo CEP:12.020-270 Central de Atendimento:0800557255 Polo Taubaté Polo Ubatuba Polo São José dos Campos Avenida Marechal Deodoro, 605–Jardim Santa Clara Taubaté–São Paulo CEP:12.080-000 Telefones: Coordenação Geral: (12)3621-1530 Secretaria: (12)3625-4280 Av. Castro Alves, 392 – Itaguá – CEP: 11680-000 Tel.: 0800 883 0697 e-mail: nead@unitau.br Horário de atendimento: 13h às 17h / 18h às 22h Av Alfredo Ignácio Nogueira Penido, 678 Parque Residencial Jardim Aquarius Tel.: 0800 883 0697 e-mail: nead@unitau.br Horário de atendimento: 8h às 22h Ficha catalográfica elaborada pelo SIBi Sistema Integrado de Bibliotecas/UNITAU V426m Veiga, Susana Aparecida da Matemática Financeira/ Susana Aparecida da Veiga. Taubaté: UNITAU, 2010. 123p. : il. ISBN 978-85-62326-07-3 Bibliografia 1. Matemática Financeira. I. Universidade de Taubaté. II. Título. 1. Matemática Financeira. I. Universidade de Taubaté. II. Título. v PALAVRA DO REITOR Palavra do Reitor Toda forma de estudo, para que possa dar certo, carece de relações saudáveis, tanto de ordem afetiva quanto produtiva. Também, de estímulos e valorização. Por essa razão, devemos tirar o máximo proveito das práticas educativas, visto se apresentarem como máxima referência frente às mais diversificadas atividades humanas. Afinal, a obtenção de conhecimentos é o nosso diferencial de conquista frente a universo tão competitivo. Pensando nisso, idealizamos o presente livro- texto, que aborda conteúdo significativo e coerente à sua formação acadêmica e ao seu desenvolvimento social. Cuidadosamente redigido e ilustrado, sob a supervisão de doutores e mestres, o resultado aqui apresentado visa, essencialmente, a orientações de ordem prático-formativa. Cientes de que pretendemos construir conhecimentos que se intercalem na tríade Graduação, Pesquisa e Extensão, sempre de forma responsável, porque planejados com seriedade e pautados no respeito, temos a certeza de que o presente estudo lhe será de grande valia. Portanto, desejamos a você, aluno, proveitosa leitura. Bons estudos! Prof. Dr. José Rui Camargo Reitor vi vii Apresentação De uma maneira simples, podemos dizer que a Matemática Financeira é o ramo da Matemática que tem como objeto de estudo o dinheiro ao longo do tempo. Atualmente, possuir ferramentas que possam auxiliar nas tomadas de decisões, tanto na gestão financeira das empresas, quanto nas tomadas de decisões no dia a dia das pessoas, é essencial. Um exemplo comum do uso da Matemática Financeira é quando compramos algo em uma loja no crediário ou no cartão de crédito. Quais os custos envolvidos nessa decisão? Como avaliar monetariamente a decisão? É melhor comprar a vista ou a prazo? Qual o valor do desconto que receberemos, se optarmos por comprar à vista? E se o que estamos querendo comprar for muito importante e com um valor alto, por exemplo, a casa própria? Financiar ou fazer um empréstimo? Como escolher o lugar que oferece a melhor taxa de juros? Assim, a Matemática Financeira torna-se uma ferramenta útil para a análise das alternativas, e sua aplicação, quando bem desenvolvida, trará maior rentabilidade, possibilitando a maximização dos resultados. Ter habilidade para lidar com cálculos e investimentos é hoje muito importante, e a Matemática Financeira ocupa-se do estudo e do fornecimento de ferramentas adequadas para que as tomadas de decisões tenham a maior precisão possível. Fonte:<http://office.microsoft.co m/pt-br/clipart/download.aspx>. Acesso em: 01 dez de 2009. viii ix Sobre a autora SUSANA APARECIDA DA VEIGA − Licenciada em Matemática (Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC – SC). Mestre em Engenharia de Produção, na área de Transporte e Logística (UFSC – SC). Atua como professora assistente no Departamento de Economia, Ciências Contábeis e Administração. É membro da equipe de produção de materiais do Núcleo de Educação a Distância da Universidade de Taubaté. Atua como professora assistente no Instituto Nacional de Pós-graduação – INPG – em São José dos Campos – SP. Leciona a disciplina Matemática Financeira, na graduação da Universidade de Taubaté, e Engenharia Econômica, na graduação do Instituto Nacional de Pós-graduação. E-mail: susana.veiga.ead@gmail.com x xi Caros(as) alunos(as), Caros( as) alunos( as) O Programa de Educação a Distância (EAD) da Universidade de Taubaté apresenta-se como espaço acadêmico de encontros virtuais e presenciais direcionados aos mais diversos saberes. Além de avançada tecnologia de informação e comunicação, conta com profissionais capacitados e se apoia em base sólida, que advém da grande experiência adquirida no campo acadêmico, tanto na graduação como na pós-graduação, ao longo de mais de 35 anos de História e Tradição. Nossa proposta se pauta na fusão do ensino a distância e do contato humano-presencial. Para tanto, apresenta-se em três momentos de formação: presenciais, livros-texto e Web interativa. Conduzem esta proposta professores/orientadores qualificados em educação a distância, apoiados por livros-texto produzidos por uma equipe de profissionais preparada especificamente para este fim, e por conteúdo presente em salas virtuais. A estrutura interna dos livros-texto é formada por unidades que desenvolvem os temas e subtemas definidos nas ementas disciplinares aprovadas para os diversos cursos. Como subsídio ao aluno, durante todo o processo ensino-aprendizagem, além de textos e atividades aplicadas, cada livro-texto apresenta sínteses das unidades, dicas deleituras e indicação de filmes, programas televisivos e sites, todos complementares ao conteúdo estudado. Os momentos virtuais ocorrem sob a orientação de professores específicos da Web. Para a resolução dos exercícios, como para as comunicações diversas, os alunos dispõem de blog, fórum, diários e outras ferramentas tecnológicas. Em curso, poderão ser criados ainda outros recursos que facilitem a comunicação e a aprendizagem. Esperamos, caros alunos, que o presente material e outros recursos colocados à sua disposição possam conduzi-los a novos conhecimentos, porque vocês são os principais atores desta formação. Para todos, os nossos desejos de sucesso! Equipe EAD-UNITAU xii xiii Sumário Palavra do Reitor .............................................................................................................. v Apresentação .................................................................................................................. vii Sobre a autora .................................................................................................................. ix Caros(as) alunos(as) ........................................................................................................ xi Ementa .............................................................................................................................. 1 Objetivos ........................................................................................................................... 2 Introdução ......................................................................................................................... 3 Unidade 1. Revisão de Matemática Elementar ........................................................... 5 1.1 Razão .......................................................................................................................... 5 1.2 Proporção .................................................................................................................... 6 1.2.1 Propriedades das proporções: .................................................................................. 6 1.2.2 Aplicações das proporções ...................................................................................... 7 1.3 Grandezas diretamente e inversamente proporcionais ............................................... 9 1.4 Regra de três simples ................................................................................................ 10 1.5 Porcentagem ............................................................................................................. 12 1.6 Potenciação ............................................................................................................... 13 1.6.1 Propriedades das potências .................................................................................... 13 1.7 Radiciação ................................................................................................................ 14 1.8 Logaritmos ................................................................................................................ 15 1.8.1 Propriedades dos logaritmos .................................................................................. 15 1.9 Síntese da unidade .................................................................................................... 16 1.10 Para saber mais ....................................................................................................... 16 1.11 Atividades ............................................................................................................... 