9.4分期付款问题中的有关计算
[读教材·填要点]
1.单利
单利的计算是仅在原有本金上计算利息,对本金所产生的利息不再计算利息,其公式为
利息=本金×利率×存期.
若以符号P代表本金,n代表存期,r代表利率,S代表本金与利息和,则有S=P(1+nr).
2.复利
把上期末的本利和作为下一期的本金,在计算时每一期本金的数额是不同的,若以符号P代表本金,n代表存期,r代表利率,S代表本金与利息和,则有复利的计算公式为S=P(1+r)n.
[小问题·大思维]
1.单利和复利分别对应什么函数类型?
[提示] 单利对应一次函数模型,复利对应指数函数模型.
2.单利和复利分别与等差数列和等比数列中的哪一种数列对应?
[提示] 单利和复利分别以等差数列和等比数列为模型,即单利的实质是等差数列,复利的实质是等比数列.
等差数列模型(单利问题)
用分期付款购买价格为25万元的住房一套,按单利计算如果购买时先付5万元,以后每年付2万元加上欠款利息.签订购房合同后1年付款一次,再过1年又付款一次,直到还完后为止.商定年利率为10%,则第5年该付多少元?购房款全部付清后实际共付多少元?
[解] 购买时先付5万元,余款20万元按题意分10次分期还清,每次付款数组成数列{an},则a1=2+(25-5)·10%=4(万元);
a2=2+(25-5-2)·10%=3.8(万元);
a3=2+(25-5-2×2)·10%=3.6(万元);
…;
an=2+[25-5-(n-1)·2]·10%=(万元)(n=1,2,…,10).
因而数列{an}是首项为4,公差为-的等差数列.
a5=4-=3.2(万元).
S10=10×4+=31(万元).
31+5=36(万元),
因此第5年该付3.2万元,购房款全部付清后实际共付36万元.
按单利分期付款的数学模型是等差数列,解决该类问题的关键是弄清楚:
(1)规定多少时间内付清全部款额;
(2)在规定的时间内分几期付款,并且规定每期所付款额相同;
(3)规定多长时间段结算一次利息,并且在规定时间段内利息的计算公式.
1.某人从1月起,每月第一天存入100元,到第12个月最后一天取出全部本金及利息,按照单利计息,若月利率为1.65‰,求到年底的本利和.
解:第1月存入的100元到12月底的利息为a1=100×0.001 65×12,
第2月存入的100元到12月底的利息为a2=100×0.001 65×11,…
第12月存入的100元到12月底的利息为a12=100×0.001 65,
全部利息和为S12=a1+a2+…+a12=100×0.001 65×(1+2+…+12)=0.165×78=12.87(元),
按单利计息,到年底所取出的本利和为1 212.87元.
等比数列模型(复利问题)
某人购买价值为10 000元的彩电,采用分期付款的方法,每期付款数相同,购买后1个月付款一次,过1个月再付一次,如此下去,到第24次付款后全部付清,已知月利率为0.8%,如果每月利息按复利计算。那么每期应付款多少元(精确到1元)?(1.00824=1.210 7)
[解] 设每期付款为x元,
第1期付款x元连同到最后全部付清时所生利息之和为:x(1+0.008)23,
第2期付款x元连同到最后全部付清所产生的利息之和为:x(1+0.008)22,
…
第24期付款x元,没有利息.
于是各期所付的款连同到最后一次付款时所生的利息之和为:
A=x+x(1+0.008)+x(1+0.008)2+…+x(1+0.008)23,
另一方面,这个商品的售价与其从购买到最后一次付款时的利息之和:B=104×(1+0.008)24,
∴x(1+1.008+1.0082+…+1.00823)=104×1.00824,
即x·=104×1.00824,
∴x=≈460.
按复利计算分期付款问题的一般计算公式:
商品为a元,在m个月内分n次付清(n是m的约数),月利率为p,每期付款x元,则x[1+(1+p)+(1+p)+…+(1+p)]=a(1+p)m,
∴x=.
2.某同学若将每月省下的零花钱5元在月末存入银行,月息按复利计算,月利为0.2%,每够一年就将一年的本和利改存为年利按复利计算,年利为6%,问三年取出本利共多少元(保留到个位)?(1.062=1.123 6,1.063=1.191 0,1.00212=1.024 3)
解:为了便于思考一年内每月的存款的本金和利息的和按月分开算.
第一年内的本息和可分为:
第一个月:5(1+0.2%)11,
第二个月:5(1+0.2%)10,…,
第十二个月:5.
那么,第一年的本息和为
5(1+0.2%)11+5(1+0.2%)10+…+5=5·.
