• Nem Talált Eredményt

Ebben a gyakorlati részben foglalkozunk a sorozatok fogalmával, jellemzésével különös tekintettel a sorozatok konvergenciájára. A sorozatok tulajdonképpen speciális függvényekként foghatók fel, és mint függvények, számos jellemző (monotonitás, szélsőérték, korlátosság) öröklődik a függvényjellegükből és koordinátarendszerben is szemléltethetőek. A határérték meghatározását már itt a sorozatoknál elkezdjük, majd a továbbiakban kiterjesztjük általánosabban az egyváltozós valós függvényekre is, melyek határértéke visszavezethető alkalmas számsorozatok határértékének a meghatározására.

Ebben a fejezetben van még szó a sorozatok (különösen a mértani sorozat) gyakorlati alkalmazásáról, például kamatos kamat számítása esetén. Számos összetett pénzügyi feladatot oldunk meg a mértani sorozat összegképletének a felhasználásával (annuitás, hozadékszámítás, ismétlődő beruházások, kölcsöntörlesztés).

4.1. Példa. Ábrázoljuk koordinátarendszerben az

n 2 an n

sorozatot (17. ábra):

Megoldás:

17. ábra: Az

n 2 an n

sorozat szemléltetése koordinátarendszerben

Forrás: Bíró és Vincze (2000)

4.2. Példa. Ábrázolja számegyenesen a bn =

n

1 sorozatot (18. ábra).

Megoldás:

18. ábra: A bn =

n

1 sorozat szemléltetése koordinátarendszerben

Forrás: Bíró és Vincze (2000)

34 korlátosságát.

Megoldás:

(1) Állítsuk elő az an1 an különbséget. növekedő.

Mivel 0 sorozat egyik felső korlátja a 0. A sorozat első eleme

5 3

1

a a sorozat egy lehetséges alsó korlátja, mivel a sorozat monoton növekedő; azaz a sorozat korlátos is.

(2) Most állítsuk elő a bn1 bn különbséget. Ekkor

A kifejezés minden nN esetén negatív, azaz a sorozat szigorúan monoton csökkenő.

Mivel 0

4.4. Példa. Bizonyítsuk be, hogy a

1

sorozat konvergens és határértéke 2.

Megoldás:

A konvergencia definíciója szerint a cn 2 egyenlőtlenségnek kell teljesülni egy N

egyenlőtlenségnek kell fennálnia az N küszöbindextől kezdve.

,

35

4.5. Példa. Vizsgáljuk meg, hogy hányadik tagtól kezdve esnek a

1

Megoldás:

Mivel

, így meg kell határoznunk a sorozatnak azt a tagját, mely már az

2

Ha ez az eltérés valamely n-re kisebb, mint

1000

sugarú környezetében van. Meg kell oldani a 3

10

Az egyenlőtlenség megoldása n > 1 750. Így tehát az 1 751-edik tag az első olyan tag, amely már a határéket ezrednyi pontossággal közelíti meg.

4.6. Példa. Határozzuk meg az

1

sorozat határértékét!

Megoldás:

Osszuk végig a számlálót és a nevezőt a nevezőben lévő legnagyobb fokszámú taggal, jelen esetben n2-tel.

36

4.7. Példa. A tanult tételek alkalmazásával mutassa meg, hogy az an = 2

n

1 sorozat konvergens és határértéke a 0, majd ábrázolja a sorozatot koordinátarendszerben.

Megoldás:

(1) Az an sorozat szigorúan monoton csökkenő, mivel

0 inf(an)=0. A tanult tételek értelmében, ha egy sorozat szigorúan monoton csökkenő és alulról korlátos, akkor konvergens és határértéke a pontos alsó korlátja, ezért

1 sorozat szemléltetése koordinátarendszerben

Forrás: Bíró és Vincze (2000)

37 4.8. Példa. Határozzuk meg a

1

sorozat határértékét!

Megoldás:

Osszuk végig a számlálót és a nevezőt a nevezőben lévő legnagyobb fokszámú taggal, n2-tel:

.

Megoldás:

Osszuk végig a számlálót és a nevezőt a nevezőben lévő legnagyobb fokszámú taggal, n2-tel:

.

Megoldás:

3

4.11. Példa. Határozzuk meg az

n

sorozat határértékét.

Megoldás:

2

38 4.12. Példa. Határozzuk meg az

1

sorozat határértékét.

Megoldás:

.

ezért csak a kitevő határértékét kell megvizsgálni.

  , százalékkal növekszik 10 év alatt?

