Rejane Corrrea da Rocha Matemática Financeira Universidade Federal de São João del-Rei 2012 Capítulo 5 Matemática Financeira Neste capítulo, os conceitos básicos de Matemática Financeira e algumas aplicações, dos quais podemos destacar: juros, capitalização simples e compostas, descontos, equivalência de taxas, séries de pagamentos e planos de amortização. Estes assuntos têm um amplo campo de aplicação, pois suas técnicas são necessárias em operações de financiamento de qualquer natureza. Os conceitos e aplicações discutidos a seguir neste capítulo foram baseados em Vieira Sobrinho (2006) e Puccini (2011). 5.1. Conceitos Básicos Começaremos nosso estudo apresentando a nomenclatura que será utilizada na disciplina e alguns conceitos básicos que serão centrais no desenvolver das nossas atividades. A Matemática Financeira é um corpo de conhecimento que estuda a mudança de valor do dinheiro com o decurso de tempo; para isso, cria modelos que permitem avaliar e comparar o valor do dinheiro em diversos pontos do tempo. Capital (C): Entende-se por capital, do ponto de vista da Matemática Financeira, qualquer valor em moeda e disponível em determinada época, sendo esse considerado o valor inicial de uma operação financeira. Esse valor inicial pode ser numerário ou depósitos bancários disponíveis; valor de um título de dívida no início de um processo financeiro; e valor de ativos físicos (prédios, máquinas, veículos e outros) no início de um processo financeiro. Operação Financeira: é o ato econômico pelo qual determinado agente possuidor de capital (C) – denominado credor – transfere esse capital (C) a outro agente 2 econômico – denominado tomador – mediante condições previamente estabelecidas. Normalmente, as condições previamente estabelecidas em uma operação financeira envolvem a remuneração paga pelo tomador ao credor pela utilização do capital (C); os prazos e as formas de devolução do capital (C) e da remuneração acordada; e as garantias de pagamento que o tomador apresentará ao credor. Juro (J): é a remuneração do capital acordado entre o credor e o tomador em uma determinada operação financeira. O credor, ao se dispor do capital em uma operação financeira, para avaliar a taxa de remuneração para os seus recursos, deve atentar para os seguintes fatores: Risco: probabilidade de o tomador do capital não resgatar o dinheiro. Despesas: todas as despesas operacionais, contratuais e tributárias para a formalização da operação financeira à efetivação da cobrança. Inflação: índice de desvalorização do poder aquisitivo da moeda previsto para o prazo do empréstimo. Ganho (ou lucro): fixado em função das demais oportunidades de investimentos, justifica-se pela privação, por parte do credor, da utilidade do capital. Portanto, a receita de juros deve ser suficiente para cobrir o risco, as despesas e a perda do poder aquisitivo do capital, além de proporcionar certo lucro ao seu aplicador. Taxa de Juros ( i ): é a razão entre os juros recebidos (ou pagos) no final de um certo período de tempo e o capital inicialmente aplicado (ou emprestado). 3 Matematicamente, essa razão é especificada como segue: i J C (1) em que i é a taxa de juros, J o valor dos juros e C o capital inicial . Normalmente, expressamos a taxa de juros em termos percentuais. Para tal, multiplicamos taxa dada em (1) por 100 e acrescentamos o símbolo (%). Nota: O capital inicial também chamado de principal (P). Se você consultar diferentes bibliografias, você verá que existem inúmeras nomenclaturas para designar capital inicial. Daqui em diante, toda vez que nos referirmos a capital inicial utilizaremos P. Exemplo 5.1 Qual a taxa de juros cobrada num empréstimo de $ 1.000,00 a ser resgatado por $ 1.300,00? Dados: Capital inicial = P = 1.000,00 Juros: = J = 1.300,00 – 1.000,00 = 300,00 Taxa de juros = i = ? Solução Utilizando a fórmula dada em (1) temos: i J 300 0,30 30% . P 1000 A taxa de juros em 30% refere-se ao período da operação, não especificado no exemplo. Se o prazo dessa operação for de 1 ano, a taxa é de 30% ao ano; se for de 8 meses, a taxa é de 30% para o período de 8 meses. Os números que expressam a taxa de juros são acompanhados de uma expressão que indica a temporalidade da taxa. Essas expressões são abreviadas da seguinte forma: ad – ao dia; am – ao mês; ab – ao bimestre; at – ao trimestre; aq – ao quadrimestre; as – ao semestre; e aa – ao ano. 4 5.2. Capitalização Simples Capitalização simples é aquela em que a taxa de juros incide somente sobre o capital inicial; não incide, pois, sobre os juros acumulados. Neste regime de capitalização a taxa varia linearmente em função do tempo, ou seja, se quisermos converter a taxa diária em mensal, basta multiplicarmos a taxa diária por 30; se desejarmos uma taxa anual, tendo a mensal, basta multiplicarmos esta por 12, e assim por diante. Para obtermos o valor dos juros no regime de capitalização simples utilizamos a expressão J Pi n (2) em que J é valor dos juros, P é valor do capital inicial ou principal, i é taxa de juros no período e n prazo. Nota: O período e o prazo devem estar na mesma unidade de tempo, isto é, se a taxa é ao mês o prazo deve ser dado em meses. Caso eles estejam em unidade de tempo diferentes, deve-se fazer a conversão de um