home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Computerized Investing - Spreadsheet Collection / Spreadsheet Collection.iso / pc / ibm11 / bondirr.doc < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1991-07-12  |  16.9 KB  |  374 lines

  1. Determining the Yield on Fixed Income Investments
  2. By Fred Shipley
  3. Computerized Investing, November/December 1988
  4.  
  5.      In the bond program, we dealt with the effects of changing
  6. interest rates on the volatility of bond prices.  This provided a
  7. measure of riskiness.  The other side of the coin is the return
  8. bonds offer.  While the various components of this return are
  9. easy to determine, computing the actual return requires a little
  10. patience.
  11.  
  12. Finding Information to Determine Returns
  13.  
  14.      Before we discuss the calculation of bond yields, we should
  15. point out where to find the needed information.  Bond quotes are
  16. reported in the financial press only for U.S. government bonds,
  17. exchange-listed bonds and a small sample of newly issued bonds. 
  18. While these quotes are useful and may provide sufficient
  19. information to get started on the valuation process, much is
  20. omitted.  For example, the Wall Street Journal calculates only
  21. the current yield for exchange-listed bonds.  Yields to maturity
  22. are presented only for Treasury bonds and the selected new
  23. issues.  These listings represent a small part of the traded
  24. fixed-income securities.  An investor must look elsewhere to
  25. obtain information on other fixed income securities.  
  26.  
  27. Moody's Investors Services publishes the monthly Moody's Bond
  28. Record and Standard & Poor's publishes the monthly S&P Bond
  29. Guide.  Both of these compact publications provide current yields
  30. and yields to maturity for the bonds they cover.  The Bond Guide,
  31. for example, lists nearly 7,000 separate issues.  These
  32. publications also include the information necessary to accurately
  33. determine bond yields at times other than the time of
  34. publication.  These investor information services also offer
  35. comprehensive company profiles in other publications, which
  36. contain basic information about issued bonds.  Finally, investors
  37. should be able to obtain the same information from their brokers.
  38.  
  39. While these information services satisfy many investors' needs,
  40. they do not provide the timeliness essential for an active
  41. investor or an investor with a large portfolio.  The bond guides
  42. appear only monthly; many brokers do not have the necessary
  43. information available, or may not understand its implications. 
  44. Moreover, from a planning perspective, an investor wants to
  45. determine a reasonable required return and evaluate whether a
  46. prospective bond investment offers that return.  Only by being
  47. able to determine yields will an investor prepare an appropriate
  48. evaluation of bond alternatives.
  49.  
  50. A Measure of Current Bond Yield
  51.  
  52. There are several measures of return that are frequently used in
  53. bond analysis.  These range from the simple to the sublime (or at
  54. least the hard to understand).  At the simplest end is what we
  55. call current yield.  The current yield on a bond is just the
  56. annual interest payment divided by the current market price of
  57. the security.
  58.  
  59.                        Annual Interest
  60.     Current Yield  =  -----------------
  61.                          Market Price
  62.  
  63. For example, suppose you were interested in IBM's 10.25% bonds
  64. that mature in 1995.  They are listed bonds, traded on the New
  65. York Exchange, and recently closed at 105.  (Bond prices are
  66. quoted as a percentage of face value, so a quote of 105 means
  67. 105% of $1,000, or a price of $1,050.)  The current yield is
  68. simply:
  69.  
  70.                         $102.50
  71.     Current Yield  =  -----------
  72.                        $1,050.00
  73.  
  74.                    =  0.0976 or 9.76%
  75.  
  76. While current yield is easy to calculate, and is reported in the
  77. financial press for listed bonds, it is not a good measure of
  78. return for long term fixed income investments.  In particular,
  79. the current yield does not consider the effect of price changes
  80. or the possibility of repayment of principal at maturity.
  81.  
  82. Yield to Maturity
  83.  