于是三年后取出时第一年所存钱的本息和为
5·(1+6%)2.
同理第二年所存钱在最后取时本息和为
5··(1+6%).
第三年所存钱在年底取出时的本息和为5·.
∵每月存5元,月利为0.2%,年利为6%,
∴三年后取出的本息和为
5·(1+6%)2+5·(1+6%)+5·=5··≈193(元).
∴三年后取出的本利共193元.
[随堂体验落实]
1.按活期存入银行1 000元,年利率是0.72%,那么按照单利,第5年末的本利和是( )
A.1 036元 B.1 028元
C.1 043元 D.1 026元
解析:选A 第五年末的本利和是
1 000+1 000×0.72%×5=1 000+36=1 036(元).
2.某厂在2018年底制订生产计划,要使2028年底的总产量在原有基础上翻两番,则年平均增长率为( )
A.4-1 B.2
C.4-1 D.2-1
解析:选A 设年增长率为x,2018年总产量为1,到2028年底翻两番后的总产量为4,故得1·(1+x)10=4,∴x=4-1.
3.某企业今年初贷款a万元,年利率为r,从今年末开始,每年末偿还一定金额,预计5年内还清,则每年应偿还的金额数为( )
A.万元 B.万元
C.万元 D.万元
解析:选B 设每年还x元,则a(1+r)5-x(1+r)4-x(1+r)3-x(1+r)2-x(1+r)-x=0,
∴x=.
4.某工厂第一个月的生产总值为a,月生产总值平均增长率为p,则年平均生产总值的平均增长率为________.
解析:==(1+p)12.
答案:(1+p)12-1
5.某家用电器一件现价2 000元,实行分期付款,每期付款数相同,每期为1个月,购买后1个月第1次付款,每月付款1次,共付12次,购买后1年还清,月利率为0.8%,按复利计算,那么每期应付款多少(1.00812≈1.1)?
解:设每期应付款x元,则到款数还清时,
第1期所付款数连同利息之和为x(1+0.008)11,
第2期所付款数连同利息之和为x(1+0.008)10,
…,
第12期所付款数没有利息.
所以各期所付款数连同利息之和为x(1+0.008)11+x(1+0.008)10+…+x=x.
又所购电器的现价及其利息之和为2 000×1.00812,于是有x=2 000×1.00812,
解得x=≈176.
即每期应付款176元.
[感悟高手解题]
某职工2018年年初向银行贷款20万元用于购房,银行为了推动住房制度改革,贷款的优惠年利率为10%,按复利计算(即本年的利息计入次年的本金生息),若这笔贷款要求分10次等额还清,每年一次,10年还清,并从贷款后次年年初开始归还,问每年应还多少元(精确到1元)?(1.110=2.593 7)
[解] 已知贷款额为a=200 000,贷款年利率为r=0.1,设次年等额归还b元,第n=10年还清,则一年后的欠款数为a1=(1+r)a-b=1.1×200 000-b,
二年后的欠款数为
a2=(1+r)a1-b=(1+r)[(1+r)a-b]-b
=(1+r)2a-b(1+r)-b,
三年后的欠款数为
a3=(1+r)a2-b=(1+r)[(1+r)2a-b(1+r)-b]-b
=(1+r)3a-b(1+r)2-b(1+r)-b,
…,
n年后的欠款数为
an=(1+r)an-1-b
=(1+r)na-b[(1+r)n-1+(1+r)n-2+…+(1+r)+1].
由于an=0,贷款还清,故可求出b.
对上式化简得
(1+r)na-b[(1+r)n-1+(1+r)n-2+…+(1+r)+1]=0,
即(1+r)na
=b·[(1+r)n-1+(1+r)n-2+…+(1+r)+1]
=b·=b·.
∴b==,
=×0.1≈32 549(元).
答:每年应还32 549元.
[点评] 复利问题的数学模型为等比数列,可利用等比数列的有关知识灵活求解.
一、选择题
1.现存入银行10 000元钱,年利率是0.72%.那么按照复利,第5年末的本利和是( )
A.10 000×1.00723 B.10 000×1.00724
C.10 000×1.00725 D.10 000×1.00726
解析:选C 记各年末的本利和为数列{an},
由an=a(1+r)n,其中,a=10 000,r=0.72%,
得a5=10 000×1.007 25.
2.某钢厂的年产值由2007年的40万吨,增加到2017年的50万吨,经历了10年的时间,如果按此年增长率计算,该钢厂2027年的年产值将接近( )
A.60万吨 B.61万吨
C.63万吨 D.64万吨
解析:选C 设年增长率为x,则2017年为:
40(1+x)10=50,则(1+x)10=.