Megoldás:

Nyilvánvaló, hogy tévesen gondolkozik az, aki azt gondolja, hogy évi 8 százalékos növekedés 10 év alatt 80 százalékos növekedést eredményez, hiszen minden évben a már megnövekedett mennyiség növekszik tovább az év elején már meglévő állomány 8 százalékával.

Az erdő kezdeti állományát jelöljük a0-val, n év múlva pedig a faállományt an-nel (n N).

Egy év múlva ez 8 százalékkal több lesz, azaz

.

A következő évben az a1 szaporodik tovább, így a második év végén a famennyiség

.

39

4.14. Példa. Évi 10 százalékos kamatláb mellett 1 000 000 Ft-ot takarékba teszünk be.

Mekkora összeget kapunk vissza a 3. év végén?

Megoldás:

A diszkontált (kezdeti) érték a0, a kamattényező r, az időközök száma n, a felnövekedett érték an.

Ekkor a feladat az a0,a1,...,an (n+1) tagú mértani sorozat an-nel jelölt tagjának meghatározása.

Alkalmazzuk a mértani sorozat általános tagjának képletét (n + 1)-re:

an = a0 · rn, ahol r =

100

1 i

és i a kamatláb. A feladat alapján a0 = 1 000 000 és r = 1,1 100

1 10 és n = 3.

Így a 3. év végére a 10%-os kamattal elhelyezett 1 000 000 Ft-ból

000 331 1 1 , 1 000 000 1 100 1 10 000 000 1

a 3

3

3

forint lesz.

4.15. Példa. A gépek a használatuk során az idő elteltével avulnak és kopnak, így az értékük is csökken. Az értékcsökkenés legyen az előző évi értékének 10 százaléka. Milyen értékű lesz a beszerzés után 6 évvel az a gép, amelyet 500 000 Ft-ért vásároltunk?

Megoldás:

a0 = 500 000,

, 100 1 10 9 , 0

r

n = 6 Ekkor

5 , 720 265 9 , 0 000 500

a6 6 Ft.

4.16. Példa. Hány év alatt háromszorozódik meg a szarvasmarha állomány, ha az évi átlagos szaporulat 20%-os?

Megoldás:

Ekkor ismerjük az r értékét: r = 1,2.

2n

, 1 x x

3 ,

3 = 1,2n

), 2 , 1 ln(

) 2 , 1 ln(

) 3

ln( n n

, ) 2 , 1 ln(

) 3 n ln(

n = 6,025 6, azaz az állomány körülbelül 6 év alatt háromszorozódik meg.

40

4.17. Példa. 15 éven keresztül minden év elején 10 000 Ft-ot helyezünk el az ifjúsági takarékbetétbe. Mekkora a betétek felnövekedett értékének az összege a 15. év végén évi 3 százalékos kamatozás mellett?

Megoldás:

Az állandó járuléktagot jelöljük „a”-val, a kamattényezőt „r”-rel, az időközök számát pedig n”-nel és a járadék értékét az utolsó járulékköz (két egymást követő járadéktag esedékessége között eltelt idő) végén Sn-nel. Feladatunk az ar + ar2 + … + ar(n-1) mértani sorozat összegének a meghatározása. A mértani sorozat összegképlete alapján:

1 r

1 ar r

S

n

n

A feladat jelöléseivel a = 10 000; r = 1,03; n = 15, így a keresett járadékérték:

. 8 , 568 191 1 03 , 1

1 03 , 1 03 , 1 000 10 S

15

15

Vagyis a 15. év végén a betét felnövekedett értéke 191 568 Ft lesz.

4.18. Példa. 5 éven át minden év elején hány Ft-ot kell a takarékba tennünk, hogy ha azt akarjuk, hogy az 5. év végén 4 százalékos kamatozás mellett 200 000 Ft-ot kapjunk vissza?

Megoldás:

Az

1 r

1 ar r

S

n

n

képletből az „a”-t kifejezve adódik, hogy:

r ) 1 r (

) 1 r ( S

a n

n

.

A feladat adatait behelyettesítve a képletbe kapjuk az „a” értékét a következőképpen:

555 35 04

, 1 ) 1 04 , 1 (

) 1 04 , 1 ( 000 200

a 5

Ft.

Azaz 5 éven keresztül minden év elején 35 555 Ft-ot kell elhelyezni takarékba, hogy a befizetés után 5 évvel megkapjuk a kívánt 200 000 Ft-ot.

4.19. Példa (kölcsöntörlesztés). 500 000 Ft kölcsönt veszünk fel 28%-os kamatra. Évente 150 000 Ft-ot törlesztünk.

(1) Mennyi tartozásunk marad az 5. év végén?

(2) Hány év alatt törlesztenénk vissza a tartozásunkat, ha 150 000 Ft helyett 200 000 ft-ot törlesztenénk?