17 Unidade 2. Juros Simples ............................................................................................ 19 2.1 Juro ........................................................................................................................... 20 2.2 Taxa de juro .............................................................................................................. 20 2.3 Simbologia utilizada e Conceitos fundamentais ....................................................... 22 2.4 Diagramas de capital no tempo (Fluxos de Caixa) ................................................... 23 2.5 Cálculo dos juros (J) ................................................................................................. 24 2.6 Cálculo do montante (M) .......................................................................................... 25 xiv 2.7 Taxa equivalente ( ) e Taxa proporcional .............................................................. 27 2.8 Períodos não-inteiros ................................................................................................ 29 2.9 Juro exato, Juro comercial e Juro bancário............................................................... 30 2.9.1 Juro exato ( ) ...................................................................................................... 30 2.9.2 Juro comercial ( ) .............................................................................................. 31 2.9.3 Juro bancário ( ) ................................................................................................ 31 2.10 Equivalência financeira .......................................................................................... 32 2.11 Síntese da Unidade ................................................................................................. 33 2.12 Para saber mais ....................................................................................................... 33 2.13 Atividades ............................................................................................................... 34 Unidade 3. Juros Compostos ....................................................................................... 35 3.1 Diferença entre os regimes de capitalização............................................................. 36 3.2 Cálculo do montante (M) .......................................................................................... 36 3.3 Cálculo do juro (J) .................................................................................................... 38 3.4 Taxas equivalentes ( ) ............................................................................................ 39 3.5 Períodos não-inteiros ................................................................................................ 42 3.5.1 Convenção linear ................................................................................................... 42 3.5.2 Convenção exponencial ......................................................................................... 43 3.6 Taxa efetiva e Taxa nominal – Quando o período de capitalização não coincide com o período da taxa ..................................................................................................... 44 3.7 Equivalência de capitais no regime composto .......................................................... 46 3.7.1 A importância da data focal ................................................................................... 46 3.7.2 Capitais equivalentes ............................................................................................. 47 3.8 Síntese da Unidade ................................................................................................... 48 3.9 Para saber mais ......................................................................................................... 49 3.10 Atividades ............................................................................................................... 49 Unidade 4. Descontos .................................................................................................... 51 4.1 Desconto ...................................................................................................................51 4.2 Título de crédito ....................................................................................................... 52 4.2.1 Nota promissória ................................................................................................... 52 4.2.2 Letra de câmbio ..................................................................................................... 53 4.2.3 Duplicata ................................................................................................................ 53 xv 4.3 Desconto simples (d) ................................................................................................ 54 4.3.1 Desconto racional simples ( ) ............................................................................. 54 4.3.2 Desconto comercial simples ( ) .......................................................................... 55 4.3.3 Desconto bancário simples ( ) ........................................................................... 57 4.3.4 - Taxa de juros efetiva ( ) .................................................................................... 57 4.3.5 Relação existente entre Desconto comercial e Desconto racional ........................ 58 4.4 Descontos compostos (D) ......................................................................................... 59 4.4.1 Desconto racional composto ( ) ......................................................................... 60 4.4.2 Desconto comercial composto ( ) ...................................................................... 61 4.4.3 Taxa efetiva cobrada ( ) ...................................................................................... 62 4.5 Síntese da Unidade ................................................................................................... 63 4.6 Para saber mais ......................................................................................................... 63 4.7 Atividades ................................................................................................................. 64 Unidade 5. Série de Pagamentos ou Anuidades ......................................................... 65 5.1 Definições ................................................................................................................. 65 5.2 Classificação ............................................................................................................. 66 5.2.1 A periodicidade: .................................................................................................... 66 5.2.2 Ao prazo: ............................................................................................................... 67 5.2.3 Ao valor dos termos: ............................................................................................. 68 5.2.4 A forma de pagamento ou recebimento:................................................................ 68 5.3 Dados que compõem uma anuidade ......................................................................... 70 5.4 Série de pagamentos - Modelo Básico ..................................................................... 71 5.4.1 Valor atual do modelo básico ................................................................................ 72 5.4.2 Montante do modelo básico ................................................................................... 74 5.5 Anuidades antecipadas ............................................................................................. 76 5.5.1 Valor atual de uma anuidade antecipada ............................................................... 77 5.5.2 Valor futuro de uma anuidade antecipada ............................................................. 78 5.6 Modelos genéricos de anuidades .............................................................................. 80 5.6.1 Anuidades diferidas ............................................................................................... 80 5.6.2 Anuidade em que o período dos termos não coincide com aquele a que se refere a taxa ............................................................................................................................... 82 xvi 5.6.3 Anuidade com termos constantes, segundo o modelo básico, mais parcelas Intermediárias iguais....................................................................................................... 83 5.6.4 Anuidades perpétuas .............................................................................................. 85 5.6.5 Anuidades variáveis ............................................................................................... 85 5.7 Síntese da Unidade ................................................................................................... 86 5.8 Para saber mais ......................................................................................................... 