• No results found

Chapter 5 Unit 1. IET 350 Engineering Economics. Learning Objectives Chapter 5. Learning Objectives Unit 1. Annual Amount and Gradient Functions

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Chapter 5 Unit 1. IET 350 Engineering Economics. Learning Objectives Chapter 5. Learning Objectives Unit 1. Annual Amount and Gradient Functions"

Copied!
19
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Chapter 5 – Unit 1

Annual Amount and Gradient 

Functions

IET 350

Engineering Economics

Learning Objectives – Chapter 5

Upon completion of this chapter you should understand:

‰Calculating future values from annual amounts.

‰Calculating present values from annual amounts.

‰Calculating future and present values from gradient  amounts.

‰Calculating present value of a future perpetual amounts.

‰Calculating deferred annuities.

2

Learning Objectives – Unit 1

Upon completion of this unit you should understand:

‰Calculating future values from annual amounts.

‰Calculating present values from annual amounts.

‰Calculating future and present values from gradient  amounts.

‰Calculating present value of a future perpetual amounts.

‰Calculating deferred annuities.

3

(2)

Introduction

‰ The prior chapter covered single‐payment functions where a  cash inflow occurred at one point in time and a cash outflow  occurred at a second point in time.

‰ Many financial transactions have elements that occur at y multiple points in time. These can include:

‰Equal annual cash flow.

‰Linear gradient cash flow.

‰Non‐linear gradient cash flow.

‰Mixed annual cash flow.

4

Introduction

‰ This chapter covers three types of multiple‐payment  situations:

‰Equal annual amounts (A) – equal dollar amounts flow  into or out of an investment or project each year.p j y

‰Linear gradient amounts (G)  – dollar amounts flowing  into or out of an investment or project increase/decrease  each year by a constant amount (linear).

‰Mixed annual amounts – differing dollar amount flow into  and/or out of an investment or project each year.

5

Equal Annual Amounts

‰ Assumptions for equal annual amount analysis include:

‰Cash flow occurs at the end of each year.

‰All cash flows are equal and occur each year.

‰ Note that most interest table such as those in appendix B of  the Bowman text are based on end of year transactions. 

Interest table are available that use the beginning or middle  of time periods. 

‰If using a time value of money function on your calculator,  check the manual to determine if the time basis is end of  period (year) or some other basis.

6

(3)

Equal Annual Amounts

‰ Notations used for time value of money calculation 

‰Future Value (one‐time occurrence) → F

‰Present Value (one‐time occurrence) → P

‰Equal Annual Amount → A

‰ Cash flow diagrams represent annual amounts as equal  length lines as illustrated in Figure 5‐1:

7

Future Value Calculations

Future value for an equal annual amount is determined by the  following equation:

( ) ⎥ ⎤

⎢ ⎡ + 1 i

n

‐ 1

8

( ) ⎥

⎢ ⎤

× ⎡ +

= i

1

 

 

 

  1

A

 

 

F

Where: F = Future Value ($) A = Annual Amount ($) n = Time (years) i = Interest (% per year)

Future Value Calculations

Solution methods for finding future values:  

‰ Use the F/A column on a Interest Factors table (Bowman  text appendix B, page 580). 

‰Notation F/A is interpreted as → Find F given A

‰Notation F/A is interpreted as → Find F given A.

‰Notation (F/A, n, i) is interpreted as → Find F given A  for n years at i interest rate. 

‰ Use the Excel function1→ FV(rate, nper, pmt, pv, type)

‰ Use the formula and calculator.

9 1Note that the cash outflows are  entered as a negative number.

(4)

(/ )

Future Value/Annual – Example

‰ Your plan is to save $100 at the end of each year at 8% interest.

‰ What will be the size of the account in 10 years?

( )

( )

$1,448.70     F

14.487    

$100 8%

10, F/A,     A     F

=

×

=

×

=

10

FValue/Annual – Example 

(continued)

‰ Solution using Excel®:

Note that the  annual amount 

11

was entered as  a negative  number which  indicates a cash  outflow.

( )

1

‐ 0.08)

$ (1 i 

1  ‐   i      1 A     F

10 n

⎡ +

⎥⎦

⎢ ⎤

×⎡ +

=

FValue/Annual – Example 

(continued)

‰Solution using formula:

F = Future Value = ? A = Annual Amount = $100

[ ]

$1,448.66     F

14.48656  

$100

0.08 1  ‐   2.158925

$100

0.08 1     0.08)      (1  

$100

=

×

= ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

×

=

⎥⎦

⎢ ⎤

×⎡ +

=

12

n = Time = 10 years i = Interest = 8% per year The slight difference  between this amount and  the amount determined by  the factor from the tables is   due to rounding.

