#6 贷款计算公式的推导

2023-10-17

等额本息

设:

  • 总金额 A
  • 月利率 R
  • 贷款期限 N
  • 每月还款 X

那么:

第 1 期剩余金额:$Q_1 = A(1+R)-X$
第 2 期剩余金额:$Q_2 = Q_1(1+R)-X$
。。。
第 n 期剩余金额:$Q_n = Q_{n-1}(1+R)-X$

推导一下:

$$
\begin{aligned}
Q_2 &= Q_1(1+R)-X \
&= (A(1+R)-X)(1+R)-X \
&= A(1+R)^2-X(1+R)-X \
&= A(1+R)^2-X(1+(1+R))
\end{aligned}
$$

$$
\begin{aligned}
Q_3 &= Q_2(1+R)-X \
&= (A(1+R)^2-X(1+(1+R)))(1+R)-X \
&= A(1+R)^3-X(1+(1+R))(1+R)-X \
&= A(1+R)^3-X(1+R)^2-X(1+R)-X \
&= A(1+R)^3-X(1+(1+R)+(1+R)^2)
\end{aligned}
$$

$$
\begin{aligned}
Q_k &= A(1+R)^k-X(1+(1+R)+ \cdots +(1+R)^{k-1})
\end{aligned}
$$

根据等比数列公式 $ S_n=\frac {a_1(1-q^n)} {1-q} $(q 不等于 1):

$$
\begin{aligned}
1+(1+R)+ \cdots +(1+R)^{k-1} &= \frac {1 \times (1-(1+R)^k)} {1-(1+R)} \
&= \frac {1-(1+R)^k} {1-(1+R)}
\end{aligned}
$$

代入上面的推导方程中:

$$
\begin{aligned}
Q_k &= A(1+R)^k-X \cdot (1+(1+R)+ \cdots +(1+R)^{k-1}) \
&= A(1+R)^k - X \cdot \frac {1-(1+R)^k} {1-(1+R)}
\end{aligned}
$$

k = N 的时候:

$$
\begin{aligned}
Q_n &= A(1+R)^N - X \cdot \frac {1-(1+R)^N} {1-(1+R)} = 0 \
A(1+R)^N &= X \cdot \frac {1-(1+R)^N} {1-(1+R)} \
X &= \frac {A(1+R)^N} {\frac {1-(1+R)^N} {1-(1+R)}} \
&= \frac {A(1+R)^N} {\frac {(1+R)^N-1} {R}} \
&= \frac {AR(1+R)^N} {(1+R)^N-1}
\end{aligned}
$$

也就是:

$$
\begin{aligned}
每期还款金额 = 贷款金额 \times 月利率 \times \frac {(1+月利率)^{还款期数}} {(1+月利率)^{还款期数}-1}
\end{aligned}
$$

等额本金

设:

  • 总金额 A
  • 月利率 R
  • 贷款期限 N

每月还款计算:

$$
\begin{aligned}
X_1 &= {\frac A N} + A \cdot R \
X_2 &= {\frac A N} + (A - ({\frac A N})) \cdot R \
X_3 &= {\frac A N} + (A - ({\frac A N}) \cdot 2) \cdot R \
X_N &= {\frac A N} + (A - ({\frac A N}) \cdot (N - 1)) \cdot R
\end{aligned}
$$

也可以视作:

$$
\begin{aligned}
X_1 &= {\frac A N} + {\frac N N} \cdot A \cdot R \
X_2 &= {\frac A N} + {\frac {N - 1} N} \cdot A \cdot R \
X_3 &= {\frac A N} + {\frac {N - 2} N} \cdot A \cdot R \
X_{N-1} &= {\frac A N} + {\frac 2 N} \cdot A \cdot R \
X_N &= {\frac A N} + {\frac 1 N} \cdot A \cdot R
\end{aligned}
$$

总还款金额:

$$
\begin{aligned}
T &= A + A \cdot R \cdot {\frac {(1 + 2 + \cdots + N)} N} & 总还款金额\
&= A + A \cdot R \cdot ({\frac {N + 1} {2}}) \
I &= A \cdot R \cdot ({\frac {N + 1} {2}}) & 总利息 \
\end{aligned}
$$

#5 数学:小圆沿着大圆滚动

2023-07-22

阮一峰博客上看到这么一个数学题(原文是 maths.org 2014 年的一篇文章):

已知:小圆的半径为 $r$,大圆的半径为 $4r$
:小圆自身滚动了几周?