deles para que esteja na mesma unidade Exemplo 5.2 Você tomou um empréstimo de R$ 20.000,00 pelo prazo de 5 meses, sabendo-se que a taxa cobrada é do 2% ao mês. Qual o valor dos juros correspondentes ao empréstimo? Dados: P = 20.000,0 n = 5 meses i = 2% am J=? Solução J P i n 20000 0,02 5 2000 Logo, o valor dos juros pagos pelo empréstimo foi de R$2.000,00 5 Exemplo 5.3 Qual é a taxa de juros mensais de um capital de R$ 2.500,00 que foi aplicado durante 7 meses, rendendo juros de R$ 787,50. Dados: P = 25.000,00 J = 7.875,00 n = 7 meses i=? Solução: J P i n i J 787,50 0,045 ou 4,5% am. P n 2500 7 Logo, a taxa de juros da aplicação foi de 4,5% ao mês. Exemplo 5.4 Calcule o prazo de uma aplicação de R$75.000,00, sabendo-se que foram obtidos juros de R$ 6.000,00 a uma taxa de 4% ao trimestre. Dados: P = 75.000,00 J = 6.000,00 i = 4% at n=? Solução: J P i n n J 6000 2 trimestres ou 6 meses. P i 75000 0,04 Logo, o prazo da aplicação foi de 6 meses. Antes de introduzirmos o conceito de montante, veremos a seguinte situação prática: Situação 5.1 Um empréstimo de R$23.000,00 é liquidado por R$ 29.200,00 no final de 152 dias. Calcule a taxa mensal de juros. Nesta situação são dados o capital inicial e o valor no qual o empréstimo foi liquidado. Em Matemática Financeira esse valor de liquidação é chamado de montante ou valor futuro. Quando subtraímos o montante pelo capital inicial obtemos o valor do juros pagos pelo empréstimo, isto é, J 29200 23000 6200 . 6 Assim, para esse exemplo temos i J 6200 0,001773 ou 0,1773% ad P n 23000 152 Como estamos trabalhando com o sistema de capitalização simples, basta multiplicarmos a taxa diária por 30 para encontramos a taxa mensal pedida. Dessa forma, temos Taxa Mensal = 0,1773% 30 5,32% Agora vamos introduzir esse conceito formalmente. Montante (S) é a soma do capital inicial mais os juros referentes ao período da aplicação. Também pode ser denotado de valor futuro. Podemos escrever a expressão do montante da seguinte forma: S PJ (3) Como J P i n , substituindo em (3) temos que S P P i n . Assim, no sistema de capitalização simples S P (1 i n) (4) Exemplo 5.5 Você aplicou um capital de R$10.000,00, pelo prazo de 12 meses, à taxa de 1,5% ao mês. Qual foi o montante dessa aplicação? Dados: P = 10.000,00 n = 12 meses i = 1,5% ao mês Solução: S P (1 i n) 10.000 (1 0,015 12) 11.800 Logo, o montante da aplicação foi de R$11.800,00. Exemplo 5.6 Sabendo-se que a taxa de juros é de 2,5% ao mês e que faltam oito meses para o seu vencimento, determine o valor atual de um título cujo valor de resgate é de R$30.000,00. 7 Dados: S = 30.000,00 n = 8 meses i = 2,5% ao mês P=? Solução: S P (1 i n) P S 30.000 25.000 (1 i n) (1 0,025 8) Logo, o valor atual do título é de R$25.000,00 Exemplo 5.7 Um empréstimo de R$30.000,00 deverá ser quitado por R$ 60.000,00 no final de 24 meses. Determinar as taxas mensal e anual cobradas nessa operação. Dados: S = 60.000,00 P = 30.000,00 n = 24 meses i=? Solução: S P(1 i n) (1 i 24) 60000 1 24 i 2 1 i 0,04167 30000 24 Logo, a taxa i é igual a 4,167%. Lista de Exercícios 1 1) Determine o montante de um capital de $ 1.000,00 aplicado por a) 4 meses a 2% am. b) 8 meses a 6% aa. c) 85 dias a 2,5% am. 2) O montante de uma dada aplicação é $ 12.000,00. Sabe-se que o prazo da operação foi de quatro meses e que o juro gerado foi de R$1.500,00. Determine: a) o capital aplicado. b) a taxa de juros mensal da aplicação. 3) Determine o prazo em que um dado capital dobra de valor se aplicado a uma taxa de 5% a.m. Em quanto tempo esse capital triplicaria? 8 4) O valor nominal de um título é 7/5 do seu valor atual. Sendo o prazo de aplicação de seis meses, qual a taxa de juros mensal aplicada? 5) Por quanto tempo um capital deve ser aplicado a 30% aa para que os juros gerados correspondam a 2,5 vezes o valor do capital? 5.3. Capitalização Composta O regime de juros compostos é mais comum no dia a dia do sistema financeiro e do calculo econômico. Nesse regime, o valor dos juros cresce em função do tempo, isto é, os juros gerados a cada período são incorporados ao principal para o cálculo dos juros do período seguinte. Assim, podemos dizer que Capitalização composta é aquela em que a taxa de juros incide sobre o capital inicial, acrescido dos juros acumulados até o período anterior. Nota: A nomenclatura é a mesma utilizada em capitalização simples, isto é, S, o montante, P, o capital inicial, n, o prazo e i, a taxa. A dedução da fórmula do montante para um único pagamento é pouco mais complexa que aquela já vista para a capitalização simples. Mas o conceito é o mesmo, ou seja, é a soma do capital aplicado ou devido mais o valor dos juros correspondentes ao prazo da aplicação ou da dívida. Para facilitar o entendimento, vamos ver mais uma situação prática. Situação 5.2 Suponha que um capital de R$ 1.000,00 foi aplicado à taxa de 4% ao mês, durantes 4 meses. Qual é o montante desse capital no final do período? Como ainda não conhecemos uma fórmula para a solução fácil e rápida desse problema, mas sabemos que a taxa de juros para cada período unitário incide sobre o capital inicial mais os juros acumulados, calculemos o montante mês a mês. Esse cálculo é apresentado no quadro a seguir. 