  84. The most frequently used measure of bond returns over time is the
  85. yield to maturity (YTM).  As the name implies, this yield measure
  86. includes the value of all future cash flows until the bond
  87. matures.  The yield to maturity is simply the interest rate (or
  88. rate of return) that equates the current market price of the bond
  89. to the value of all future cash flows until maturity. 
  90. Determining the cash flows is easy, since they are contractually
  91. fixed.  Solving the equation to determine the yield is not so
  92. easy.  We will use the @IRR function in 1-2-3, but it is
  93. important to note how this works.
  94.  
  95. Lotus 1-2-3's @IRR Function
  96.  
  97. The term internal rate of return is simply a way of saying the
  98. return that makes the value of future cash flows equal to some
  99. current amount.  1-2-3's @IRR function operates just the way we
  100. would if we were using a calculator to solve the present value
  101. equation.  That is, we would guess a rate of return and use it to
  102. determine the present value of the cash flows.  If the guessed
  103. return gives a present value above the current market price, it
  104. means that our guess was too low.  We must use a higher rate of
  105. return (or discount rate) to get a lower value.  This goes back
  106. to our discussion (in the bond program) of the effects of changes
  107. in interest rates on bond values.  When interest rates go up,
  108. bond values fall.  Conversely, if our guess results in a value
  109. that is below the market price, we must use a lower estimate of
  110. the yield.  In other words, lower interest rates result in higher
  111. bond values.  This iterative process continues until we can make
  112. the value of the future cash flows equal to the bond's current
  113. market price.
  114.  
  115. The form of the @IRR function is:
  116.  
  117.   @IRR(GUESS,RANGE)
  118.  
  119.   Where:  GUESS is an initial estimate of the yield to maturity,
  120.           and
  121.  
  122.           RANGE is a range of cells that contain the cash flows
  123.           being evaluated.
  124.  
  125. Implicit in this function is the assumption that the cash flows
  126. occur at regularly spaced time periods.  If we buy a bond at an
  127. interest payment date, this is valid.  If not, we must do the
  128. trial and error process ourselves.
  129.  
  130. We could simply use the current yield for our initial guess of
  131. the rate, but this might be substantially in error.  In 1-2-3 the
  132. @IRR function makes 20 attempts to solve the equation.  If the
  133. program does not get an answer that is correct to within seven
  134. decimal places in 20 tries, it gives an error (ERR) message.  If
  135. this occurs, you make another guess about the initial rate and
  136. try again.  Usually the error condition is not a problem, but it
  137. may arise if the initial guess is far off the mark.  We will
  138. develop shortly a way of getting a better estimate of the yield
  139. to maturity.
  140.  
  141. Financial Considerations in Using Yield to Maturity
  142.  
  143. An investment's yield depends on the frequency of cash flows.  In
  144. the case of most bonds, especially corporate and most Treasury
  145. bonds, these cash flows occur every six months.  Thus the rate
  146. that emerges as the solution is a semiannual return.  The usual
  147. practice is to simply double that rate, and quote that as the
  148. yield to maturity.   If we arrived at a return of 5%, we would
  149. simply double that and say the yield to maturity was 10%.  A more
  150. precise way of stating the return would be 10% compounded
  151. semiannually, or to convert that rate into an effective annually
  152. compounded return of 10.25%.  Nevertheless, 10% is  the way
  153. yields to maturity are quoted.
  154.  
  155. Another frequently ignored factor is the implicit assumption that
  156. all cash flows (the periodic interest payments) are reinvested
  157. when received at the calculated yield.  The mathematics of
  158. present value require this.   For example, if you decided to take
  159. the interest payments as income then your realized return over
  160. the time to maturity will be less than the yield to maturity you
  161. determined.
  162.  