(5)

Future Value Calculations

Equal annual amounts for a future value is determined by the  following equation:

⎡ i

Note that this  formula is the 

13

( )

⎢ ⎣

× +

= 1   i     ‐ 1

  i

F

 

 

A

n

Where: F = Future Value ($) A = Annual Amount ($) n = Time (years) i = Interest (% per year) inverse of the 

formula to find  F given A.

Future Value Calculations

Solution methods for finding annual amounts:  

‰ Use the A/F column on a Interest Factors table (Bowman  text appendix B, page 580). 

‰Notation A/F is interpreted as → Find A given F

‰Notation A/F is interpreted as → Find A given F.

‰Notation (A/F, n, i) is interpreted as → Find F given A  for n years at i interest rate. 

‰ Use the Excel function1→ PMT(rate, nper, pv, fv, type)

‰ Use the formula and calculator.

14 1Note that the cash outflows are  entered as a negative number.

Annual/Future Value – Example

‰ Your goal is to save $7,500 for a car down payment in 4 years  by investing part of your end‐of‐year bonus.  

‰ How much to you need to save annually at 4% interest?

( )

( )

year

$1,766.25/

    A

0.2355    

$7,500 4%

4, A/F,     F     A

=

×

=

×

=

15

(6)

Annual/FValue – Example  (continued)

‰ Solution using Excel®:

Note that the  function returns 

ti

16

a negative  number which  indicates a cash  outflow.

( )

1 i ‐1   i

F    

A n

⎢ ⎤

× +

=

Annual/FValue – Example  (continued)

‰ Solution using the formula:

F = Future Value = $7,500

A = Annual Amount = ?

( )

[ ]

$1,766.17     A

0.235490  

$7,500

1  ‐   1.169859

$7,500 0.04

1  ‐   0.04)     (1   0.04  

$7,500 1     i    1  

4

=

×

=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

×

=

⎥⎦

⎢ ⎤

× +

=

⎣ +

17

n = Time = 4 years i = Interest = 4% per year

The slight difference  between this amount and  the amount determined by  the factor from the tables is   due to rounding.

End Unit 1 Material

Additional Reading Ö Financial Functions: 

http://www.functionx.com/excel/Lesson12.htm

Go to Unit 2 Present Value Amounts

18

(7)

Chapter 5 – Unit 2

Present Value Amounts

IET 350

Engineering Economics

Learning Objectives – Unit 2

Upon completion of this unit you should understand:

‰Calculating future values from annual amounts.

‰Calculating present values from annual amounts.

‰Calculating future and present values from gradient  amounts.

‰Calculating present value of a future perpetual amounts.

‰Calculating deferred annuities.

20

Present Value Calculations

Present value for an equal annual amount is determined by the  following equation:

( ) ⎥ ⎤

⎢ ⎡ + 1 i

n

‐ 1

21

( ) ( )

⎢ ⎣

+

× +

=

n

 

1

 i

1

 

 

 

  1

A

 

 

P

Where: P = Present Value ($) A = Annual Amount ($) n = Time (years) i = Interest (% per year)

(8)

Present Value Calculations

Solution methods for finding present values:  

‰ Use the P/A column on a Interest Factors table (Bowman  text appendix B, page 580). 

‰Notation P/A is interpreted as → Find P given A

‰Notation P/A is interpreted as → Find P given A.

‰Notation (P/A, n, i) is interpreted as → Find P given A  for n years at i interest rate. 

‰ Use the Excel function1→ PV(rate, nper ,pmt, fv, type).

‰ Use the formula and calculator.

22 1Note that the cash outflows are  entered as a negative number.

Present Value/Annual – Example

‰You scheduled to receive $15,000 at the end of the next 7 years.

‰If the current interest rate is 6%, what is the equivalent amount  today?

( )

( )

$83,736     P

5.5824    

$15,000 6%

7, P/A,     A     P

=

×

=

×

=

23

PValue/Annual – Example  (continued)

‰Solution using Excel®:

Note that the 

24

function returns a  negative number  which indicates a  cash outflow.