9 MÊS 1 2 3 4 CAPITAL NO INÍCIO DO MÊS 1.000,00 1.040,00 1.081,00 1.124,86 JUROS CORRESPONDENTES AO MÊS 1.000,00 40,00 1.040,00 41,60 1.081,00 43,26 1.124,86 45,00 x 0,04 = x 0,04 = x 0,04 = x 0,04 = MONTANTE NO FINAL DO MÊS 1.040,00 1.081,60 1.124,86 1.169,86 Fonte: o autor Logo, o valor do montante no final do quinto mês é de R$1.169,86. Podemos observar que o montante no final de cada mês constitui-se no capital inicial do mês seguinte. No entanto, essa forma de cálculo é trabalhosa e demorada. Para que possamos fazer esse cálculo de maneira mais fácil, vamos deduzir uma fórmula para o montante, partindo do desenvolvimento anterior, mas sem que sejam efetuadas as operações de multiplicação e soma, apenas usando a propriedade distributiva do produto em relação à soma. Tomando Si como sendo o montante no momento i , temos S0= 1000 S1 1000 0,04 1000 1000 (1 0,04) 1000 1,04 S2 1000 1,04 0,04 1000 1,04 1000 1,04 (1 0,04) 1000 1,04 S3 1000 1,04 0,04 1000 1,04 1000 1,04 (1 0,04) 1000 1,04 S4 1000 1,04 0,04 1000 1,04 1000 1,04 (1 0,04) 1000 1,04 1 1 1 2 2 3 3 1 2 2 3 3 4 Assim, o valor do montante no final do quarto mês é dado S4 1000 1,04 . 4 Como 1,044= 1,16986, temos que S4 1000 1,16986 1169,86 , que é o mesmo valor calculado anteriormente. Generalizando a situação acima apresentada, podemos escrever: 10 S0 P S1 P P i P (1 i ) S 2 P (1 i ) P (1 i ) i P (1 i ) 2 S3 P (1 i ) 2 P (1 i ) 2 i P (1 i )3 S n P (1 i ) n 1 P (1 i ) n 1 i P(1 i ) n Para facilitar, faremos S = Sn, pois sempre calculamos o montante para um prazo já previamente estabelecido. Assim, a fórmula final do montante é dada por S P 1 i (5) n Exemplo 5.8 Qual é o montante de uma aplicação de R$ 25.000,00, pelo prazo de 5 meses, à taxa de 3% ao mês? Dados: P = 25.000,00 n = 5 meses i = 3% am S=? Solução: S P 1 i 25000 1,03 28981,85 n 5 Logo, o montante no final do prazo é de R$28.981,85 Exemplo 5.9 No final de um ano, a Sra. Maria deverá efetuar um pagamento de R$100.000,00 referente ao valor de um empréstimo contraído hoje, mais os juros devidos, correspondentes a uma taxa de 2% ao mês. Qual o valor emprestado? Dados: S = 100.000,00 n = 1 ano = 12 meses i = 2% ao mês P=? Solução: S P 1 i P n S 1 i n 11 P 100000 1,0212 78849,32 Logo, o valor do empréstimo tomado por Maria foi de R$ 78.849,32 . Exemplo 5.10 A loja “Topa Tudo” financia a venda de uma mercadoria no valor de R$1.600,00, sem entrada, para pagamento em uma única prestação de R$ 2.275,36 no prazo de 10 meses. Qual a taxa mensal cobrada pela loja? Dados: S = 2.275,36 P = 1.600,00 n = 10 meses i=? Solução S P 1 i 2.275,36 1.600 (1 i )10 2.275,36 (1 i)10 1.600 10 (1 i ) 1,4221 1 i 10 1,4221 1,0358 i 1,0358 1 n i 0,0358 Logo, a taxa mensal cobrada pela loja “Topa Tudo” é de 3,58%. Exemplo 5.11 Em que prazo um empréstimo de R$3.000,00 pode ser quitado em um único pagamento de R$5.131,02 sabendo-se que a taxa contratada é de 5% a.m? Dados: S = 5.131,02 P = 3.000 i = 5% am n=? Solução S P 1 i 5131,02 3000 (1 0,05) n 5131,02 (1,05) n 3000 (1,05) n 1,71034 ln(1,05) n ln(1,71034) n ln(1,05) ln(1,71034) n n ln(1,71034) 0,53669 n 11 ln(1,05) 0,04879 Logo, o prazo do empréstimo foi de 11 meses. 12 Lista de Exercícios 2 1) Determinar o montante, no final de 10 meses, resultante da aplicação de um capital de $ 100.000,00 à taxa de 3,75% ao mês. 2) Sabendo-se que a taxa trimestral de juros cobrada por uma instituição financeira é de 12,486%, determinar qual o prazo em que um empréstimo de $ 20.000,00 será resgatado por $ 36.018,23. 3) Uma empresa obtém um empréstimo de $ 700.000,00, que será liquidado, de uma só vez, no final de dois anos. Sabendo-se que a taxa de juros é de 25% ao ano, calcular o valor pelo qual esse empréstimo deverá ser quitado. 4) Em que prazo uma aplicação de $ 374.938,00, à taxa de 3,25% ao mês, gera um resgate de $ 500.000,00. 5) Em quanto tempo um capital pode produzir juros iguais a 50% do seu valor, se aplicado a 3,755% ao mês? 5.4. Equivalência de Taxas Dizemos que duas ou mais taxas referenciadas a períodos unitários distintos são equivalentes quando produzem o mesmo montante no final de determinado tempo, pela aplicação de um mesmo capital inicial. No regime de capitalização simples encontrar taxas equivalentes é bastante simples, pois nesse regime as taxas são proporcionais. Por exemplo, se temos uma taxa de 12% ao ano, essa taxa equivale a uma taxa de 1% ao mês. Como um ano corresponde a 12 meses, para encontrar a taxa mensal equivalente dividimos, nesse caso, a taxa anual por 12. Poderíamos, também, pensar em uma taxa trimestral equivalente para uma taxa mensal de 2%. Nesse caso, para encontrarmos a equivalência, devemos multiplicar a taxa mensal por 3, o que daria uma taxa trimestral 6%. 