86 5.8 Atividades ................................................................................................................. 87 Unidade 6. Sistemas de Amortização de Empréstimos e Financiamentos .............. 89 6.1 Definições básicas .................................................................................................... 90 6.2 Sistema de amortização constante (SAC) ................................................................. 92 6.2.1 SAC, sem prazo de carência .................................................................................. 92 6.2.2 SAC, com prazo de carência.................................................................................. 93 6.3 Sistema de amortização francês (SF)........................................................................ 96 6.4 Sistema Price ............................................................................................................ 98 6.5 Planilha de despesas adicionais ................................................................................ 99 6.6 Síntese da Unidade ................................................................................................. 100 6.7 Para saber mais ....................................................................................................... 100 6.8 Atividades ............................................................................................................... 101 Unidade 7. Introdução à Análise de Investimentos ................................................. 103 7.1 Fluxos de caixa ....................................................................................................... 103 7.2 Taxa mínima de atratividade (TMA) ...................................................................... 105 7.3 Método do valor presente líquido (VPL) ................................................................ 105 7.4 Método da taxa interna de retorno (TIR) ................................................................ 109 7.5 O Método do Custo Anual Uniforme (CAU) ......................................................... 111 7.6 Síntese da Unidade ................................................................................................. 114 7.7 Para saber mais ....................................................................................................... 114 7.8 Atividades ............................................................................................................... 114 Referências ................................................................................................................... 117 Referências Complementares ....................................................................................... 119 1 ORGANIZE-SE!!! Você deverá usar de 3 a 4 horas para realizar cada Unidade. Matemática Financeira Ementa EMENTA Revisãode Matemática Elementar. Regime de juros simples e regime de juros compostos. Descontos simples e compostos. Taxas equivalentes e taxas proporcionais. Séries de pagamentos uniformes e não-uniformes. Sistemas de amortização de empréstimos e financiamentos. Noções sobre análise de alternativas de investimentos: Valor presente líquido (VPL) e Taxa interna de retorno (TIR) e Custo anual uniforme (CAU). 2 Objetivo Geral Apresentar os conhecimentos básicos do cálculo financeiro para que o aluno domine o ferramental básico e necessário para a tomada de decisões envolvendo fluxos financeiros. Obj eti vos Objetivos Específicos Adquirir conhecimentos teóricos e práticos da Matemática Financeira através de problemas relacionados com a realidade do dia a dia; Receber os subsídios indispensáveis ao desenvolvimento das disciplinas que dependem do conhecimento prévio desta disciplina; Entender a importância da disciplina para a formação e desenvolvimento do futuro profissional de negócios. Conhecer os regimes de capitalização a definição de capital, montante, rendimento, taxa de juros, taxas equivalentes, nominal e efetiva; Identificar e diferenciar no regime de capitalização simples, taxas proporcionais e equivalentes; Calcular montante, juros, valor nominal, desconto simples e composto, taxa de desconto, taxa equivalente e taxa efetiva; Classificar rendas certas e resolver problemas relacionados às anuidades antecipadas e ao modelo básico; Diferenciar e calcular os diversos sistemas de amortização de Empréstimos e Financiamentos; Analisar a viabilidade econômica de diferentes investimentos, ou projetos de investimentos, por meio dos métodos NPV, da IRR e do CAU e decidir qual é o melhor, financeiramente. 3 Introdução Quando o homem criou o conceito de capital, o conceito de juros surgiu naturalmente, pois ele percebeu existir uma estreita relação entre o dinheiro e o tempo, entre o acúmulo de capital e sua desvalorização. A partir daí, as questões financeiras começaram a fazer parte da nossa vida. A Matemática Financeira utiliza conceitos matemáticos e variáveis, como a taxa de juros, o capital e o tempo para analisar dados financeiros em geral, sendo, dessa forma, uma ferramenta útil na análise de algumas alternativas de investimento ou no financiamento de bens de consumo, e ela é importante na vida das pessoas tanto na esfera pessoal quanto na profissional. O total desconhecimento dessa ferramenta pode resultar em perdas financeiras. A primeira unidade deste livro-texto apresenta uma revisão de Matemática Elementar. Você irá rever conceitos tais como razão, proporção, regra de três simples, algumas propriedades dos logaritmos e das potências. O objetivo é facilitar a compreensão dos conteúdos que serão abordados nas próximas unidades, independentemente do grau de conhecimento matemático prévio do aluno. Na segunda unidade abordaremos o regime de juros simples. Nesse regime, o juro de qualquer período, ou de qualquer intervalo de tempo, é sempre constante e calculado sobre o capital inicial. Então, por exemplo, se você aplicar R$1.000,00 a uma taxa de 10% ao mês, pelo prazo de 3 meses, receberá R$1.300,00 (10% de R$1.000,00 são R$100,00. Como são 3 meses, temos R$100,00 x 3 = R$300,00) Nessa unidade Fonte:<http://office.microsoft.co m/pt-br/clipart/download. aspx>. Acesso em: 01 dez 2009. Capital: do ponto de vista da matemática financeira, qualquer valor expresso em moeda e disponível em determinada época. 4 conceituaremos capital, montante e taxas de juros, sempre tendo como base a definição de juros simples. Na terceira unidade estudaremos o regime de juros compostos. Nesse regime, o juro de qualquer período é calculado sobre o capital inicial mais os juros recebidos no período anterior. Conceituaremos juro e montante para o regime de juros compostos, para períodos de tempo inteiros e não-inteiros. Trabalharemos as diferenças entre taxa proporcional, taxa equivalente e taxa nominal, e estudaremos os conceitos de equivalência financeira e de data focal. Na quarta unidade, abordaremos o conceito de descontos. O desconto é uma compensação recebida pelo tomador do empréstimo, pelo pagamento adiantado da dívida. Estudaremos os dois modelos de descontos: o desconto racional, e o desconto comercial; para o regime de juros simples e para o regime composto. Na quinta unidade, estudaremos os conceitos envolvidos nas séries de pagamentos ou recebimentos. Trabalharemos com as séries do modelo básico e do modelo antecipado, com carência e sem carência, relacionadas com o valor presente e o valor futuro. Trabalharemos, também, com as séries do modelo genérico, que são as perpétuas, as variáveis e as séries com parcelas complementares. Na sexta unidade, estudaremos os principais sistemas de amortização de empréstimos e financiamentos: o Sistema de Amortizações Constantes (SAC), o Sistema de Amortização Francês (SF) e o Sistema Price e, na sétima unidade, trataremos da análise de investimentos, utilizando o método do Valor Presente Líquido (VPL), da Taxa Interna de Retorno (TIR) e do Custo Anual Uniforme (CAU). 5 Unidade 1 Unidade 1 . Revisão de Matemática Elementar Nesta unidade, faremos uma revisão de alguns conceitos de Matemática Elementar. É importante que você relembre alguns conceitos vistos ha muito tempo e que são relevantes para a compreensão dos conteúdos que serão abordados nas próximas unidades. 1.1 Razão A palavra razão, que vem do latim ratio e significa o quociente entre um numerador A por um denominador B, é denotada por: B A . Segundo o dicionário “Razão: noção relacionada com a comparação de duas unidades por meio de uma divisão” (IMENES; LELLIS, 1998, p. 267). Exemplo 1: A razão de 9 para 12 = 12 9 ou 09: 12; A razão de 5 para 10 = 10 5 ou 05:10; Obs. Importante: 1) Lê-se: nove está para doze, sendo que o 1º número é chamado de antecedente, e o 2º, de consequente. Podemos, também, utilizar o conceito de razão para resolver problemas. Exemplo 2: Considere que em uma empresa qualquer trabalhem 100 homens e 25 mulheres. Quociente: divisão entre dois números. 6 Qual a razão entre o número de homens e de mulheres? Razão entre homens e mulheres = 4 25 100 Isso quer dizer que existem quatro vezes mais homens do que mulheres. 