2027年为:40(1+x)20=40×[(1+x)10]2=40××=62.5≈63(万吨).
3.某商品零售价2018年比2017年上涨25%,欲控制2019年比2017年上涨10%,则2019年比2018年降价( )
A.15% B.12%
C.10% D.5%
解析:选B 设2017年商品零售价为a(a>0),2019年比2018年下降x%,则a(1-x%)(1+25%)=a(1+10%),即x%=12%.
4.某企业2017年12月份产值是这年1月份产值的p倍,则该企业2017年度的产值月平均的增长率为( )
A. B.
C. D.-1
解析:选D 设2017年1月份产值为a,则12月份的产值为pa,假设月平均增长率为r,则a(1+r)11=pa,∴r=-1.
二、填空题
5.有一座七层塔,每层所点灯的盏数都是上面一层的两倍,一共点381盏灯,则底层所点灯的盏数是________.
解析:设最上面一层为a1,
则组成了以a1为首项,公比q=2的等比数列,则有
S7==381.得a1=3,则a7=a1q6=192,
∴a7=192.
答案:192
6.某种产品三次调价,单价由原来的每克512元降到216元,则这种产品平均每次降价的百分率为________.
解析:设平均每次降价百分率为x,则
512·(1-x)3=216,
∴x=0.25.
答案:25%
7.某人从2017年起,每年9月1日到银行新存a元一年定期,若年利率r保持不变,且每年到期存款均自动转成新一年的定期,到2022年9月1日将所有的存款及利息全部取回,他取回的钱数是________元(假设不扣利息税).
解析:本利和为a(1+r)+a(1+r)2+a(1+r)3+a(1+r)4+a(1+r)5==[(1+r)6-(1+r)].
答案:[(1+r)6-(1+r)]
8.某地2017年底人口为500万,人均住房面积为6 m2,如果该城市的人口平均增长率为1%,问使2027年底该城市人均住房面积增加到至少7 m2,则平均每年新增住房面积至少为________万m2(保留到整数).
解析:设该城市平均每年新增住房面积为x万m2,依题意≥7,化简得x≥350(1+1%)10-300≈350×1.104 6-300≈86.6.
∴该城市平均每年至少新增87万m2.
答案:87
三、解答题
9.陈老师购买安居工程集资房一套需82 000元,一次性国家财政补贴28 800元,学校补贴14 400元,陈老师已有现金28 800元,尚缺10 000元,以月利率为1%,每月以复利计息借贷.陈老师从借贷后第二个月开始以一定金额分6个月付清,试问每月应支付多少元?
(不满百元凑足百元,lg 1.01=0.004 3,lg 1.061=0.025 8,lg 1.07=0.029 4)
解:设每个月还贷a元,第1个月后欠款为a0元,以后第n个月还货a元后,还剩下欠款an元(1≤n≤6),则
a0=10 000,
a1=1.01a0-a,
a2=1.01a1-a=1.012a0-(1+1.01)a,
…
a6=1.01a5-a=…
=1.016a0-[1+1.01+…+1.015]a.
由题意可知a6=0,
即1.016a0-[1+1.01+…+1.015]a=0,
a=.
又因为lg(1.01)6=6lg 1.01=0.025 8,
所以1.016=1.061,
a=≈1 800.
答:每月应支付1 800元.
10.现在有某企业进行技术改造,有两种方案,甲方案:一次性贷款10万元,第一年便可获利1万元,以后每年比前一年增加30%的利润;乙方案:每年贷款1万元,第一年可获利1万元,以后每年比前一年增加5千元,两方案使用期都是10年,到期后一次性归还本息,若银行贷款利息均按本息10%的复利计算,试比较两种方案谁获利更多?(精确到千元,数据1.110≈2.594,1.310≈13.79)
解:甲方案10年中每年获利数组成首项为1,公比为1+30%的等比数列,其和为
1+(1+30%)+(1+30%)2+…+(1+30%)9
=≈42.63(万元),
到期时银行贷款的本息为
10(1+0.1)10≈10×2.594=25.94(万元),
∴甲方案扣除贷款本息后,净获利约为
42.63-25.94≈16.7(万元).
乙方案10年中逐年获利数组成等差数列,
1+1.5+…+(1+9×0.5)
==32.50(万元),
而贷款本利和为
1.1×[1+(1+10%)+…+(1+10%)9]
=1.1×
≈17.53(万元).
∴乙方案扣除贷款本息后,净获利约为
32.50-17.53≈15.0(万元)
比较得,甲方案净获利多于乙方案净获利.