#3 自然常数

2021-09-11
  • 实数
  • 有理数: 有限位小数或无限循环小数,也就所有可以用分数表示的数(整数也是分数的一种)
    • 整数
    • 自然数: 0 + 正整数
  • 无理数: 无限不循环小数
  • 虚数

  • 浮点数

  • 科学计数法

有理数 & 无理数

代数数

可作为有理系数多项式方程的根
超越数是不能作为的数 [2] ,即不是代数数的数。因为欧拉说过:“它们超越代数方法所及的范围之外。(1748年)”而得名。

超越数

不是代数数的数称为超越数

  • 圆周率 π
  • 自然常数 e

自然常数 e

假设 $x = e^n$,那么 $n = ln(x)$
前者是指数运算,x 等于 底数 e 的 n 次幂
后者是对数运算,n 等于以 e 为底数,x 的对数

自然对数就是以 e 为底的对数,数学函数表示为 ln(x),表示 e 的多少次幂等于 x,因此自然常数也被叫做:自然对数的底数。

无限不循环小数,无理数,约为 2.718281828459
18 世纪,瑞士数学家欧拉提出来的,和复利计算问题的研究有密切关系。

假设有这么一间银行,它二十年期定期存款年利率 100%,到期自动续存,复利模式。
一开始存入 1w,

  • 如果结息 1 次,二十年后,本息 $10000 \times (1 + 1) = 20000$
  • 如果结息 2 次,二十年后,本息 $10000 \times (1 + \frac{1}{2})^2 = 22500$
  • 如果结息 3 次,二十年后,本息 $10000 \times (1 + \frac{1}{3})^3 = 23703$
  • 如果结息 5 次,二十年后,本息 $10000 \times (1 + \frac{1}{5})^5 = 24883$
  • 如果结息 10 次,二十年后,本息 $10000 \times (1 + \frac{1}{10})^10 = 25937$
  • 如果结息 100 次,二十年后,本息 $10000 \times (1 + \frac{1}{100})^100 = 27048$
  • 如果结息 1000 次,二十年后,本息 $10000 \times (1 + \frac{1}{1000})^1000 = 27169$
  • 如果结息 10000 次,二十年后,本息 $10000 \times (1 + \frac{1}{10000})^10000 = 27181$

存款的增长率函数 $f(n) = (1 + \frac{1}{n})^n$ (其中,n 为结息次数)。
可以推导出,最后这个增长率无限逼近一个数,我们将这个数称之为 e

而 e 就是表示 n 无限大时的增长率,采用极限表达式:

$$
e = \lim_{{n \to \infty}} \left(1 + \frac{1}{n}\right)^n
$$

展开成阶乘方式:

$$
e = 1 + \frac{1}{1!} + \frac{1}{2!} + \frac{1}{3!} + \frac{1}{4!} + \cdots
$$

PS:$n!$ 表示 $n$ 的阶乘,计算方式:

$$
n! = n \times (n-1) \times (n-2) \times \ldots \times 2 \times 1
$$

#2 排列与组合

2021-07-22

吐槽:现在网上各种讲解,不要太贴心。
要是我读书那会儿有这么多资源,我能上清华(手动狗头)。

#1 逻辑运算与位运算

2016-07-01

逻辑运算,一共十六种结果:

  1. 0 矛盾 F
  2. 1 恒真 T
  3. p
  4. q
  5. not p
  6. not q 非 not
  7. p and q 与 and
  8. p or q 或 or
  9. p xor q 异或 xor(相异为 1,相同为 0)
  10. not (p and q) 与非 nand
  11. not (p or q) 或非 nor
  12. not (p xor q) 异或非 xnor(又叫同或,相同为 1,相异为 0)**
  13. (not p) and q 逆非蕴含
  14. p and (not q) 实质非蕴含
  15. (not p) or q 实质条件
  16. p or (not q) 逆命题

基础运算符:与、或、非、异或。

逻辑运算有与或非:&&, ||, !
按位运算有与或非和异或:&|~^

| 按位运算 | 运算符 |
| -------- | ------ | --- |
| 与 | & |
| 或 | | |
| 非 | ~ |
| 异或 | ^ |

参考资料与拓展阅读