1.2 Proporção Segundo Gimenes (2006), o conceito de proporção está diretamente ligado ao conceito de razão. É um pouco mais abrangente. Proporção é a relação multiplicativa entre duas grandezas. É a sentença matemática que exprime a igualdade entre duas razões, D C B A . Exemplo 3: No exemplo anterior, tínhamos que a razão entre homens e mulheres era de 25 100 . Isso quer dizer que o número de homens é quatro vezes maior que o número de mulheres, ou, de maneira diferente, que há uma proporção de 1 mulher para cada 4 homens. 1.2.1 Propriedades das proporções: As proporções possuem várias propriedades A seguir citamos algumas delas apenas para exemplificar. Numa proporção, a soma dos dois primeiros termos está para o 2º (ou 1º) termo, assim como a soma dos dois últimos está para o 4º (ou 3º); Numa proporção, a soma dos antecedentes está para a soma dos consequentes, assim como cada antecedente está para o seu consequente. No contexto de matemática financeira, apenas a chamada “propriedade fundamental” será utilizada. A Propriedade Fundamental das proporções diz que em toda proporção o produto dos meios é sempre igual ao produto dos extremos. Sentença: conjunto de termos que se reúnem por sinais de operação. Expressão. Grandeza é tudo aquilo que envolve medidas. 7Exemplo 4: Um determinado capital rendeu R$150,00 de juros em 3 meses. Quanto este capital renderia em 8 meses? Solução: R$ Tempo 150 3 meses x 8 meses Transformando esta tabela em uma proporção, teremos: 150 : 3 = x : 8 Meios Extremos Ou, de outra forma 83 150 x Logo: 40038150 xx çãomultiplicaçãomultiplica 1.2.2 Aplicações das proporções Existem algumas razões especiais que são muito utilizadas em nosso cotidiano, dentre as quais podemos destacar, por exemplo, a velocidade média e a escala. Velocidade Média A velocidade média é uma grandeza obtida pela razão entre uma distância percorrida (expressa em quilômetros ou metros) e um tempo gasto (expresso em horas, minutos ou segundos). De maneira mais simplificada, é a variação de espaço, em média, por unidade de tempo. 8 Exemplo 5: Suponha que um carro leve 2 horas para percorrer a distância entre Taubaté e São Paulo, que é de 125 km. Qual é a velocidade média deste carro? hkm h km /5,62 2 125 tempo percorrida Distância média velocidade Escala Escala é a razão constante entre qualquer medida de um projeto (pode ser um desenho ou uma maquete: mapas, por exemplo, ou miniaturas de carros, maquetes de casas e prédios) e a medida correspondente no objeto real, ambas tomadas na mesma unidade de medida. Ou seja, a Escala é uma aplicação da razão entre duas grandezas de mesma espécie. Vamos ver no exemplo abaixo: cm em real tamanho cm em desenho do Tamanho escala As empresas que fabricam miniaturas – carrinhos, por exemplo – utilizam a Escala para que as réplicas sejam perfeitas. Curiosidade: A Figura 1.1 mostra uma parte do Mini Mundo, parque temático brasileiro, localizado em Gramado, no Rio Grande do Sul. No parque existem cidades, carros, castelos e ferrovias em miniatura, com uma escala de 1:24, ou seja, as miniaturas são 24 vezes menor do que o tamanho real. No Mini Mundo, o sistema de transporte ferroviário dispõe de 11 locomotivas e 20 vagões, que passam por oito pontes, circulando pelos 456 metros lineares de trilhos. Lembrando que a escala em que a miniatura foi construída é 1:24 (1 para 24), qual seria, então, o comprimento real da estrada de ferro? 9 Chamando de x, o comprimento real da estrada de ferro e aplicando a “fórmula” de Escala (lembrando que 1 metro = 100 centímetros), temos: realtamanho miniaturadaTamanho Escala x 45600 24:1 ou x 45600 24 1 Aplicando a propriedade fundamental das proporções (o produto dos meios é igual ao produto dos extremos), temos: 45600241 x x = 1.094.400 Logo, o comprimento real da estrada de ferro é de 10.944 metros, ou de quase 11 km. 1.3 Grandezas diretamente e inversamente proporcionais Duas grandezas são diretamente proporcionais quando, aumentando uma delas, a outra aumenta na mesma proporção. Por exemplo, se uma grandeza dobra de valor a outra também dobra. Exemplo 5: Suponha que 1 Kg de carne custa R$12,00. Se uma pessoa comprar 2 Kg de carne pagará R$24,00, ou seja, duas vezes mais (o dobro do valor). Figura 1.1: Mini Mundo Fonte: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:MiniMundo.jpg>. Acesso em 10 dez. 2009. Autor Fernanda Steffen http://www.flickr.com/people/68368965@N00 10 Duas ou mais grandezas são inversamente proporcionais quando, aumentando uma delas, a outra diminui na mesma proporção. Por exemplo, se uma grandeza dobra de valor a outra diminui pela metade. Exemplo 6: Velocidade e tempo. Um carro, para percorrer um total de 100 km, se estiver a uma velocidade de 100 Km/h, levará 1 hora. Se esse mesmo carro, para percorrer os mesmos 100 km, aumentar a velocidade para 200 km/h, gastará apenas meia hora, ou seja, se ele dobrar a velocidade, necessitará da metade do tempo. 1.4 Regra de três simples A maioria das pessoas não sabe, mas a regra de três simples é muito utilizada em várias situações de nosso dia a dia. Em Matemática Financeira, utilizaremos seu conceito no regime de juros simples. Definição: “Tipo de equação usada em problemas de proporcionalidade. Envolve três números conhecidos e uma incógnita” (IMENES; LELLIS, 1998, p. 272). A resolução desse tipo de problema é muito simples, e são necessários três passos: 1º) Construir uma tabela, agrupando as grandezas da mesma espécie em colunas, e mantendo na mesma linha as grandezas de espécies diferentes em correspondência. 2º) Identificar se as grandezas são diretamente ou inversamente proporcionais. 3º) Montar a proporção e, utilizando a definição da propriedade fundamental das proporções, resolver a equação que surgirá. Exemplo 7: Uma pessoa percorre 12 km em 2h. Mantendo o mesmo ritmo, em quanto tempo ela Equação: sentença matemática na qual aparece um sinal de igualdade e uma ou mais letras que representam números desconhecidos chamados de incógnitas ou variáveis. 11 percorrerá 36 km? Solução: Montemos uma tabela: Percurso (km) Tempo (h) 12 2 36 x Note que as grandezas são diretamente proporcionais, ou seja, se aumentarmos o percurso, o tempo gasto pelo atleta também aumenta, se diminuirmos o percurso o tempo gasto pelo atleta também diminuirá. Logo, devemos conservar a proporção: x 2 36 12 Multiplicando em cruz: 12 x = 72 x 12 72 x = 6 Portanto, esta pessoa percorrerá 36 km em 6h. Exemplo 8: Quatro trabalhadores levam 8 dias para construir uma casa. Quanto tempo dois trabalhadores levariam para construir a mesma casa? Solução: Montando uma tabela, teremos: nº de trabalhadores Tempo (dias) 4 8 2 x Note que as grandezas são inversamente proporcionais. Se 4 trabalhadores constroem uma casa em 8 dias, 2 trabalhadores demorarão mais tempo para construir a mesma casa, ou seja, quanto menor o número de trabalhadores, maior será o tempo gasto na a construção. Logo, para resolver o problema, devemos inverter a proporção. 12 82 4 x Multiplicando em cruzes: 2 x = 32 x = 16 Portanto, 2 trabalhadores precisarão de 16 dias para construir a mesma casa. 1.5 Porcentagem A porcentagem também é um conteúdo de Matemática Elementar que é muito utilizado no nosso dia a dia, você já reparou nisso? Ela aparece na televisão quando falamos da alta ou da baixa da bolsa de valores, aparece nas vitrines das lojas para apresentar o valor dos descontos das promoções ou a quantidade de juros que elas estão cobrando, aparece, também, sempre que atrasamos uma conta e necessitamos pagar juros. Viu só quantos exemplos? Definição: Porcentagem (ou percentagem) é uma fração de denominador centesimal, ou seja, é uma fração de denominador 100. Representamos porcentagem pelo símbolo %, e lê-se: “por cento” (GIMENES, 2006). Assim, a fração 100 20 é uma porcentagem que pode ser representada como 20%. Utilizamos o cálculo de porcentagem constantemente, no nosso dia a dia. Exemplo 9: Uma loja lança uma promoção de 10% de desconto no preço dos seus produtos para pagamento à vista. Se uma calça jeans custa R$150,00, qual seria seu preço, se optássemos por comprá-la à vista? 13 Solução: O desconto seria de 10% do valor de R$150,00. Logo: 151500,10 maneira, outra de ou, 150 100 10 R$150,00 de %10 Portanto, os 10% de desconto representam R$15,00. Se optarmos por pagar à vista esse valor será descontado do original, ou seja, R$135,00 R$15,00 - R$150,00 vistaàvalor Passaremos a pagar, com o pagamento à vista, R$135,00. 1.6 Potenciação As potências surgiram com o objetivo de simplificar os cálculos com números muito grandes. Em nossa disciplina será utilizada para simplificar os cálculos de juros compostos. “Definição: Potenciaçãoé a operação em que, dados uma base e um expoente, se calcula uma potência” (GIMENES, 2006, p. 8). Onde a é chamado de base, e n, de expoente. 1.6.1 Propriedades das potências A disciplina de Matemática Financeira utiliza, principalmente, a potenciação no desenvolvimento de seus cálculos, e esta, por sua vez, utiliza diversas propriedades para simplificar seus cálculos. A seguir são apresentadas algumas delas: 0 x e real númeroqualquer para 1 n n x x Potência: é o produto de fatores iguais. É o resultado da potenciação. 