13 No regime de capitalização composta, como os juros crescem em função do tempo, para que possamos calcular a equivalência de duas taxas referenciadas a períodos diferentes precisamos deduzir uma relação entre essas. Utilizando a definição de taxas equivalentes, podemos dizer que se a taxa mensal (im) equivale a taxa anual (ia), então a igualdade a seguir é verdadeira: P(1 ia ) P(1 im )12 (1 ia ) (1 im )12 (6) Da igualdade acima, temos para determinar a taxa anual conhecida a mensal: ia (1 im )12 1 para determinar a taxa mensal conhecida a anual: im (1 ia )1 / 12 1 Exemplo 5.12 Determinar a taxa anual equivalente a 2% ao mês. Solução: ia (1 im )12 1 ia (1 0,02)12 1 ia 1,2682 1 0,2682 ou 26,82% Exemplo 5.13 Determinar a taxa mensal equivalente a 60,103% ao ano. Solução: im (1 0,60103)1 / 12 1 (1,60103)1 / 12 1 1,04 1 0,04 ou 4% Como no dia a dia os períodos a que se referem as taxas que se têm e as taxas que se desejam são os mais variados, vamos apresentar uma fórmula genérica, que possa ser utilizada para qualquer caso, ou seja, id (1 ic ) d / c 1 (7) em que: id é a taxa para o prazo que desejo; ic é a taxa para o prazo que conheço; d /c é a equivalência dos prazos, sendo d o prazo desejado e c o prazo que conheço na unidade do prazo desejado. Nota: Para calcular a taxa, os períodos devem ter a mesma unidade! 14 Exemplo 5.14 Determinar a taxa para 183 dias, equivalente a 65% ao ano. Solução: i183 (1 0,65)183/ 360 1 0,2899 ou 28,99% Exemplo 5.15 Determinar a taxa para 491 dias, equivalente a 5% ao mês. Solução: i491 (1 0,05) 491/ 30 1 1,2222 ou 122,22% Saiba mais: Leia Relações de equivalência entre taxas de juros disponível em: <http://www.proativams.com.br/files_aberto/Leiturascomplementares3.doc>. Acesso em: 27 jul. 2011. Lista de Exercícios 3 1) Qual a taxa mensal de juros compostos cobrada num empréstimo de $ 64.000,00, que deverá ser quitado no prazo de 117 dias, por $ 79.600,00? 2) Uma aplicação de $ 3.800,00 proporcionou um rendimento de $ 2.400,00 no final de 208 dias. Determinar as taxas diária, mensal, trimestral e anual de juros compostos dessa operação. 5.5. Descontos A operação de desconto normalmente é realizada quando se conhece o valor futuro de um título (valor nominal, valor de face ou valor de resgate) e se quer determinar o seu valor atual. O desconto deve ser entendido como a diferença entre o valor de resgate de um título e o seu valor presente na data da operação, ou seja, D=S–P (8) em que D representa o valor monetário do desconto, S o seu valor futuro (valor assumido pelo título na data do seu vencimento) e P o valor do desconto, que também está associado a uma taxa e a determinado período de tempo. 15 5.5.1 Desconto Simples (ou Bancário ou Comercial) Desconto simples é aquele em que a taxa de desconto incide sempre sobre o montante ou valor futuro. É amplamente utilizado no Brasil, geralmente nas chamadas operações de “desconto de duplicatas” realizadas pelos bancos, sendo, e por isso, também chamado de desconto bancário ou comercial. Obtemos esse desconto multiplicando o valor de resgate do título pela taxa de desconto e pelo prazo a decorrer até o seu vencimento, isto é, D S d n (9) em que d representa a taxa de desconto e n o prazo. Para obtermos o valor presente, também chamado de valor descontado, subtraímos o valor do desconto do valor futuro do título, ou seja, PSD (10) Substituindo (9) em (10) temos: P S (1 d n) (11) Exemplo 5.16 Encontre o valor do desconto simples de um título de R$2.000,00, com vencimento para 90 dias, à taxa de 2,5% ao mês. Dados: S = 2.000,00 n = 90 dias = 3 meses d = 2,5% ao mês D=? Solução: D S d n 2000 0,025 3 150 Logo, o valor do desconto é de R$150,00 Exemplo 5.17 Qual a taxa mensal de desconto utilizada numa operação a 180 dias, cujo valor de resgate é de R$1.000,00 e cujo valor atual é de R$880,00? Dados: S = 1.000,00 16 P = 880,00 n = 180 dias = 6 meses d=? Solução P S (1 d n) 880 1000(1 6 d ) 6 d 1 6 d 0,12 d 880 1000 0,12 0,02 6 Logo, a taxa de desconto é de 2% a.m. 5.5.2 Desconto Composto Desconto composto é aquele em que a taxa de desconto incide sobre o montante ou valor futuro, deduzido dos descontos acumulados até o período imediatamente anterior. É obtido em função de cálculos exponenciais e praticamente não é utilizado, tendo uma importância meramente teórica. Quando trabalhamos com desconto composto, para n períodos unitários, a taxa de desconto incide, no primeiro período, sobre o valor futuro do título; no segundo período, sobre o valor futuro do título menos o valor do desconto correspondente ao primeiro período; no terceiro período, sobre o valor futuro do título menos os valores dos descontos referentes ao primeiro e ao segundo período, e assim sucessivamente até o enésimo, de forma que P1 S d S S (1 d ) P2 S (1 d ) d S (1 d ) S (1 d )(1 d ) S (1 d ) 2 P3 S (1 d ) 2 d S (1 d ) 2 S (1 d ) 2 (1 d ) S (1 d ) 3 Pn S (1 d ) n 1 d S (1 d ) n 1 S (1 d ) n 1 (1 d ) S (1 d ) n Assim, o valor líquido de um título, de prazo igual a n períodos unitários, calculado com base no desconto composto pela expressão P S (1 d ) n 17 (12) Exemplo 5.18 Uma duplicata no valor de R$28.000,00, com 150 dias para o seu vencimento, é descontada a uma taxa de 2% ao mês, de acordo com o conceito de desconto composto. Calcular o valor líquido creditado na conta e o valor do desconto concedido. Dados: S = 28.000,00 n = 150 dias = 5 meses d = 2% ao mês P=? D =? Solução P S (1 d ) n 28.000 1 0,02 25.309,78 5 D S P 28.000 25.309,78 2.690,22 Logo, o valor líquido da duplicata é de R$25.309,78 e o valor do desconto é de R$2.690,22. Exemplo 5.19 Um título, com 90 dias a vencer, foi descontado à taxa de 3% ao mês, produzindo um desconto no valor de $ 1.379,77. Calcular o valor nominal do título. Dados: D = 1.379,77 d = 3% ao mês n = 90 dias = 3 meses S=? Solução D S P S S (1 d ) n 1.379,77 S S (1 0,03) 3 1.379,77 S S 0,912673 1.379,77 S (1 0,912673) S 1.379,77 15.800,04 0,087327 Logo, o valor de nominal do título é de R$15.800,04. 