(9)

( )i ( )1  i  1 i    1     A    

P n

n

⎥⎦

⎢ ⎤

⎡ +

× +

=

PValue/Annual – Example  (continued)

‰Solution using the formula:

P = Present Value = ? A = Annual Amount = $15 000

[ ]

$83,735.72     P

5.582381  

$15,000

(1.50363) (0.06)

1 1.50363

$15,000

0.06)     (1 0.06

1 0.06)     (1      

$15,000 7

7

=

×

=

⎥⎦

⎢ ⎤

×

× −

=

⎥⎦

⎢ ⎤

⎡ +

×

× +

=

25

A = Annual Amount = $15,000 n = Time = 7 years i = Interest = 6% per year

Present Value Calculations

Equal annual amounts for a present value is determined by the  following equation:

( ) ⎥ ⎤

⎢ ⎡ i 1 + i

n

Note that this  formula is the 

26

( ) ( )

⎢ ⎤

+

× +

=   1   i     ‐ 1

 

1

   i

P

 

 

A

n

Where: P = Present Value ($) A = Annual Amount ($) n = Time (years) i = Interest (% per year) inverse of the 

formula to find  P given A.

Present Value Calculations

Solution methods for finding present values:  

‰ Use the A/P column on a Interest Factors table (Bowman  text appendix B, page 580). 

‰Notation A/P is interpreted as → Find A given P

‰Notation A/P is interpreted as → Find A given P.

‰Notation (A/P, n, i) is interpreted as → Find A given P  for n years at i interest rate. 

‰ Use the Excel function1→ PMT(rate, nper, pv, fv, type).

‰ Use the formula and calculator.

27 1Note that the cash outflows are  entered as a negative number.

(10)

(A/P83%)

P

A ×

Annual/Present Value – Example

‰You $5,000 invest in an account that returns 6% annual interest.

‰How much can you withdraw each semester (twice/year) over  the next 4 years for books and supplies?

( )

( )

mester

$712.50/se     A

0.1425    

$5,000 3%

8, A/P,     P     A

=

×

=

×

=

28

Time periods other than a year can be used, however, the tabulated  interest rate is a yearly rate so it must be adjusted to match the number  of periods/ year → 6% per year/2 periods per year = 3% per period . Also  the total number of periods is used → 4 yrs x 2 periods/yr = 8 periods.

Annual/PValue – Example  (continued)

‰Solution using Excel®:

Remember that i  and n must be

29

and n must be  adjusted for time  periods other  than yearly.

1  ‐ m    r   1  

m  r   m 1

r   P   m  A

nm nm

⎛ +

⎛ +

×

=

Annual/PValue – Example  (continued)

‰Solution using the formula  (see page 187 Bowman text):

P = Present Value = $5 000

[ ]

mester

$712.28/se   m  A

0.142456  

$5,000

1  ‐   1.26677

1.26677

$5,000 0.03

1  ‐ 2 )  0.06   (1

2 )  0.06   (1   2   0.06    

$5,000

2 4

2 4

=

×

=

⎥⎦

⎢⎣ ×

×

=

+

+

×

×

=

×

×

30

P = Present Value = $5,000 A = Annual Amount = ? n = Time = 4 years M = #Periods/year = 2 r = Annual Interest = 6%

(11)

Finding Unknown n or i Values

‰ Occasionally an engineering economic analysis will occur  when the number of years (n) or the interest rate (i) is  unknown.

‰ Like single‐payment calculations, if three of the four factors g p y , are known, we can solve for the unknown.

‰Future value factors → F, A, i, n.

‰Present value factors → P, A, i, n.

31

Unknown i and n Calculations

Solution methods for finding interest or time period values:  

‰ Interpolate using the appropriate column on a Interest  Factors table (Bowman text appendix B, page 580). 

‰ Use the Excel functions1:

‰ Use the Excel functions : 

‰RATE(nper, pmt, pv, fv, type, guess) → returns the  interest rate per period for a cash flow.

‰NPER(rate, pmt, pv, fv, type) → returns the number of  periods for a cash flow with a constant interest rate.

‰ Rearrange the appropriate formula and solve with your  calculator.

1Note that the cash outflows are  entered as a negative number. 32

Unknown Interest – Example

‰You have $5,000 to invest in an account and would like to  withdraw $1,550 per year for the next four years..

‰What interest rate will be required to meet the needs?

33

You will need to  invest the $5,000  at 9.2% annual  interest rate.