  163. In addition, we are presuming that interest rates do not change
  164. over the period to maturity.  If interest rates do change, our
  165. realized rate of return will be different than our estimated
  166. yield to maturity.  If interest rates increase and you continue
  167. to reinvest the interest payments you have received, your
  168. realized return will be greater than the yield to maturity.  You
  169. must remember that the yield is an estimate of future returns --
  170. if you hold the bond to maturity and your market opportunities do
  171. not change.  Changing market conditions and interest rates will
  172. change your returns over time.  For this reason, some people
  173. refer to yield to maturity as a promised yield or expected yield.
  174.  
  175. Approximating the Yield to Maturity
  176.  
  177. Estimating the yield to maturity involves approximating the
  178. average annual cash flows and dividing that by an average annual
  179. investment over the period to maturity.  Determining the average
  180. annual cash flows is straightforward.  We simply calculate the
  181. annual amount of interest by multiplying the annual coupon rate
  182. by the face amount.
  183.  
  184. To estimate the average change in value of the bond until
  185. maturity we subtract the current market value from the face
  186. amount and divide by the number of years to maturity.  This gives
  187. the average annual increase in value if the bond is currently
  188. selling at a discount from face value.  If the bond is selling at
  189. a premium, we get the average annual decrease in value.
  190.  
  191. It is in the estimation of the price changes that the greatest
  192. degree of approximation occurs.  We are assuming that the price
  193. changes by the same amount each year.  Even if interest rates
  194. remain unchanged, the value of the bond will increase faster, the
  195. closer you get to maturity.  This approximation gives greater
  196. weight to earlier price changes than is actually the case.  When
  197. we calculate the average value of the bond, we will adjust for
  198. this.
  199.  
  200. The denominator of this equation is simply our average investment
  201. in the bond, or its average value between the time we purchase it
  202. and maturity.  Our first inclination would be to simply add the
  203. current price and face amount together and divide by two.  But,
  204. since the price change is weighted more heavily toward earlier
  205. changes, we will assign a weight greater than 50% to the current
  206. value.  On the basis of a number of simulations, analysts have
  207. discovered that a 60% weight for the current value and a 40%
  208. weight for the face amount is the best approximation.
  209.  
  210.                cF + (F - P)/T
  211.     AYTM  =  -----------------
  212.               (0.6)P + (0.4)F
  213.  
  214.     Where:  c is the annual coupon rate,
  215.  
  216.             F is the face amount of the bond,
  217.  
  218.             P is the current market price of the bond, and
  219.  
  220.             T is the number of years to maturity.
  221.  
  222. Applying this formula to the IBM bond mentioned earlier gives an
  223. approximate yield to maturity of:
  224.  
  225.               (0.1025)($1,000) + ($1,000 - $1,050)/7
  226.     AYTM  =  ----------------------------------------
  227.                   (0.60)($1,050) + (0.40)($1,000)
  228.  
  229.                $102.50 - $7.14
  230.           =  -------------------
  231.               $630.00 + $400.00
  232.  
  233.                 $95.36
  234.           =  -----------  =  0.09258  or  9.258%
  235.               $1,030.00
  236.  
  237. For those of you who are waiting with anticipation, the actual
  238. yield to maturity is 9.264%.  The approximation gives us a very
  239. reasonable guess to use as an input into the @IRR function.  The
  240. only remaining task is to set up a range with the cash flows to
  241. be evaluated.
  242.  
  243. You may wonder why we should continue if the approximation we
  244. derived is so close to the actual yield.  There are several
  245. reasons.  First, the approximation will vary as the current bond
  246. price varies.  The greater the difference between the current
  247. price and the face amount, the greater the error.  For example, a
  248. deep discount bond selling at 52 ($520.00), paying an 11.25%
  249. coupon and maturing in 20 years has an actual yield to maturity
  250. of 21.95%, yet the approximate yield is only 19.17%.  This is
  251. simply not an acceptable figure with which to plan investment
  252. decisions.
  253.  
  254. Second, by setting up a table to determine the actual yield to
  255. maturity, we establish numbers for examining changes  in our base
  256. assumptions about current interest rates and possible changes. 