18 Lista de Exercícios 4 1) Uma duplicata de R$70.000,00, com 90 dias a decorrer até o seu vencimento, foi descontada por um banco à taxa de 2,70% ao mês. Calcular o valor líquido entregue ou creditado ao cliente. 2) Sabendo-se que o desconto de uma duplicata no valor de $ 25.000,00, com 150 dias a vencer, gerou um crédito de R$ 22.075,06 na conta do cliente, determinar a taxa de desconto. 3) Determinar o valor nominal ou de face de um título, com 144 dias para o seu vencimento, que, descontado à taxa de 48% ao ano, proporcionou um valor atual (valor líquido creditado) de R$ 38.784,00. 4) Calcular o valor atual de um título de valor de resgate igual a R$ 90.000,00, com 4 meses a vencer, sabendo-se que a taxa de desconto é de 3,25% ao mês. 5) Calcular a que taxa mensal um título de $ 100.000,00, com 75 dias a vencer, gera um desconto no valor de R$ 11.106,31. 5.6. Séries de Pagamentos As séries de pagamentos podem ser definidas como uma sucessão de pagamentos ou recebimentos e com vencimentos sucessivos. Dentro da Matemática Financeira tradicional, as séries de pagamentos são objeto de uma classificação muito ampla e complexa. Para facilitar o seu entendimento, vamos começar apresentando as principais características das séries de pagamentos: O número de termos é finito; não vamos tratar aqui das “rendas perpétuas”, cujo número de termos é infinito. 19 Os vencimentos dos termos de uma série de pagamentos podem ocorrer no final de cada período (termos vencidos ou postecipados) ou no início (termos antecipados), o entendimento desta classificação, como veremos, é de fundamental importância. Com base nessas características, podemos classificar as séries de da seguinte forma: 1. Série de pagamentos iguais com termos vencidos; 2. Série de pagamentos iguais com termos antecipados; 3. Série de pagamentos variáveis com termos vencidos; 4. Série de pagamentos variáveis com termos antecipados. Como este é um tema bastante extenso, nesta seção iremos desenvolver somente as séries de pagamentos iguais com termos vencidos. Para mais detalhes consulte Vieira Sobrinho (2006) e outras obras indicadas no final deste capítulo. 5.6.1 Séries de pagamentos iguais com termos vencidos (ou postecipados) Como já foi dito, as séries de pagamentos de pagamentos iguais com termos vencidos são aquelas em que os pagamentos ocorrem no final do período e não na origem. Para cada termo da série de pagamento ou recebimento igual utilizaremos a nomenclatura “R”. As demais variáveis serão representados pelos símbolos já conhecidos: i é a taxa de juros, coerente com a unidade de tempo (mês, trimestre, ano), n é o número de prestações quase sempre coincidente com o número de períodos unitários, P é o principal, capital inicial, valor atual ou valor presente, e S é montante ou valor futuro. Para introduzir esse conceito vamos propor situações práticas e a partir do desenvolvimento e da solução dessas deduziremos às fórmulas. Para tanto, vamos utilizar somente os conhecimentos de Matemática Financeira até agora contidos neste capítulo, além de algumas noções de matemática elementar. 20 Começaremos com situação em que teremos uma série de pagamentos em que são conhecidos os valores dos pagamentos ou recebimentos e desejamos calcular o valor do montante. Situação 5.3 Determinar o valor do montante, no final do 4° mês, de uma série de 4 aplicações mensais, iguais e consecutivas, no valor de $ 100,00 cada uma , a uma taxa de 2% ao mês, sabendo-se que a primeira parcela é aplicada no final do primeiro mês, ou seja, a 30 dias da data tomada como base (“momento zero”), e que a última, no final do 5° mês, é coincidente com o momento em que é pedido o montante. Para calcular o montante pedido, vamos utilizar o conhecimento que temos de capitalização composta, ou seja, utilizando a fórmula S P (1 i) n vamos calcular isoladamente o montante de cada prestação no final do 4º mês. Assim, temos S1 100 (1,02) 3 106,12 S 2 100 (1,02) 2 104,04 S 3 100 (1,02)1 102,00 S 4 100 (1,02) 0 100,00 Podemos observar que a última parcela é aplicada exatamente no dia em que se pede o valor do montante; logo, esta não terá rendimento algum. O montante final ou total será igual ao somatório dos montantes individuais, ou seja, S t S1 S 2 S 3 S 4 106,12 104,4 102,00 100 412,16 . Portanto, o montante de 5 aplicações mensais, iguais e consecutivas, de R$100,00 cada uma, à taxa de 2% ao mês, dentro do conceito de séries de pagamentos com termos vencidos, é de R$ 412,16. No entanto, o cálculo do montante, como foi feito, é muito trabalhoso. E se tivéssemos 60, 120 ou 240 prestações? Para facilitar nosso trabalho, vamos tentar aplicar uma fórmula que permita chegar ao valor final por um caminho mais curto e rápido. 