14 baba xxx baba xxx baba xx )( nnn baba nnn baba No regime de juros compostos uma determinada taxa de juros incide sobre ela mesma diversas vezes, e é o calculo com potenciação que faz com este cálculo se torne mais simples. Exemplo 10: Imagine uma dívida que cresce 2% ao mês, no regime de juros compostos, depois de doze meses, ela terá crescido 26,82% e não apenas 24%. Solução: 26,82%cresceu taxaa que significa isso 2682,102,0102,0102,01 12 vezes12 1.7 Radiciação “Radiciação é a operação em que, dados o radicando e o índice, se calcula a raiz” (IMENES; LELLIS, 1998, p. 265). Uma raiz pode ser quadrada, cúbica, quarta, dentre outras. O tipo de raiz está sempre indicado no índice. Uma raiz é simbolizada pelo radical, e o número do qual se deve extrair a raiz é denominado radicando (GIMENES, 2006). radical radicando aíndice x É válido lembrar, também, que: a b a b xx 15 Exemplo 11: 1) 82ou 28 33 2) 164ou 416 2 OBS: Normalmente, quando estamos trabalhando com raiz quadrada, o índice é omitido da representação. Nos outros casos ele é expresso normalmente. 1.8 Logaritmos Os logaritmos também são uma ferramenta útil para a matemática financeira. Assim como a potência surgiram com o objetivo de simplificar alguns cálculos. Apresentam algumas propriedades, que são válidas para qualquer modelo de logaritmos e em qualquer base, e que ajudarão a simplificar alguns cálculos financeiros. A notação algébrica do logaritmo é: bx a log . Onde a é a base, x é o logaritmando e b é o logaritmo. Para qualquer número real, x > 0; a > 0. 1.8.1 Propriedades dos logaritmos Apenas algumas propriedades dos logaritmos serão utilizadas durante o desenvolvimento do conteúdo de matemática financeira. Nós não trabalharemos aqui com seu conceito ou com seus cálculos. A seguir apresentamos algumas propriedades: baba logloglog )( baba logloglog )( abab loglog Exemplo 12: Suponha que você fez um depósito no valor de R$8.500,00 a juros de 1,5% ao mês. Essa aplicação gerou um montante de R$9.864,60. Quanto tempo esse capital ficou aplicado considerando a equação de resolução abaixo? 16 t015,01500.860,9864 Solução: t01501 5008 609864 , . , t01501160541 ,, t01501160541 ,log,log 01501064660 ,log, t Continuando: 0064660064660 ,, t t 0064660 064660 , , t = 10 meses 1.9 Síntese da unidade Nesta Unidade realizamos uma revisão de alguns conceitos da matemática elementar. O objetivo desta revisão foi o de facilitar a compreensão de determinados conteúdos que serão trabalhados nas próximas Unidades, independentemente de qual seja o grau de conhecimento matemático prévio do aluno. 1.10 Para saber mais http://www.somatematica.com.br: É um portal educativo com material para o ensino fundamental e médio, provas de vestibular e história da matemática, além de biografias de matemáticos, trabalhos de alunos, provas online, um grande acervo de softwares matemáticos, artigos, jogos, curiosidades, histórias, fóruns de discussão e muito mais. http://www.brasilescola.com/matematica: É um portal educativo com material de matemática do Ensino Fundamental e Médio, com questões de vestibular, artigos e cursos online. http://www.educacao.uol.com.br/matematica: Site em que é possível realizar uma pesquisa escolar sobre diversos assuntos de matemática do Ensino Fundamental e do Médio. Conta com várias fontes bibliográficas e artigos. 17 1.11 Atividades 1. Se 15 operários levam 10 dias para completar certo trabalho, quantos operários serão necessários para realizar esse mesmo trabalho em 6 dias? Resposta: 25 operários 2. Com 100 kg de trigo podemos fabricar 65 kg de farinha. Quantos quilogramas de trigo serão necessários para fabricar 162,5 kg de farinha? Resposta: 250 kg 3. Pedro comprou 2 metros de tecido para fazer uma calça. Quantos metros de tecido seriam necessários para que ele pudesse fazer 7 calças iguais a essa primeira? Resposta: 14m 4. Paulo trabalhou 30 dias e recebeu 15 000 reais. Quantos dias deverá trabalhar, para receber 20 000 reais? Resposta: 40 dias 5. O comprimento da miniatura de um carro de Fórmula 1 é 14 cm. A escala em que a miniatura foi construída é 1:32. Qual seria, então, o comprimento real do carro? Resposta: 448 cm ou 4,48 metros 6. Qual seria a escala, sabendo-se que a distância entre dois pontos em um mapa é de 5 cm, o que representa uma distância real de 15 km? Resposta: escala de 1 : 300.000 Fonte:<http://office.microsoft.com/pt -br/clipart/download.aspx>. Acesso em 1 dez. 2009. 18 19 Unidade 2 Unidade 2 . Juros Simples Segundo Mathias e Gomes (2004), o problema econômico decorre da escassez, da falta de bens, ou seja, do fato de que as necessidades das pessoas são satisfeitas por bens e serviços cuja oferta é limitada. Mathias e Gomes (2004) observam, ainda, que, ao longo do processo de desenvolvimento das sociedades, o problema de satisfazer essas necessidades das pessoas foi solucionado por meio da especialização e do processo de troca de um bem por outro. Com o passar do tempo, surgiu a moeda e, assim, o preço passou a ser o denominador comum de medida para o valor dos bens, e a moeda, um meio para acumular valor e constituir riqueza ou capital. Constatou-se que os bens poderiam ser consumidos ou guardados para consumo futuro. A noção de juro decorre do fato de que a maioria das pessoas prefere consumir seus bens no presente e não no futuro. Em outras palavras, havendo uma preferência temporal para consumir, as pessoas querem uma recompensa pela abstinência. Este prêmio para que não haja consumo é o juro (MATHIAS; GOMES, 2004, p. 19). Nesta Unidade estudaremos o regime de Juros Simples. Nesse regime, o juro de qualquer período, de qualquer intervalo de tempo, é constante e sempre é calculado sobre o capital inicial. Não existe capitalização de juros nesse regime, pois os juros de um determinado período não são incorporados ao principal para que essa soma sirva de base de cálculo dos juros do período seguinte. Consequentemente, o capital crescerá a uma taxa linear e a taxa de juros terá um comportamento linear em relação ao tempo (SAMANEZ, 2007, p. 2). Segundo Assaf Neto (2003), o regime de Juros Simples tem aplicações práticas bastante limitadas. São poucas as operações financeiras que o utilizam. O seu uso restringe-se principalmente às operações de curto prazo. Quando entramos no cheque especial só por alguns dias, por exemplo. É importante ressaltar, porém, que muitas taxas praticadas no Escassez: representa a insuficiência de bens para satisfazer os desejos ilimitados das pessoas. Abstinência: abster- se, privar-se de alguma coisa. 20 mercado financeiro, nacional e internacional, estão referenciadas em juros simples (é o caso da Caderneta de Poupança), mas a formação dos montantes processa-se de maneira exponencial, ou seja, os juros geram juros também. 2.1 Juro Segundo Castelo Branco (2005), o juro: [...]é a remuneração obtida a partir do Capital de terceiros. Esta remuneração pode ocorrer a partir de dois pontos de vista: De quem paga: nesse caso, o juro pode ser chamado de despesa financeira, custo ou prejuízo; De quem recebe: podemos entender como sendo o rendimento, receita financeira ou ganho (CASTELO BRANCO, 2005, p. 11). Segundo Assaf Neto (2003, p. 15), as taxas de juros devem ser eficientes, de maneira a remunerar: a) O risco envolvido na operação. O risco nada mais é do que a probabilidade de o tomador do empréstimo não resgatar o dinheiro. É a incerteza com relação ao futuro. b) A perda do poder de compra do capital motivada pela inflação. c) O capital emprestado/aplicado. Os juros devem gerar um lucro ao proprietário do capital, como forma de compensar a sua privação por determinado período de tempo. Custo de oportunidade. O juro é a remuneração pelo empréstimo do dinheiro e ele existe porque a maioria das pessoas prefere o consumo imediato. Em outras palavras, havendo uma preferência pelo consumo, as pessoas querem uma recompensa pela abstinência (MATHIAS; GOMES, 2004). 2.2 Taxa de juro O juro é determinado por um coeficiente referido a um dado intervalo de tempo. “A taxa de juro é o coeficiente que determina o valor do juro, isto é, a remuneração do fator Inflação: índice de desvalorização do poder aquisitivo da moeda previsto para o prazo do empréstimo. 21 capital utilizado durante certo período de tempo” (ASSAF NETO, 2003, p. 16). A taxa de juros pode ser entendida, também, como a razão entre os juros recebidos ao final de certo período de tempo e o capital inicialmente investido. “A taxa de juros é a remuneração recebida pelo capital investido, ou paga pelo empréstimo contraído” (PILÃO, 2002, p. 14). Exemplo 1: Se a taxa for de 12% ao ano, isso significa que, se empregarmos um certo capital àquela taxa, por um ano, obteremos 12% do capital. Solução: Se aplicarmos R$100,00 a 12% ao ano por um ano, receberemos, ao final do período, 12% a mais do que o valor que foi investido, ou seja, R$112,00. As taxas de juros referem-se sempre a uma unidade de tempo (mês, ano, semestre, etc.) e podem ser representadas equivalentemente de duas formas: taxa percentual e taxa unitária. Taxa Percentual: Neste caso, a taxa diz-se aplicada a centos do capital, ou seja, ao que se obtém após dividir-se o capital por 100. Taxa Unitária: Neste caso, a taxa diz-se aplicada à unidade do capital, ou seja, calculamos o que rende a aplicação de uma unidade de capital no intervalo de tempo referido pela taxa. O mercado financeiro trabalha com as taxas de juros na forma percentual; porém, para efetuarmos os cálculos, é necessário colocar a taxa na forma unitária (SAMANEZ, 2007). A transformação da taxa percentual em unitária é feita simplesmente pela divisão da notação em percentual por 100. Para a transformação inversa, basta multiplicar a taxa unitária por 100. O quadro 1, abaixo, mostra alguns exemplos de taxas de juros na forma percentual e seu equivalente na forma unitária. 