Megoldás:

(1) Az n-edik év végén a tartozásunk a

1 r

1 k r

r K K

n n

n

képlettel határozható

meg, ahol K a felvett kölcsön, k az éves törlesztés, r pedig a kamatláb. A feladat adatait behelyettesítve a képletbe kapjuk, hogy

41

Megközelítőleg tehát 5 év alatt törlesztenénk vissza a kölcsönünket.

4.20. Példa. Legyen 1 000 000 Ft egy gazdaság tiszta jövedelme az egyik évben.

Beruházásokra ennek és minden következő év tiszta jövedelmének 25 százalékát fordítják. A beruházások az előző év tiszta jövedelmét 5 százalékkal emelik. Mekkora a beruházások összege 5 év alatt?

Megoldás:

Nyilvánvalóan feladatunk az ismétlődő beruházások összegének a meghatározása.

 Az első beruházás 1 000 000·0,25 = 250 000 Ft, a következő év várható tiszta

A beruházások összege tehát:

250 000 + 262 500 + 275 625 + 289 406,3 + 303 876,6 = 1.381.407,9 Ft.

A beruházások összegét általánosan az a1, a1·r, a1·r2,…, a1·rn-1 mértani sorozat összege adja, azaz

42

. 1 r

1 r a B

n

1

n

A feladat adataival:

a1 = 1 000 000·0,25=250 000, r = 1,05,

n = 5,

és így a beruházás összege az 5. év végén 1 381 407 ,9.

1 05 , 1

1 05 , 000 1 250 B

5

5

4.21. Példa. Egy mezőgazdasági vállalkozó 1 500 000 Ft értékben vásárol olyan gépet, melynek élettartamát 12 évre becsülik. Mekkora értéket kell ennek a gépnek évenként hoznia, hogy ezt az értéket évenkénti beruházásnak tekintve a beruházások felnövekedett értéke egyenlő legyen az 1 500 000 Ft felnövekedett értékével? A “beruházás” átlagos jövedelmezősége 15 százalékos.

Megoldás:

A beruházásra fordított 1 500 000 Ft 12 év alatt 1 500 000 · 1,1512 értékre növekedne fel. Az ismeretlen évenkénti beruházásnak tekintett hozadék értékét jelöljük H-val, aminek felnövekedett értéke:

15 , 0

1 15 , H 1

12

H értékét úgy kell meghatározni, hogy az alábbi egyenletet megoldjuk:

, 15 , 0

1 15 , H 1 15 , 1 000 500 1

12

12

, 1

15 , 1

15 , 0 15 , 1 000 500 1

H 12

12

. 2 , 721 . 276 H

Tehát évenkénti 276 721,2 Ft hozadék mellett 12 év alatt megtérül az egyszeri 1 500 000 Ft-os beruházás.

Kitűzött feladatok

1. Jellemezze az alábbi sorozatokat monotonitás, korlátosság, szélsőérték és határérték szempontjából!

n

an 3

2

n

bn 4

5

cn 2n2 1

1 3 2

n

dn

1 3 2

n

en n

1 3

1 2

2 2

n n fn

g n

n n 1

h n

n n

1

2 i n

n n

5 2

5 1 0

43 2. Adja meg az alábbi sorozatok határértékét!

n

3. Számítsa ki 1 000 000 Ft-nak 12,5%-os kamatláb melletti kamatát félé évre! Határozza meg a jövőértéket is!

4. 30 000 Ft-nak mennyi a kamata 130 nap múlva, ha az éves szintű kamatláb 8%?

5. 1 000 Ft-os betét értéke mennyi lesz 120 nap múlva, ha az éves kamatláb 15%? Hány százalék a kamat?

6. 2 000 000 Ft kölcsönt kapunk úgy, hogy 1 év múlva 2 250 000 Ft-ot kell visszafizetnünk.

Hány % a kamat?

7. Mennyi pénzt kell betennem most a banka, ha 20%-os kamatláb mellett 2 200 Ft-ra van szükségem 6 hónap múlva?

8. Értékesíteni akarjuk a házunkat, melyért egy vevő 21 000 000 Ft-ot kínál. Ám a vevő azonnal csak a vételár 60%-át tudja kifizetni, a hátralévő részt, csak fél év múlva tudja átadni. A türelmünkért azonban további 200 000 Ft-ot ígért. Megéri ez nekünk, ha a banki kamatláb 6%?

