這錯誤在國內外高等數學、金融學、貨幣銀行學、工程經濟學、公司理財等多門課程中長期存在,憑常識判斷肯定是不相信的,我們先看看這是不是錯誤的推導,再從認識和應用兩個方面各舉一個很基礎很簡單,誰都應該能看懂的例子。我們討論知識的對與錯,要靠事實說話,所以就列舉了三部教材的例子。數學是基礎,這錯誤起源於數學家雅各布.伯努利,數學中的錯誤解釋和應用更容易看明白,因此這裡都是選取了數學教材中的例子。
一 錯誤的推導
例 2018年出版的《高等數學》中推導這種連續複利計算公式的過程(見下面圖片)是:
每年計息一次,得資金總額公式
S(1+r)^t ,如果以1/n年為單位計算複利,則得S(1+r/n)^(nt) ,如果每時每刻計算複利(稱為連續複利),即n→∞,則得到Se^(rt) .
注意這種推導就是對同一個字母r,由S(1+r)^t 得S(1+r/n)^(nt),再得出Se^(rt) .
推導過程錯誤:第一步用的公式S(1+r)^t 是所謂不連續計算公式,時間變量t只取整數,t=0.25、0.5、0.75時無意義,是不可計算的。在第二步中的公式S(1+r/n)^(nt)中,例如n=4時,t=0.25、0.5、0.75就有意義了,就是可以計算的了,第二步中的條件就否定了第一步中的條件,後邊的話就否定前邊的話。用後邊的話否定前邊的話,無論在自然科學還是在社會科學中的推理過程中,這都是違背基本邏輯的,都是錯誤的。
推導結果錯誤:以年利率10%為例,這種推導就是根據S(1+10%)^t 推導出了
Se^(0.1t)=S(1+10.517%)^t ,也就是根據10%推導出了10.517%。須知,這是用任何知識都推導不出來的。
產生這種錯誤的根源:產生這種錯誤的根源在於S(1+r/n)^(nt)的構成。每1/n年計算一次利息,用的是單利折算,每1/n年的利率折算成r/n,返回來計算總額又用複利法,「先分後總」,來回走的不是一條路,這樣計算資金總額就越來越大。銀行儲蓄應用的分期計算公式可以寫成S(1+r(n)/n)^(nt),這公式中的名義年利率r(n)對應一年中的計息次數n, 儲蓄期短,一年中計息次數n增加,相應的名義年利率r(n)一定減小 。連續複利計算公式推導中用到的公式S(1+r/n)^(nt)與此不是在實際應用中不存在。
我們還可從其它多角度分析這種方法的錯誤,這種推導錯誤無疑。
二 可笑的解釋
對於錯誤的方法,怎麼也不會有合理的正面解釋,各種教材中關於其意義的解釋都是不對的,這裡舉一個最容易看懂的錯誤解釋。
例 2006年立信會計出版社出版的一種《高等應用數學》(上冊)(該書48頁)講了連續複利公式的推導,在推導出所謂連續複利計算公式Se^(rt)後解釋說,這「意味著資金運用率最大限度的提高」。
這解釋是很離譜的。一是,在實際經濟活動中,資金運用率的提高是在具體的資金調度、運轉和使用中實現的,與這裡講的分期計算公式S(1+r/n)^(nt)連續複利計算公式Se^(rt)無關;二是,即便是在具體的利息計算中,自己與自己計算不會產生一分的經濟效益,不會提高資金利用率;在與他人進行利息計算時,若採用Se^(rt)計算,使自己「資金運用率最大限度的提高」,就是讓對方「最大限度的」的損失,對方是不會同意的。這解釋是完全脫離實際的, 是很離譜的。
說連續複利計算公式的推導,由S(1+r)^t 推導出Se^(rt) 是錯誤的,這絕不是說表達式Se^(rt) 錯誤。在某些問題中必須用恆等式的方法將S(1+r。)^t(注意這裡是字母r。)轉化成Se^(rt) 形式,這種轉化與所謂連續複利計算公式的推導是兩回事。
三 荒謬的應用
講了這種連續複利計算法,就要講這方法的應用。這方法是錯誤的,不存在正確的應用,教材編寫者就只有編題湊題,按這錯誤方法配置習題就必然是錯誤的,以致把小學題搞錯了。
例 1982年出版的一本《經濟數學應用基礎(一)微積分》中的習題是,「已知職工人數的年增長率為v,原有職工人數為N。,試確定5年後職工人數的精確值。」見下圖習題19。
根據增長率概念,這題的年增長率就是,
(N(n+1)-N(n))/N(n)=v,這題的答案就是
N。(1+v)^5 ,這是一道簡單的小學題,得出任何不同於N。(1+v)^5的答案都是錯誤的。
而這題要求學生按照求連續複利計算公式的方法,給出解答是:
職工人數的年增長率是v,一年計算一次,5年後職工人數是
N。(1+v)^5;一年中計算n次,每1/n年的增長率是v/n, 5年後職工人數就是N。(1+v/n)^(5n),令n→∞,得5年後職工人數精確值為N。e^(5v)。
這答案N。e^(5v)是錯誤的,荒謬到在把小學數學題搞錯了,這種明顯荒謬的錯誤在其它教材中也存在(如對此有異議,可寫出自己對「年增長率」的定義,給出這習題不同的答案,以便大家辨析)。
總之,對同一個字母r表達的年利率,由S(1+r)^t 推導出連續複利計算公式Se^(rt) 推導錯誤,解釋錯誤,應用錯誤,三錯一體。
再思考一下,自然科學和社會科學各個領域的實際問題中要不要,能不能進行連續計算 是由事物本身特性決定的 ,不是由數學推導決定的 。是不是這個道理?由此也可想到所謂連續複利計算公式的推導是錯誤的。
對下邊這一段可只看敘述,如有興趣可深究一下內容。
就我們查閱到的書籍,用到連續複利計算公式Se^(rt) 時,90%以上的書中根據S(1+r)^t 到Se^(rt) 的推導,把S(1+r)^t 中的r直接用到Se^(rt) 中去,S(1+r)^t與Se^(rt)計算的數值自然不相等。就是說,關於連續複利計算,90%以上的書講錯用錯。
有很少的書,不到10%的書,如2004年華夏出版社出版的英國人斯坦納的著作《核心金融概念:100條金融術語解讀與應用》中用到所謂連續複利計算公式Se^(rt) 時,特別強調用代換r=ln(1+r。),其中r。為S(1+r。)^t中的普通利率。這實際就是應用
Se^(rt)=Se^(ln(1+r。)t)=S(1+r。)^t(恆等式)
這樣計算的數值還是用的普通複利公式S(1+r。)^t,這計算是對的 ,實際上就否定了連續複利的推導。關於連續複利 ,這些書是講錯用對。前面講錯,應用時又糾正了前面講法的錯誤,這種正確應用僅有數學恆等式即可。
要不要,能不能進行連續計算 是由事物本身特性決定的,不由數學公式形式決定,上邊這恆等式兩邊都可用來進行離散計算(時間變量只取整數),也都可用來進行連續計算(時間變量可取任意實數),所謂連續複利計算方法的推導在實際中也不需要。