21 Sabemos que S t S1 S 2 S 3 S 4 . Substituindo S1 , S 2 , S 3 e S 4 pelos seus respectivos valores, sem efetuarmos os cálculos, temos S t 100 (1,02) 3 100 (1,02) 2 100 (1,02)1 100 (1,02) 0 Como o valor 100,00 é constante em todos os termos, pode ser colocado em evidência: S t 100 [(1,02) 3 (1,02) 2 (1,02)1 (1,02) 0 ] Como a soma [(1,02) 0 (1,02)1 (1,02) 2 (1,02) 3 ] 1 (1,02)1 (1,02) 2 (1,02) 3 representa a soma de uma progressão geométrica de razão 1,04, pois o número de parcelas é finito, dessa forma, podemos aplicar a fórmula da a soma dos termos de uma PG S PG a1 q n a1 q 1 (13) em que, a1 representa o primeiro termo da série, n o número de termos e q a razão. Sabendo-se que a1 (1,02) 0 1 , q = 1,02 e n = 4, temos S t 100 1 (1,02) 4 1 1,02 1 (14) Desenvolvendo a expressão (14), temos S t 100 (1,02) 4 1 0,082432 100 412,16 0,02 0,02 Portanto, chegamos ao valor do montante correspondente à aplicação de 4 parcelas iguais, sem calcular os montantes isolados. Como no problema R = 100,00, n = 5 e i = 0,04, substituindo na expressão (14) os valores numéricos pelos seus símbolos correspondentes, temos a fórmula genérica St R (1 i) n 1 i 22 Para simplificar, faremos S t S , temos S R (1 i) n 1 . i (15) Exemplo 5.20 Uma pessoa aplicou R$ 1.000,00 por mês, durante três anos, em um “Fundo de Renda Fixa”, à taxa de 1% ao mês. Quanto terá essa pessoa no final desse prazo? Dados: R = 1000,00 n = 36 prestações (36meses=3anos) i = 1% ao mês (aplicações mensais) S=? Solução: S R (1 i) n 1 (1,01) 36 1 1000 1000 43,04687 43076,87 i 0,01 Portanto, o valor da aplicação no final do prazo será de R$43.076,87. Para calcular o valor da prestação ou do recebimento em situações em que conhecemos o valor do montante, basta isolar R na equação (15). Assim, temos RS i (1 i) n 1 (16) Exemplo 5.21 Quanto uma pessoa terá de aplicar mensalmente num “Fundo de Renda Fixa”, durante 3 anos, para que possa resgatar R$ 200.000,00 ao final de 36 meses, sabendo que o fundo proporciona um rendimento de 1,2% ao mês? Dados: S= 200.000,00 n = 36 meses = 36 prestações i = 1,2% ao mês R=? 23 Solução R S i 0,012 200000 200000 0,00,022372 4474,45 n (1 i) 1 1,01236 1 Portanto, o valor da aplicação mensal deverá se de R$4.474,45 para que possa ter um montante de R$200.000,00 no final de 3 anos. Agora veremos mais um exemplo em que n é a incógnita. Exemplo 5.22 Quantas prestações de $ 4.000,00 devem ser aplicadas trimestralmente, à taxa de 7% ao trimestre, para acumular um montante de $ 100.516,08 ao final de certo prazo? E qual esse prazo? Dados: R = 4.000,00 por trimestre S = 100.516,08 i = 7% ao trimestre n = ? (n° de trimestres) Solução RS i 0,07 4.000 100.516,08 n (1 i) 1 1,07 n 1 1,07 n 1 100.516,08 0,07 1,07 n 4.000 ln 1,07 ln 2,75903 n n 1,75903 1 ln( 2,75903) 14,99999999 15 ln 1,07 Logo, o prazo é de 15 trimestres. Nota: Como a unidade de tempo está coerente com a taxa, não é necessária nenhuma conversão. Para situação em que temos uma série de pagamentos em que são conhecidos os valores dos pagamentos ou recebimentos e desejamos calcular o valor presente, partiremos da seguinte situação prática: Situação 5.4 Qual o valor que, financiado à taxa de 2% ao mês, pode der pago ou amortizado em 4 prestações mensais, iguais e sucessivos de $ 100,00 cada uma? 24 O que se quer é o valor presente dessa série de 4 parcelas iguais. Para isso, vamos utilizar as ferramentas que conhecemos para solucionar esses problemas. Com relação a valor presente ou atual, somente sabemos resolver os casos com pagamentos simples, ou seja, aqueles que apresentam um único pagamento. Assim, vamos resolver o problema por partes, admitindo-se que cada prestação corresponda a um financiamento isolado. Na situação prática, o valor de cada prestação, R$ 100,00, representa o montante (ou valor futuro) isolado de capital inicial que desconhecemos, aplicado à taxa de 2% ao mês, e por prazos que vão de 1 a 4 meses. O que queremos é determinar o capital inicial ou o valor presente dessas prestações no “momento zero”. Os valores presentes das 4 prestações são calculadas como segue: P1 100,00 P2 100,00 P3 100,00 P4 100,00 1 100,00 0,98039 98,04 1 100,00 0,961169 96,12 1 100,00 0,942322 94,23 1 100,00 0,923845 92,38 1,021 1,022 1,023 1,024 Pt P1 P2 P3 P4 380,77 Assim, o valor financeiro (ou o valor presente), que pode ser pago ou amortizado em 4 prestações iguais, mensais e consecutivas de R$ 100,00 cada uma, dentro do conceito de série de pagamento, com termos vencidos, é de R$380,77. Agora, utilizando somente conhecimentos de matemática elementar, substituiremos P1, P2, P3 e P4 pelos seus respectivos valores, sem efetuar os cálculos, temos Pt 100,00 1 1,02 1 100,00 1 1,02 2 100,00 Colocando o valor 100 em evidência, temos: 1 1 1 1 Pt 100,00 1 2 3 1,02 1,024 1,02 1,02 25 1 1,02 3 100,00 1 1,024 Os termos que aparecem dentro dos colchetes constituem uma soma de PG de razão 1 . Como o calculo com expressões fracionárias é um pouco mais 1,02 complexo, vamos aplicar o conceito de “Mínimo Múltiplo Comum” e transformar esta série numa soma de mais fácil visualização e cálculo. Efetuando os cálculos, temos 1,023 1,022 1,021 1 Pt 100,00 1,024 O numerador da expressão entre colchetes constitui-se numa soma de PG, de razão 1,02, com número de termos igual a 4. Aplicando a fórmula conhecida (13), temos 1 1,024 1 1,024 1 1,02 1 Pt 100 100 100 3,8077 380,77 4 1,024 0,02 1,02 (17) Substituindo na expressão (17) os valores numéricos pelos respectivos símbolos e considerando Pt P , temos a fórmula genérica P R (1 i) n 1 (1 i) n i (18) Exemplo 5.23 Qual o valor atual de série de 30 prestações iguais, mensais e consecutivas de R$ 400,00 cada uma, considerando uma taxa de 4% ao mês? Dados: R = 400,00 n = 30 prestações = 30 meses i = 4% ao mês P=? Solução P R (1 i) n 1 (1,04) 30 1 400 400 17,29203 6.916,81 (1 i) n i (1,04) 30 0,04 Logo, o valor atual é de R$6.916,81. 