22 Quadro1: Exemplos de transformação de taxas Taxa Percentual Taxa Unitária 1,5% 0,015 8% 0,08 17% 0,17 86% 0,86 120% 1,20 1.500% 15,0 Importante: Nas equações de matemática financeira, todos os cálculos são efetuados utilizando-se a taxa unitária de juros (ASSAF NETO, 2003). 2.3 Simbologia utilizada e Conceitos fundamentais Para a montagem e resolução dos exemplos e para maior facilidade de comunicação, a matemática financeira se vale de diversos símbolos. Os símbolos que serão utilizados aqui não são os únicos existentes na literatura, mas sua escolha se deve ao fato de serem mais próximos, mais similares aos termos que utilizaremos, ou os mais comuns. ( i ) – Representará uma taxa de juros para determinado período de tempo. ( n ) – Representará o número de períodos, tempo ou prazo, em que determinada importância monetária estará sujeita a determinada taxa de juros. Um período representará qualquer unidade de tempo preestabelecida – dia, mês, ano, bimestre. Nas equações de matemática financeira, tanto o prazo da operação como a taxa de juros deverão necessariamente estar expressos na mesma unidade de tempo (ASSAF NETO, 2003). ( C ) – Representará o principal, o capital, o valor presente. “É o recurso financeiro transacionado na data focal zero de uma determinada operação financeira” (CASTELO BRANCO, 2005, p 11). ( M ) – Representará o valor do capital mais os juros, ou o montante, ou o valor futuro, correspondentes a uma importância de dinheiro capitalizada após n períodos de tempo. Data focal zero: data de início de operação financeira. 23 ( J ) – Representará o valor do juro, do custo ou do rendimento recebido por um determinado capital após n períodos de tempo. 2.4 Diagramas de capital no tempo (Fluxos de Caixa) “Definimos fluxo de caixa como sendo a movimentação de recursos financeiros (entradas e saídas de caixa) ao longo de um período de tempo” (CASTELO BRANCO, 2005, p 13). A matemática financeira se preocupa com o estudo das várias relações dos movimentos monetários que se estabelecem em distintos momentos de tempo. Estes movimentos monetários são identificados temporalmente através de um conjunto de entradas e saídas de caixa definido como fluxo de caixa. O fluxo de caixa é de grande utilidade para as operações de matemática financeira, permitindo que se visualize no tempo o que ocorre com o capital (ASSAF NETO, 2003, p 17). Existem várias maneiras diferentes de se representar um fluxo de caixa e, em todas elas, a reta horizontal representa uma escala de tempo (dias, meses, bimestres, anos). O ponto zero indica o momento inicial, e os demais pontos representam os períodos de tempo. As flechas indicam as entradas e/ou as saídas de dinheiro. As flechas positivas (para cima) representam entradas de dinheiro, e as flechas negativas (para baixo) representam saídas de dinheiro (ASSAF NETO, 2003). A Figura 2.1 representa uma das várias formas de fluxo de caixa. + + 0 1 2 3 4 5 6 7 - - - Figura 2.1: Representação de um fluxo de caixa 24 É importante enfatizar que, apesar de ajudar a visualizar o que está acontecendo dentro de um problema específico, a representação do diagrama de capital no tempo depende do ponto de vista. Exemplo 2: Uma pessoa toma emprestada a quantia de R$500,00 pelo prazo de 1 ano e à taxa de 10% ao ano. Qual será o valor a ser pago como montante? A Figura 2.2 representa as duas possibilidades que existem para visualização do fluxo de caixa. Na primeira, o fluxo representa o ponto de vista da pessoa que recebeu o empréstimo e, na segunda, o ponto de vista de quem forneceu o empréstimo. 500 550 0 1 0 1 550 500 Figura 2.2: Visualização do fluxo de caixa 2.5 Cálculo dos juros (J) No regime de juros simples, os juros de cada período são sempre calculados sobre o valor do capital inicial, “[...] sendo diretamente proporcional ao seu valor e ao tempo de aplicação” (GUERRA, 2001, p 42). Nesse regime, a remuneração, ou o rendimento, pelo capital inicial aplicado é diretamente proporcional ao seu valor e ao tempo de aplicação. E esse fator de proporcionalidade é a taxa (MATHIAS; GOMES, 2004). A equação para o cálculo dos juros no regime de juros simples é: J = C i n Nunca se deve esquecer que, nas equações de matemática financeira, tanto o prazo da operação como a taxa de juros devem necessariamente estar expressos na mesma 25 unidade de tempo. Não se pode esquecer, também, que a taxa de juros deve estar na forma unitária, na hora do cálculo. Exemplo 3: Um capital de R$80.000,00 é aplicado à taxa de 2,5% ao mês durantetrês meses. Calcule o valor dos juros acumulados durante esse período. Solução: C = 80.000 i = 2,5% ao mês = 0,025 n = 3 meses J = ?? J = C i n J= 80.000 0,025 3 J = R$6.000 Exemplo 4: Uma aplicação de R$250.000,00, rendendo a uma taxa de juros de 1,8% ao mês, produz, ao final de determinado período, juros no valor de R$27.000,00. Calcular o prazo da aplicação. Solução: C = 250.000 i = 1,8%ao mês = 0,018 J = 27.000 n = ?? J = C i n 27.000= 250.000 0,018 n 27.000 = 4.500 n 500.4 000.27 n n = 6 meses 2.6 Cálculo do montante (M) “Um determinado capital, quando aplicado a uma taxa periódica de juro por determinado tempo, produz um valor acumulado denominado de montante. Em outras palavras, o montante é constituído do capital mais o valor acumulado dos juros” (ASSAF NETO, 2003, p. 25). 26 M = C + J No entanto, sabemos que: J = C i n Substituindo uma equação pela outra, temos: M = C + C i n Colocando o C em evidência: M = C(1 + i n) Exemplo 5: Uma pessoa aplica R$18.000,00 à taxa de 1,5 % ao mês durante 8 meses. Determine o valor acumulado ao final desse período. Solução: C = 18.000 i = 1,5%ao mês = 0,015 n = 8 meses M = ?? M = C(1 + i n) M = 18.000 (1 + 0,015 8) M = 18.000 (1 + 0,12) M = 18.000 (1,12) M = R$20.160 Exemplo 6: Uma dívida de R$900.000,00 irá vencer em 4 meses. O credor está oferecendo um desconto de 7% ao mês, caso o devedor deseje antecipar o pagamento para hoje. Calcular o valor que o devedor pagará, caso antecipe a liquidação da dívida. Solução: M = 900.000 i = 7%ao mês = 0,07 n = 4 meses C = ?? M = C(1 + i n) 900.000 = C (1 + 0,07 4) 900.000 = C 1,28 125.703$ 28,1 000.900 RCC 27 2.7 Taxa equivalente ( ) e Taxa proporcional Para entendermos melhor o significado dessas duas taxas, é preciso ficar claro que toda operação envolve dois prazos: o prazo a que se refere a taxa de juros e o prazo de ocorrência dos juros (ASSAF NETO, 2003). Admita-se, por exemplo, que um empréstimo foi realizado a uma taxa nominal de 6% ao ano (que é o caso da Caderneta de Poupança). O prazo a que se refere a taxa de juros é anual. A seguir, é preciso que se identifique qual é a periodicidade da ocorrência dos juros. Se estabelecermos que os encargos incidirão sobre o principal somente ao final de cada ano, os dois prazos considerados serão coincidentes. Entretanto, se estabelecermos que os encargos incidirão sobre o principal ao final de cada mês (que é o que ocorre na Caderneta de Poupança), teremos dois prazos diferentes. Em inúmeras operações estes prazos não são coincidentes. O juro pode ser capitalizado em prazo inferior ao da taxa, devendo-se nesta situação ser definido como o prazo da taxa será rateado ao período da capitalização. Faz-se necessário o uso de fórmulas de matemática financeira para expressar estes prazos diferentes na mesma base de tempo. Ou transforma-se o prazo específico da taxa para o de capitalização ou, de maneira inversa, o período de capitalização passa a ser expresso na unidade de tempo da taxa de juros (ASSAF NETO, 2003, p. 27). No regime de juros simples, devido a sua definição, a transformação da unidade da taxa para a mesma unidade do prazo é feita pela chamada taxa proporcional de juros. Ou seja, para obter a taxa proporcional de juros, devemos realizar a divisão entre a taxa de juros considerada na operação e o número de vezes em que ocorrerão os juros (ASSAF NETO, 2003). Por exemplo, considere-se a taxa de juros de 6% ao ano. Se a ocorrência de juros for definida como mensal, significa que ocorrerão 12 vezes juros no período de um ano. Para sabermos o percentual de juros que incidirá sobre o capital a cada mês, será preciso encontrar a taxa proporcional de juros mensal, ou seja, realizar o seguinte cálculo: Taxa Proporcional = %5,0 12 %6 ao mês Incidir: cair sobre, recair. 