9. Mennyi lesz 1 000 Ft értéke 4 év múlva, ha az éves kamatláb 15% és évente tőkésítik?

10. Mennyi a jelenértéke 39 744 Ft-nak, ha az éves kamatláb 20% és a kamatozási idő 3 év és évente tőkésítenek?

11. Tegyük fel, hogy most 18 éves vagy és 60 éves korodban szeretnél 50 000 eFt-al nyugdíjba menni. Mekkora kezdőtőkét kellene most elhelyezned a bankban, hogy évi 6%

mellett 60 éves korodra elérd az 50 000 000 Ft-ot?

12. 15 000 Ft-ból 3 év alatt 32 955 Ft lesz. Mennyi az éves kamatláb évente történő tőkésítésnél?

13. Hány Ft-ból lesz 161 208 Ft 3 hónap alatt, ha a kamatláb 24% és havi kamatos kamatot fizet a bank?

14. Beteszek a bankba 100 000 Ft-ot 6 évre, évi 16%-os kamatra. Mennyi lesz a betétem jövőbeni értéke a következő feltételek mellett: nincs tőkésítés, éves tőkésítés, féléves tőkésítés, negyedéves tőkésítés, havi tőkésítés, napi tőkésítés.

44

15. Mennyi kamatot kapunk 100 000 Ft betétünk után egy évre, ha a kamatláb 12%?

16. Kölcsönadunk 4 000 000 Ft-ot egy évre 14%-os kamatláb mellett, de közben az éves infláció 8%. Hány százalékkal változik a pénzünk vásárló értéke?

17. Hány százalékos az évi átlagos értékcsökkenése annak a gépnek, amit 6 200 000 Ft-ért vásároltak, és 8 év múlva 3 100 000 Ft-ért lehetett eladni?

18. Hány év alatt duplázódik meg a 1 500 000 Ft-os betétállomány, ha évenkénti tőkésítéssel évi 6% kamatot ad a bank?

19. Mennyi az év végén esedékes 408 000 Ft-nak a jelenértéke, ha 3%-os havi kamatlábbal diszkontálunk a.) egyszerű kamatozásnál, b.) kamatos kamatozásnál.

20. Mennyi a jelenértéke annak a pénzáramlásnak, amely 1, 2, 3, és 4 év múlva 25 000-25 000 Ft-ot fizet? A diszkontáláshoz az éves 20%-os kamatlábat használjuk!

21. Mennyit ér ma az a 3 év múlva lejáró 1 790 905 Ft-os tőkebefektetés, amelynek névleges hozama 18%, a kamatokat évente tőkésítik és csak lejáratkor fizetik ki?

22. Egy magánszemély 300 000 Ft áruvásárlási hitelt vesz fel 3 év lejáratra, 20%-os éves kamatláb mellett. Egyenletes törlesztés esetén mennyit kell havonta fizetnie?

23. Egy magánszemély 500 000 Ft áruvásárlási hitelt vesz fel 4 év lejáratra, 18%-os éves kamatláb mellett. Egyenletes törlesztés esetén mennyit kell havonta fizetnie?

24. 20 éven keresztül minden év elején 20 000 Ft-ot helyezünk el egy bankbetétre. Mekkora a betét felnövekedett értékének az összege a 10. év végén évi 4%-os kamatozás mellett?

25. 10 éven keresztül minden év elején hány Ft-ot kell a takarékba tenni, ha azt akarjuk, hogy a 10. év végén évi 4,5%-os kamatozás mellett 2 000 000 Ft-ot kapjunk vissza?

26. 500 000 Ft kölcsönt veszünk fel 30%-os kamatra. Évente 200 000 Ft-ot törlesztünk.

Mennyi tartozásunk marad 5 év múlva? Hány év alatt törlesztenénk tartozásunkat, ha évente pl. 100 000 Ft-ot törlesztenénk?

27. Felvettünk 1 500 000 Ft kölcsönt évi 17% kamat mellett, 15 éves futamidőre, évente azonos nagyságú befizetést vállalva. A törlesztést a kölcsön felvétele után egy évvel kezdjük. Mekkora összeget kell fizetnünk évente? Készítsen törlesztő-tervet!

28. Egy gazdaság tiszta jövedelme 3 000 000 Ft az egyik évben. Beruházásra ennek és minden következő év tiszta jövedelmének 20%-át fordítják. A beruházások az előző év tiszta jövedelmét 5%-kal emelik. Mekkora a beruházások összege 5 év alatt?

29. Egy mezőgazdasági vállalkozó 10 000 000 Ft értékben vásárolt olyan gépet, melynek élettartamát 8 évre becsülik. Mekkora értéket kell a gépnek évente hoznia, hogy ezt az értéket az évenkénti beruházásnak tekintve a beruházások felnövekedett értéke egyenlő legyen a 10 000 000 Ft felnövekedett értékével? A beruházás átlagos jövedelmezősége 15%.

45