(12)

Unknown Time – Example

‰You plan to invest $1,250 per year in a security with a 4.75% 

annual return rate. 

‰How many years before the account grows to $12,500?

34

Time Required 8 years 4 months

15 days

End Unit 2 Material

Go to Unit 3 Gradient Amounts

35

Chapter 5 – Unit 3

Gradient Amounts

IET 350

Engineering Economics

(13)

Learning Objectives – Unit 3

Upon completion of this unit you should understand:

‰Calculating future values from annual amounts.

‰Calculating present values from annual amounts.

‰Calculating future and present values from gradient  amounts.

‰Calculating present value of a future perpetual amounts.

‰Calculating deferred annuities.

37

Gradient Amounts

‰ Unlike equal annual amounts, gradient amounts increase or  decrease each time period. Types:

‰Linear – change in cash flow is by an equal amount for  each time period. Gradient factors tabulated in the p interest tables or determined by formula.

‰Non‐linear – change is cash flow varies between time  periods. Non‐linear gradient functions must be calculated  with a series of P/A or A/P for each time period.

38

Gradient Amounts

‰ Assumptions for linear gradient amount analysis include:

‰Cash flow occurs at the end of each year.

‰Change in cash flow year to year is at a constant rate. The  amount of change is designated → Gg g

‰Initial cash flow is designated → A’

39

(14)

Gradient Calculations

Solution methods for finding present values:  

‰ Use the A/G column on a Interest Factors table (Bowman  text appendix B, page 580). Future or present values can  then be determined using the annual amount (A):

‰Notation A/G is interpreted as → Find A given G.

‰Notation (A/G, n, i) is interpreted as → Find A given P  for n years at i interest rate. 

‰ Use the Excel function1→ XNPV(rate, values, dates) 

‰ Use the formula and calculator.

40 1Note that the cash outflows are  entered as a negative number.

Gradient Calculations

Equal annual amounts for a linear gradient values is determined  by the following equation:

⎥ ⎤

⎢ ⎡

×

′ ±

= 1 n

G

A

A

41

( )

⎢ ⎣ − +

×

±

=         1   i     ‐ 1

  i

G

 

 

A

 

 

A

n

Where: A = Annual Amount ($) A′ = Initial Cash Flow($) G = Gradient Amount ($) n = Time (years) i = Interest (% per year)

When the change  is increasing  between time 

periods, the  gradient is added  

(+) to the initial  value and  subtracted (‐)  when decreasing.

Gradient – Example

‰ Your 1styear’s salary is $45,000. Your contract states that  your raise will be $5,000/year in years 2 through 6.

‰ What is the present value of the contract at 5% interest?

‰ Cash Flow Diagram:

‰ Cash Flow Diagram:

42

(15)

(/ )

Gradient – Example  (continued)

‰ Solution method:

‰Find annual value (A) of the gradient (G).

‰Convert the annual amount (A) into the present value (P).

( )

( )

0

$288,246.5     P

(5.0757)    

$56,789.50 5%)   6,   A(P/A,     P

/year

$56,789.50     A

2.3579    

$5,000

$45,000 5%

  6,   A/G,   G     A     A

=

×

=

=

=

× +

=

+

=

43

Gradient – Example  (continued)

‰ Solution using Excel®. You must create a schedule of amounts  with a date. The schedule must start at time = 0 (today).

‰ Non‐linear gradients can be solved with this method.

44

( )

( )

6 1  ‐   0.05     1      6 0.05  

$5,000 1    

$45,000  

1  ‐     1      n i     1 G     A     A

6 n

+

× +

=

+

×

±

=

Gradient – Example  (continued)

‰ Solution using the formulas:

P = Present value = ? A = Annual Amount = ?

[ ]

( )( )

[ ]

0

$288,246.9     P

5.075697

$56,789.61

0.05)     (1 0.05

1 0.05)     (1      

$56,789.61   1

1   1     A     P

/year

$56,789.61   A

2.357922    

$5,000    

$45,000

1  ‐   1.340096  ‐ 6   20    

$5,000    

$45,000

6 6 n n

=

×

=

+

×

× +

=

+

× +

=

=

× +

=

⎥⎦

⎢⎣

× +

=

45

A′ = Initial Amount = $45,000 G = Gradient = $5,000 n = Time = 6 years i = Interest = 5% per year

(16)

End Unit 3 Material

Go to Unit 4 Perpetual Amounts and 

Deferred Annuities

46

Chapter 5 – Unit 4

Perpetual Amounts and Deferred 

Annuities

IET 350

Engineering Economics

Learning Objectives – Unit 4

Upon completion of this unit you should understand:

‰Calculating future values from annual amounts.