26 Para calcularmos o valor da prestação ou da aplicação na situação em que conhecemos o valor atual, basta isolarmos R em (18). Dessa forma temos que R P (1 i) n i (1 i) n 1 (19) Nota: Sem dúvida alguma, na prática, o cálculo da prestação quando conhecemos o valor presente é o mais utilizado. Exemplo 5.24 Um empréstimo de R$10.000,00 é concedido por uma instituição financeira para ser liquidado em 24 prestações iguais, mensais e consecutivas. Sabendo-se que a taxa de juros é de 3% ao mês, calcular o valor da prestação. Dados: P =10.000,000 n = 24 prestações mensais i = 3% ao mês R=? Solução 1,0324 0,03 (1 i) n i 10000 0,059047 590,47 R P 10000 24 (1 i) n 1 1 , 03 1 Logo, o valor de cada prestação é de R$590,47. Exemplo 5.25 Calcule o número de prestações semestrais de R$ 1.500,00 cada uma, capaz de liquidar um financiamento de R$10.974,00, à taxa de 10% ao semestre. Dados: R = 1500,00 P = 10974,00 i = 10% ao semestre n=? 27 Solução: R P 1,1n 0,1 (1 i ) n i n 1500 10974 , 00 (1 i ) n 1 1,1 1 1,1n 0,1 0,13669 1,1n 1 1,1n 0,1 0,13669 n 1 , 1 1 n 1,3669 1,1 1 1,1n (1,3669 1) 1,1n 1,3669 1,3669 3,725538 0,3669 ln 3,72 n 13,79 14 semestres ln 1,1 1,1n Logo, o número de prestações semestrais é igual a 14. Lista de Exercícios 5 1) Calcular o montante, no final de 2 anos, correspondentes à aplicação de 24 parcelas iguais e mensais de $ 1.000,00 cada uma, dentro do conceito de termos vencidos, sabendo-se que a taxa de juros é de 3,5% ao mês. 2) Quanto devo aplicar mensalmente durante 15 meses, à taxa de 3,25% ao mês, para que tenha $ 150.000,00 no final do 15° mês, dentro dos conceitos de termos antecipados? 3) Um veículo “zero km” foi adquirido por $ 220.000,00, sendo 70% financiados em 12 parcelas iguais. Sabendo-se que a financeira cobra uma taxa de 4,5% ao mês, calcular o valor da prestação mensal. 5.7. Sistemas de Amortização 5.7.1 Sistema Francês de Amortização (Tabela Price) O Sistema Francês de Amortização é mais conhecido no Brasil como Tabela Price. Esse sistema consiste em um plano de amortização de uma dívida em prestações periódicas iguais e sucessivas, dentro do conceito de termos vencidos, em que o 28 valor de cada prestação, ou pagamento, é composto por duas parcelas distintas: uma de juros e outra de capital (chamada amortização). É importante ressaltar que o Sistema Francês (ou Tabela Price) não implica necessariamente prestações mensais, como se entende normalmente. As prestações podem ser também trimestrais, semestrais ou anuais, desde que sejam iguais, periódicas, sucessivas e de termos vencidos. Nota: A denominação “Tabela Price” se deve ao nome do matemático, filósofo e teólogo inglês Richard Price, que incorporou a teoria dos juros compostos às amortizações de empréstimos (ou financiamentos). A denominação “Sistema Francês”, de acordo com o autor citado, deve-se ao fato de o mesmo ter-se efetivamente desenvolvido na França. Para calcular o valor das prestações utilizaremos a mesma fórmula das séries de pagamentos com termos vencidos, isto é, R P (1 i) n i (1 i) n 1 A parcela de juros é obtida multiplicando-se a taxa de juros (mensal, trimestral, semestral ou anual) pelo saldo devedor existente no período imediatamente anterior (mês, trimestre, semestre ou ano). A parcela de amortização é determinada pela diferença entre o valor da prestação e o valor da parcela de juros. Assim, o valor da parcela de juros referente à primeira prestação de uma série de pagamentos mensais é igual à taxa mensal multiplicada pelo valor do capital emprestado ou financiado (que é o saldo devedor inicial). Situação 5.5. Calcular os valores das parcelas de juros e amortização referente à primeira prestação, de um empréstimo de $ 8.530,20, à taxa de 3% ao mês, para ser liquidada em 10 prestações iguais. 29 a) Valor prestação R P (1 i) n i 1,0310 0,03 8530 , 20 (1 i) n 1 1,0310 1 R = 8.530,20 0,11723 = 1.000,00 b) Valor da parcela de juros (J) J = i P = 0,03 x 8.530,20 = 255,91 c) Valor da parcela de amortização (A) A = R – J = 1.000,00 – 7255,91 = 744,09 Para que possamos determinar as parcelas de juros e as parcelas de amortização correspondentes às demais prestações, é necessário convencionar o seguinte: Jt é a parcela de juros referente ao período de ordem t (t = 1, 2, 3, ..., n) At é a parcela de amortização referente à prestação de ordem t (t = 1, 2, 3, ...,n) Pt é o saldo devedor referente ao período de ordem t (t = 0, 1, 2, 3, ...,n -1) O valor da parcela de juros referente à primeira prestação será representado por J1, da segunda por J2, da quinta por J5 e assim sucessivamente. Da mesma forma para as parcelas de amortização. Quanto ao saldo devedor, o saldo inicial será representado por P0.O saldo devedor no final do primeiro período, após a dedução da primeira amortização A1, será representado por P1, e o saldo devedor no final do segundo período, após a dedução da segunda amortização A2, será representado por P2, e assim por diante. Generalizando, temos Pt Pt 1 At J t i Pt 1 At R J t Voltando ao exemplo, vamos calcular as parcelas de juros