28 A aplicação de taxas proporcionais é muito difundida, principalmente em operações de curto e curtíssimo prazo, tais como: cálculo de juros de mora, descontos bancários, créditos de curtíssimo prazo, apuração de encargos sobre saldo devedor de conta corrente bancária, etc (ASSAF NETO, 2003, p. 27-28). Duas, ou mais taxas de juros simples se dizem equivalentes quando, aplicadas a um mesmo capital e pelo mesmo intervalo de tempo, produzem o mesmo valor linear de juros (MATHIAS; GOMES, 2004). Exemplo 7: Um capital de R$100.000,00, aplicado a 3% ao mês, ou a 18% ao semestre, pelo prazo de um ano, produzirá o mesmo montante linear de juros. Isto é: Juro1 (3% ao mês) = 100.000,00 0,03 12 = 36.000,00 Juro2 (18% ao semestre) = 100.000,00 0,18 2 = 36.000,00 Os juros produzidos pelas duas taxas de juros, 3% ao mês e 18% ao semestre, são iguais, portanto, são definidas como taxas equivalentes. Para o regime de juros simples, taxas proporcionais e taxas equivalentes são consideradas a mesma coisa, sendo indiferente classificar duas taxas de juros como equivalentes ou proporcionais (MATHIAS; GOMES, 2004). Para entender melhor como é feito o cálculo para encontrar taxas equivalentes e saber quando haverá a necessidade de sua utilização, seguem alguns exemplos. Exemplo 8: Determinada pessoa tem uma dívida no valor de R$ 25.000,00, a vencer dentro de um ano, mas resolve saldá-la 3 meses antes da data de vencimento. Para a sua quitação antecipada, o credor concedeu um desconto de 12% ao ano. Qual o valor da dívida a ser pago antecipadamente? Solução: M = 25.000 Como a unidade da taxa e a unidade do prazo são diferentes, é preciso, primeiro, encontrar a taxa equivalente à unidade do prazo, antes de iniciar a resolução do Quitar: pagar integralmente o que se deve; saldar uma dívida. 29 i = 12%ao ano = 0,12 n = 3 meses C = ?? problema. Portanto: 12 %12 i i = 1% ao mês i = 0,01 ou 1% ao mês Só depois de encontrarmos a taxa equivalente poderemos resolver o problema. M = C(1 + i n) 25.000 = C (1 + 0,01 3) 25.000 = C 1,03 84,271.24$ 03,1 000.25 RCC 2.8 Períodos não-inteiros Quando resolvemos um problema, é normal supor que o juro e o principal são devidos apenas no final do prazo da aplicação. Porém, podem ocorrer situações em que o prazo de aplicação (n) não é um número inteiro de períodos, se comparado ao período da taxa dada, sendo necessário, assim, considerar frações de períodos, para que não se cometa erro no valor final (MATHIAS; GOMES, 2004). Por exemplo, se compararmos 6 meses com um período de 1 ano, teremos que ele equivale a 0,5 ano (metade de um ano), ou seja, não é um período inteiro. Em casos como esse, é necessário fazer a transformação do período de tempo para o mesmo da taxa dada. Ou vice-versa. Exemplo 9: Determinar o principal que produz um montante de R$32.000,00, quando sujeito a uma taxa de juros simples de 1,5% ao mês após 45 dias de aplicação. Solução: M = 32.000 i = 1,5% ao mês = 0,015 n = 45 dias = 1,5 meses M = C(1 + i n) 32.000 = C (1 + 0,015 1,5) 32.000 = C 1,0225 30 C = ?? 845,295.31$ 0225,1 000.32 RCC 2.9 Juro exato, Juro comercial e Juro bancário “É comum nas operações de curto prazo, onde predominam as aplicações com taxas referenciadas em juros simples, ter-se o prazo definido em número de dias” (ASSAF NETO, 2003, p 30), embora as taxas sejam expressas em termos anuais. Nesses problemas é indiferente transformar o prazo ou transformar as taxas. É preciso ficar atento apenas para o fato de que o número de dias pode ser calculado de duas formas diferentes. Ano exato: utiliza-se efetivamente o calendário do ano civil. “Devemos considerar a quantidade de dias existentes em cada mês” (CASTELO BRANCO, 2005, p. 23). Dessa forma, podemos terum ano com 365 ou 366 dias. Ano comercial: admite que todos os meses possuem 30 dias e que o ano possui 360 dias. “No cálculo dos dias entre datas, o primeiro dia da aplicação é incluído na contagem e o último, que corresponde à data de resgate, é excluído” (ZENTGRAF, 2007. p. 47). Lembre-se: A taxa normalmente está expressa ao ano, e o prazo, em dias; por isso, há necessidade de se fazer a transformação das unidades. 2.9.1 Juro exato ( ) Chama-se juro exato aquele que é obtido quando o período (n) é calculado adotando-se como base o ano civil. 365 .. niC J e 31 Exemplo 10: Determinar o juro exato gerado pelo capital de R$ 10.000,00, aplicado à taxa simples de 12 % a.a. e pelo prazo de 3 meses e 15 dias. Solução: C = 10.000 i = 12% ao ano = 0,12 n = 3 meses e 15 dias eJ = ? 365 .. niC J e 365 10512,0000.10 eJ eJ = R$345,20 2.9.2 Juro comercial ( ) Denomina-se juro comercial (ou ordinário) o juro que é calculado quando adotamos como base o ano comercial. 360 .. niC J c Exemplo 11: Determinar o juro comercial ou ordinário gerado pelo capital de R$ 10.000,00, aplicado à taxa simples de 12 % a.a. e pelo prazo de 3 meses e 15 dias. Solução C = 10.000 i = 12% ao ano = 0,12 n = 3 meses e 15 dias cJ = ? 360 .. niC J c 360 10512,0000.10 cJ cJ = R$350 2.9.3 Juro bancário ( ) Nesse modelo, a contagem do prazo (número de dias), ou tempo (n), faze feita pelo calendário do ano civil (juro exato), mas o valor do juro diário é calculado utilizando-se o conceito do ano comercial (juro comercial). 32 Exemplo 12: Uma dívida de R$2.500,00 deveria ter sido paga no dia 10/02/2008, mas, devido a alguns problemas, só foi quitada no dia 17/08/2008. Considerando uma taxa de juros simples de 15% ao ano, calcule o juro bancário. Solução C = 2.500 i = 15% ao ano = 0,15 n = 189 dias bJ = ? 360 .. niC J b 360 18915,0500.2 bJ bJ = R$196,87 2.10 Equivalência financeira Dizemos que dois ou mais capitais representativos de uma certa data são equivalentes quando têm o mesmo valor em uma determinada data (chamada data focal), a uma certa taxa de juros. Ou seja, é indiferente, em termos financeiros, receber um ou outro valor (MATHIAS; GOMES, 2004). Exemplo 13: Determinar se a quantia de R$438.080,00, vencível daqui a 8 meses, é equivalente a se receber, hoje, R$296.000,00, admitindo uma taxa de juros simples de 6% ao mês. Solução: Existem duas possibilidades para a solução. M = C(1 + i n) 438.080 = C (1 + 0,06 8) 438.080 = C 1,48 000.296 48,1 080.438 CC M = C(1 + i n) M = 296.000 (1 + 0,06 8) M = R$438.080 Com os números encontrados, podemos concluir que os valores dados são equivalentes 33 É importante destacar que, no regime de juros simples, se mudarmos a data focal, a equivalência desses capitais não será mantida. 2.11 Síntese da Unidade Nesta Unidade, estudamos o regime de juros simples. Vimos que, na capitalização simples, o juro de qualquer período, ou de qualquer intervalo de tempo, é constante e sempre é calculado sobre o capital inicial. Nesse regime, os juros de um determinado período não são incorporados ao principal, para que essa soma sirva de base de cálculo dos juros do período seguinte. O capital cresce de forma linear em relação ao tempo. 2.12 Para saber mais Livro Robinson Crusoé: Clássico de aventura do XVIII. A edição original é de 1719. Robinson Crusoé era filho de um comerciante. Contra a vontade paterna, partiu em busca de fortuna em viagens marítimas. Durante uma expedição à África, para adquirir escravos, ocorreu o naufrágio. Todos os tripulantes do navio morreram, exceto Crusoé, que viveu 28 anos numa ilha deserta. Na luta pela sobrevivência, o personagem fabrica instrumentos de caça, aprende a domesticar animais e a plantar, tornando-se evidente, no texto, os degraus da atividade econômica e a ascensão do individualismo na sociedade moderna. Sites http://www.somatematica.com.br/financeira.php: É um portal educativo com material para o Ensino Fundamental e Médio, provas de vestibular e história da matemática e história da matemática financeira, além de biografias de matemáticos, trabalhos de alunos, provas online, um grande acervo de softwares matemáticos, artigos, jogos, curiosidades, histórias, fóruns de discussão e muito mais. http://www.dma.uem.br/kit/matfin/mat_fin.htm: site que contém diversas apostilas para download com os assuntos que serão trabalhados em Matemática Financeira. 34 2.13 Atividades 1. Determine qual será o rendimento de um capital de R$5.000,00 aplicado à taxa de 24% ao ano, durante 13 meses. Resposta: R$1.300,00 2. Um capital de R$15.000,00 foi aplicado durante 19 meses. Se essa aplicação rendeu R$ 3.750,00, qual foi a taxa anual de juros recebida? Resposta: 15,79% ao ano 3. Determinado capital ficou aplicado em uma instituição financeira durante 795 dias. Se nesse período, a uma taxa de juros de 3,5 % ao mês, gerou-se um montante de R$84.520,00, qual o valor desse capital? Resposta: R$43.849,55 4. Qual o valor dos juros contidos no montante de R$ 76.500,00, resultante da aplicação de certo capital à taxa de 30% ao ano durante 15 meses? Resposta: R$20.863,64 5. Qual o valor total que deverá ser pago, ao final de 5 meses e 18 dias, correspondente a um empréstimo de R$12.500,00, sabendo-se que a taxa de juros é de 15% ao semestre? Resposta: R$14.250,00 6. Em quanto tempo um capital de R$14.000,00, aplicado à taxa de 0,1% ao dia, gera um montante de R$24.990,00? Resposta: 785 dias Fonte:<http://office.microsoft.co m/pt-br/clipart/download.aspx?>. Acesso em 01 dez. 2009. 