‰Calculating present values from annual amounts.

‰Calculating future and present values from gradient  amounts.

‰Calculating present value of a future perpetual amounts.

‰Calculating deferred annuities.

48

(17)

Perpetual Gradient Amounts

‰ Perpetual gradient amounts increase or decrease each time  period. Assumptions: 

‰Cash flow occurs at the end of each year with change at a  constant rate. The amount of change is designated → Gg g

‰Project life is considered infinite:  n → ∞

49

Perpetual Gradient Amounts

Present value for project with an infinite life and a gradient  increase in cash flow is determined by the following equation:

Gradient Annual

  0

Total

    P    P      P

P = + +

50

0 2 Total

i

   G

i   

  A

P

 

P = + +

Where: P0= Initial Project Cost ($) A = Initial Annual Amount ($) G = Gradient Amount ($) i = Interest (% per year)

Perpetual Gradient – Example 

‰ A warehouse was constructed at an initial cost of $500,000  and is expected to last forever. First year maintenance cost is 

$5,000 and is expected to increase at a constant $500/year.

‰ If the firm uses a 7.5% interest rate, what is the total present 

$655,556     P

$88.888.89    

$66,666.67    

$500,000  

0.075  $500 0.075 

$5000    

$500,000 i   G i    A P   P

Total

2 0 2

Total

=

+ +

=

+ +

= + +

=

51

, p

value of the project?

P = Present value = ? P0= $500,000

A = Maintenance = $5000/yr G = Gradient = $500/yr i = 7.5% per year

(18)

Deferred Annuities

‰ An annuity is equivalent to an annual amount. 

‰ A deferred annuity is a set of annual cash flows that will  occur in the future (deferred) rather than immediately.

‰ Figure 5 18 from the Bowman text illustrates an investment

‰ Figure 5‐18 from the Bowman text illustrates an investment  made a t0(present time) with annual disbursement beginning  in the 4thyear. 

52

Deferred Annuities

‰ Solution steps for deferred annuities:

‰Determine the future value (F) of the initial investment at  the beginning time point of the deferred annuity.

‰Set the future value (F) to the deferred present value (P′).( ) p ( )

‰Determine the annual amount (A) using the deferred  present value (P′).

53

Deferred Annuity – Example

‰ For your 8thbirthday your rich uncle gave you $25,000 for  college which you invested in a deferred annuity at 4%.

‰ You begin drawing on the annuity at age 18 for 4 years. 

‰ How much will you receive each year?

( )

( )

/year

$10,193.50     A

2755)

$37,000(0.

 

F     P   with    4%)   4,   (A/P, P     A

$37,000     F

1.480

$25,000 4%

  10,   F/P,   P     F

=

=

=

=

=

=

=

y y

54

(19)

End Chapter 5 Material

Student Study Guide Ö Chapter 5

Homework Assignment Ö Problem Set 5

55

References

Related documents

A process was developed to identify potential defects in previous layers of Selective Laser Melting (SLM) Powder Bed Fusion (PBF) 3D printed metal parts using a mid-IR thermal camera

Based on the review and analysis of CTS documents and processes, interviews with staff and clients, and the onsite visit completed by Tina Oliphant, Grameen Foundation certifies

• The London Plan targets ensure that new development makes every effort to reduce carbon dioxide emissions, minimising the additional impact new buildings could have on

Provide more family-friendly spaces, have parenting groups host events after 4pm instead of mid-day when some parents have to work, host more family-friendly events so we can

ROOM LAKE HIGHLAND Lobby Level LAKE SHEEN Lobby Level LAKE NONA Lobby Level LAKE MIZELL Lobby Level Lobby Level LAKE EOLA. TRACK AM Metal Technologies Medical Software

Using the family as a secure base for identity reconstruction can have positive effects such as increased social support and a willingness to join new groups such as support

The finding of this study supports those of Famro (1992) and Alahi (1 999) which revealed that federal universities were found to utilize management information

Resume recovery feature of Stellar Phoenix Photo Recovery allows you to recover photos, audio and video files using saved scan information file or image file.. You can use the