e amortização referentes à segunda prestação. P1 P0 A1 8530,20 744,09 7786,11 J 2 i P1 0,03 7786,11 233,58 A2 R J 2 1000 233,58 766,42 30 Assim, operando da mesma forma para as demais prestações, teremos os valores apresentados na Tabela 5.1 para a série de 10 prestações, que denominaremos Plano de Pagamento do Empréstimo. Tabela 5.1: Plano de Pagamento do Empréstimo: sistema francês. t Saldo Devedor Pt Amortização At Juros Jt Prestação R 0 8.530,20 - - 1 7.786,11 744,09 255,91 1.000,00 2 7.019,69 766,42 233,58 1.000,00 3 6.230,28 789,41 210,59 1.000,00 4 5.417,19 813,09 186,91 1.000,00 5 4.579,71 837,48 162,52 1.000,00 6 3.717,10 862,61 137,39 1.000,00 7 2.828,61 888,49 111,51 1.000,00 8 1.913,47 915,14 84,86 1.000,00 9 970,87 942,60 57,40 1.000,00 10 - 970,87 29,13 1.000,00 Total - 8.530,20 1.469,80 - 10.000,00 Fonte: Vieira Sobrinho, 2006 5.7.2 Sistema de Amortização Constante (SAC) O Sistema de Amortização Constante (SAC) consiste em um plano de amortização de uma dívida em prestações periódicas, sucessivas e decrescentes em progressão aritmética, dentro do conceito de termos vencidos, em que o valor de cada prestação é composto por uma parcela de juros e outra parcela de capital (ou amortização). A parcela de capital é obtida dividindo-se o valor do empréstimo (ou financiamento) pelo número de prestações, enquanto o valor da parcela de juros é determinado multiplicando-se a taxa de juros pelo saldo devedor existente no período imediatamente anterior. 31 Generalizando, temos que, no SAC, o valor da amortização constante é dado por A P0 , n em que P0 é o valor do empréstimo ou do financiamento que é igual ao saldo devedor inicial, e n é o número de pagamentos ou prestações. O valor do saldo devedor de ordem t é Pt A (n t ) O valor da parcela de juros de ordem t é J t i Pt 1 i A (n t 1) O valor da prestação de ordem t é Rt A J t A 1 in t 1 Situação 5.6 Elaborar um plano de pagamentos, com base no Sistema de Amortização Constante, correspondente a um empréstimo de $ 100.000,00, à taxa de 3% ao mês, a ser liquidada em 10 prestações mensais. A amortização constante é dada por A P0 100.000 10.000 , e dessa forma, n 10 temos: 1ª prestação: 2° prestação: R2 A J 2 10.000 0,03 90.000 12.700 R1 A J1 10.000 0,03 100.000 13.000 em que o valor $ 90.000,00 refere-se ao saldo devedor existente no período imediatamente anterior, após o pagamento da 1ª. parcela de amortização de $ 10.000,00. A Tabela 5.2 apresenta o plano global de pagamento com os valores das prestações desdobrados em amortizações e juros. 32 Tabela 5.2: Plano de pagamento do empréstimo: sistema SAC. T Saldo Devedor Pt Amortizações Constantes (A) - Juros Jt - Prestações Rt 0 100.000,00 - 1 90.000,00 10.000,00 3.000,00 13.000,00 2 80.000,00 10.000,00 2.700,00 12.700,00 3 70.000,00 10.000,00 2.400,00 12.400,00 4 60.000,00 10.000,00 2.100,00 12.100,00 5 50.000,00 10.000,00 1.800,00 11.800,00 6 40.000,00 10.000,00 1.500,00 11.500,00 7 30.000,00 10.000,00 1.200,00 11.200,00 8 20.000,00 10.000,00 900,00 10.900,00 9 10.000,00 10.000,00 600,00 10.600,00 10 - 10.000,00 300,00 10.300,00 Total - 100.000,00 16.500,00 116.500,00 Fonte: Vieira Sobrinho, 2006 Analisando a Tabela 5.2, podemos verificar que as prestações decresceram a uma razão constante de $ 300,00, razão essa dada pela multiplicação da taxa pela amortização constante, ou seja, 0,03 x 10.000,00 = 300,00. Lista de Exercícios 6 1) Fazer um plano de amortização de um empréstimo de R$ 8.530,20, a ser liquidado em 10 prestações pela Tabela PRICE, com a taxa de juros de 3% ao mês. 2) Fazer um plano de amortização de um empréstimo de R$ 27.000,00, a ser liquidado em 9 prestações pelo sistema de amortização constate, com a taxa de juros de 2,4% ao mês. 33 3) Montar o plano de amortização de uma dívida de R$ 100.000,00 a serem pagos em 5 prestações anuais, a uma taxa de 12% ao ano, de acordo com o sistema de amortização constante (SAC). Caro(a) aluno(a). Chegamos ao final deste Capítulo em que estudamos os conceitos básicos de Matemática Financeira. Para se aprofundar no conteúdo estudado, sugerimos que você consulte as bibliografias básicas, Vieira Sobrinho (2006) e Puccini (2011), e também as complementares, Puccini (2006), Samanez (2006) e Veras (2001). 34 Respostas dos Exercícios CAPÍTULO 5 Lista 1 1) a)$1080,00 b) $1040,00 $1070,83 2) a) $10500,00 b) 3,57% 3) 20 meses. 40 meses. 4) 6,67% a.m. 5) 8,33 anos Lista 3 1) i = 5,75% a.m. i = 0,24% a.d.; i = 7,32% a.m.; i = 23,59% a.t.; e i = 133,33% a.a. Lista 5 1) $ 36.666,53 2) $ 7.669,04 3) $ 16.888,59 Lista 2 c) 1) $ 144.504,39 2) 5 trimestres (ou 15 meses) 3) $ 1.708.984,38 4) 9 meses. 11 meses. Lista 4 1) R$ 64.330,00. 2) 2,34%. 3) R$ 20.662,12. 4) R$ 78.858,12. 5) 4,6% ao mês. 35 Referências PUCCINI, A. L. Matemática financeira objetiva e aplicada. 7.ed. São Paulo: Saraiva, 2006. PUCCINI, E. C. Matemática financeira e análise de investimentos. Florianópolis: Departamento de Ciências da Administração / UFSC; [Brasília]: CAPES : UAB, 2011. 204p. SAMANEZ, C. P. Matemática financeira: aplicações à análise de investimentos. 4.ed. São Paulo: Pearson, 2006. 288p. VERAS, L. L. Matemática financeira. 4 ed. São Paulo: Atlas, 2001. VIEIRA SOBRINHO, J. D. Matemática financeira. 7.ed. São Paulo: Atlas, 2006. 416p. 36