35 Unidade 3 Unidade 3 . Juros Compostos Na Unidade anterior vimos que o regime de juros simples é caracterizado pelo fato de apenas o capital inicial render juros e, devido a isso, o valor dos juros é diretamente proporcional ao tempo e à taxa. Nesta Unidade estudaremos o regime de juros compostos. Como, na prática, as empresas, os órgãos governamentais, as lojas e os investidores particulares costumam reinvestir as quantias geradas pelas aplicações financeiras (ou seja, os juros gerados em um período irão gerar juros nos períodos seguintes, característica que define o regime de Juros Compostos); estudar o conceito de juros compostos torna-se muito importante. No regime de juros compostos, os juros gerados pela aplicação serão incorporados à mesma passando a participar da geração de juros no período seguinte (MATHIAS; GOMES, 2004). Ou seja, o rendimento que foi gerado pela aplicação será incorporado a ela e passará a participar da geração dos juros no período seguinte; dizemos, então, que os juros são capitalizados. É devido isso, também, que algumas pessoas o chamam de regime de “juros sobre juros”. Nesse regime, o capital cresce mais rapidamente. Aqui o capital cresce exponencialmente ao longo do tempo, enquanto no regime de juros simples o capital cresce linearmente (ASSAF NETO, 2003). Incorporado: somado, adicionado. Capitalizar: Incorporar os juros ao capital empregado para que produzam renda. Fonte:<http://office.microsoft.co m/pt-br/clipart/download.aspx?>. Acesso em: 1 dez. 2009. 36 3.1 Diferença entre os regimes de capitalização A diferença que existe entre um regime e outro é mais facilmente visualizada por meio de um exemplo. Exemplo 1: Seja um capital de R$1.000,00 aplicado à taxa de 10% ao ano, por um período de 3 anos a juros simples e compostos. Calcule o valor do Montante recebido. n Juros Simples Juros Compostos Cálculo do juro Montante Cálculo do juro Montante 1 1.000 0,10 = 100 1.100 1.000 0,10 = 100 1.100 2 1.000 0,10 = 100 1.200 1.100 0,10 = 110 1.210 3 1.000 0,10 = 100 1.300 1. 210 0,10 = 121 1.331 O exemplo oferece uma comparação visual entre os montantes dos dois regimes e, com ele, é possível perceber mais facilmente que o dinheiro cresce de forma mais rápida no regime de juros compostos do que no regime de juros simples. 3.2 Cálculo do montante (M) “No regime de juros compostos, os juros são capitalizados, produzindo juros sobre juros periodicamente” (ASSAF NETO, 2003, p. 43). Para desenvolver melhor o conceito de juros compostos e desenvolver a equação para o cálculo do montante, vamos refazer o exemplo anterior de forma mais detalhada. Então, seja um capital de R$1.000,00 aplicado à taxa de 10% ao ano, por um período de 3 anos a juros compostos. Calcule o valor do montante recebido. Os dados do problema são: ??. = (M) Montante anos 3 = (n) Prazo ano ao 10% = (i) aconsiderad juros de Taxa R$1.000,00 = (C) aplicado inicial Capital Com esses dados temos os seguintes resultados, ao final de cada período: 37 Para o final do primeiro ano: Juros = 1.000 0,10 1 = 100 Montante (M) = 1.000 + 100 = 1.100 (lembre-se de que o montante é o capital mais os juros) M = C + C i ou M = C (1 + i) Para o final do segundo ano: Juros = 1.100 0,10 = 110 (o montante do período anterior passa a ser o capital, servindo, assim, de base para o cálculo dos juros deste período) Montante (M) = 1.100 + 110 = 1.210 M = C(1 + i) + C (1 + i) i ou 21 iCM Para o final do terceiro ano: Juros = 1.210 0,10 = 121 (utilizamos o mesmo raciocínio do período anterior) Montante (M) = 1.210 + 121 = 1.331 31 iCM Portanto, o valor do montante, ao final do terceiro ano, é de R$1.331,00. Observe-se que o montante no final de cada ano é o capital inicial utilizado no ano seguinte. Generalizando uma equação para o cálculo do montante ao final de n períodos de tempo e à taxa de juros i, teremos: niCM 1 Nessa equação, da mesma forma que ocorria no sistema de juros simples, a taxa de juros (i) deve estar na forma unitária e na mesma unidade de tempo que será utilizada para o período de tempo (n). Exemplo 2: Você fez um empréstimo de R$5.700,00 a juros de 3,5% ao mês pelo prazo de 10 meses com capitalização composta. Qual o montante que você deverá devolver? Solução: C = 5.700 i = 3,5% ao mês = 0,035 n = 10 meses M = ? niCM 1 10035,01700.5 M M = 5.700 1,41059876 M = R$8.040,41 38 Exemplo 3: Determinar o montante, ao final de 15 meses, resultante de uma aplicação de um capital de R$17.000,00 à taxa de juros compostos de 3,75% ao mês. Solução: C = 17.000 i = 3,75% ao mês n = 15 meses M = ? niCM 1 150375,01000.17 M M = 17.000 1,737087 M = R$29.530,48 3.3 Cálculo do juro (J) Vimos, na Unidade anterior, que o montante é constituído do capital mais o valor acumulado dos juros. Essa informação pode ser interpretada, também, de uma maneira um pouco diferente: o juro é a diferença entre o montante recebido e o capital aplicado. JCM ou CMJ Como sabemos que niCM 1 Temos que: ]1)1[( niCJ Fonte:<http://office.microsoft.com/pt- br/clipart/download.aspx?>. Acesso em: 1 de dez 2009. 39 Como o valor dos juros também pode ser visto como a diferença entre montante e o valor aplicado, podemos calcular o valor dos juros utilizando a mesma equação que utilizamos para o cálculo do montante. Para o exemplo acima teríamos: Exemplo 5: Qual o valor dos juros pagos no caso de um empréstimo de R$14.800,00 à taxa de juros compostos de 5,5% ao mês e pelo prazo de 2 anos e 5 meses? Solução: C = 14.800 i = 5,5% ao mês = 0,055 n = 2 anos e 5 meses = 29 meses J = ? niCM 1 29)055,01(800.14 M M = 14.800 ∙ 4,724124 M = 69.917,04 Como CMJ , temos: J = 69.917,04 – 14.800 J = R$55.117,04 3.4 Taxas equivalentes ( ) A definição de taxas equivalentes diz que duas taxas de juros se dizem equivalentes se, considerados o mesmo prazo de aplicação e o mesmo capital, for indiferente aplicar em uma ou em outra. Ou, de outra forma, considerando- se um mesmo capital aplicado por um intervalo de tempo comum a cada uma das taxas, ambas produzirão um mesmo montante, se forem equivalentes (MATHIAS; GOMES, 2004). Exemplo 4: Qual o valor dos juros pagos no caso de um empréstimo de R$14.800,00 à taxa de juros compostos de 5,5% ao mês e pelo prazo de 2 anos e 5 meses? Solução: C = 14.800 i = 5,5% ao mês = 0,055 n = 2 anos e 5 meses = 29 meses J = ? ]1)1[( niCJ ]1)055,01[(800.14 29 J J = 14.800 ∙ 3,724124 J = 55.117,04 Ambas: Uma e outra, as duas. 40 Exemplo 6: Considere um capital de R$2.500,00 aplicado pelo prazo de um ano. Se o capital for aplicado à taxa de 42,5761% ao ano, ou à taxa de 3% ao mês, qual será o montante recebido? Solução: C = 2.500 1i = 42,5761% ao ano 2i = 3% ao mês n = 1 ano ou 12 meses M = ? niCM 1 1425761,01500.2 M M= 2.500 1,425761 M = R$2.814,40 niCM 1 1203,01500.2 M M = 2.500 1,425761 M = R$2.814,40 Como montante recebido será o mesmo para as duas taxas, dizemos que elas são equivalentes. Toda taxa de juros com que trabalhamos possui uma determinada unidade de tempo ou um determinado prazo. Entretanto, essa unidade, ou esse prazo, “[...] pode ser convertida pra outra unidade de tempo qualquer sem alterar seu valor intrínseco, o que viabiliza o cálculo dos juros em operações e facilita comparações entre taxas de juros” (SAMANEZ, 2007, p.45). Segundo Assaf Neto (2003), no regime de juros simples a taxa equivalente era a própria taxa proporcional da operação, porém isso não acontece no regime de juros compostos. Por se tratar de uma capitalização exponencial, a expressão da taxa de juros equivalente composta é a média geométrica da taxa de juros do período inteiro. De uma maneira mais simples: ao passarmos de uma unidade de tempo menor para uma maior, como de mês para ano, devemos elevar (calcular uma potência) a taxa de juros pelo número de capitalizações que ocorrerão no período correspondente. Se for o contrário, de uma unidade de tempo maior para uma menor, por exemplo, de ano para mês, devemos elevar ao inverso do número de capitalizações que ocorrerão no período, ou seja, extrair uma raiz. 11 qq ii ou 11 q q ii 41 Exemplo 7: Calcular a taxa equivalente anual à taxa de 1% ao mês. Solução: i = 1% ao mês qi = ? ao ano q = 12 (um ano tem 12 meses) Devemos passar a taxa de uma unidade de tempo menor para uma maior, logo: 11 qq ii 101,01 12 qi qi = 0,1268 ou qi = 12,68% ao ano Exemplo 8: Calcular a taxa equivalente mensal à taxa de 12% ao ano. Solução: i = 12% ao ano qi = ? ao quadrimestre q = 3 (um ano tem 3 quadrimestres) Devemos passar a taxa de uma unidade de tempo maior para uma menor; logo: 11 q q ii 112,013 qi qi = 0,0385 ou qi = 3,85% a.q. Mas como a taxa equivalente se apresentará em um problema? Essa questão é respondida com exemplo que segue: Exemplo 9: Calcular o montante produzido por um capital igual a R$10.000,00, aplicado a uma taxa de 24% ao ano, durante 4 anos e 2 meses. Solução: C = 10.000 i = 24% ao ano n = 4 anos e 2 meses = 50 meses M = ? Como a taxa de juros é anual e o prazo é mensal, é preciso encontrar, primeiro, a taxa equivalente: 11 q q ii 124,0112 qi qi = 0,0181 ou 1,81% ao mês niCM 1 42 500181,01000.10 M M= 10.000 2,452008 M = R$24.520,08 3.5 Períodos não-inteiros Do mesmo modo que já foi visto em juros simples, poderemos encontrar em determinados problemas
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