  257. Since the yield to maturity is based on an assumption that market
  258. interest rates do not change, an investor will be very interested
  259. in determining the effects of potential changes on the realized
  260. rate of return.
  261.  
  262. The rest of this article deals with how the Bondirr spreadsheet
  263. was setup to determine the yield to maturity.  The necessary
  264. formulas appear at the end of the article.
  265.  
  266. Setting Up the Data Inputs
  267.  
  268. By entering exact dates, we can evaluate yield in between the
  269. regular semiannual interest payment dates.  1-2-3's date functions
  270. take care of tracking the number of days until the next interest
  271. payment.  You can set any format you wish; we use dates that are
  272. formatted in Lotus' first date format, with day, month and year.
  273.  
  274.                           Figure 1
  275.                         Input Data Items
  276.  
  277.            A        B              C   D     E     F
  278. 1            Data Input Area
  279. 2                                  Month    Day  Year
  280. 3     Current Date..........           10    11  1988
  281. 4     Next Interest Date....           10    15  1988
  282. 6     Maturity Date.........           10    15  1995
  283. 7  
  284. 8     Coupon Rate...........         10.25%
  285. 9     Market Price..........     $1,050.00
  286. 10    Face Value............     $1,000.00    
  287. 11
  288. 12  
  289. 13    Accrued Interest:             $50.12
  290. 14    Approximate YTM:               9.258%
  291. 15
  292. 16
  293. 17    Test YTM.............          9.264%
  294. 18    Value of Cash Flows:           $0.00  
  295. 19    Internal Rate of Return:       8.422%
  296.  
  297.  
  298. Because the bond may be purchased between interest payment dates,
  299. we must account for accrued interest.  Since the purchaser of the
  300. bond will receive the full semiannual interest payment on the
  301. next payment date, he or she must pay to the seller the interest
  302. that has accrued since the last payment.  We determine this
  303. amount by multiplying the semiannual coupon by the proportion of
  304. time that passed since the last payment date.  This is calculated
  305. by the formula in cell D13:
  306.  
  307.     D14:  +$D$8/2*$D$10*((182.625-@DATE($F$4-1900,$D$4,$E$4)+
  308.           @DATE($F$3-1900,$D$3,$E$3))/182.625)
  309.  
  310. The table for determining the cash flows and their present values
  311. is placed one screen to the right of the data input area.  The
  312. date function takes the date information from the input area and
  313. sets up the column of dates.  The first two entries, in rows 6
  314. and 7, simply use the input data.  The remaining rows use a
  315. formula that adds six months (1/2 of an average year, which is
  316. 365.25 days) to the preceding date.  This formula may result in a
  317. case or two of dates that are off by a day; the impact on the
  318. calculations is negligible.
  319.  
  320. The formulas are copied down 60 rows to create enough space for a
  321. bond with a 30-year maturity.  This will suffice for most bonds. 
  322. If you wish to evaluate bonds with a longer maturity, simply copy
  323. the formula down more rows.
  324.  
  325. Finally, to determine the actual cash flows and their present
  326. values, the following formulas are entered into cells J6 through
  327. K7, respectively.
  328.  
  329.     J6: -$D$9-$D$13 
  330.     K6: +$J$6 
  331.     J7: +$D$8*$D$10/2 
  332.     K7: +$J7/((1+$D$17/2)^((I7-$I$6)/182.625)) 
  333.  
  334. The dollar signs ($) are entered as indicated so that the
  335. original data is referenced when the formulas were copied down
  336. the number of rows until maturity.  Remember that the last
  337. payment includes the repayment of principal, so the last formula
  338. is given below.  Where this formula appears depends on the
  339. maturity of the bond.  For the IBM bond, this is in row 21.
  340.  
  341.     J20: +$D$8*$D$10/2+$D$10
  342.  
  343. Determining the Yield to Maturity
  344.  
  345. To let you see how the process works, enter the number you
  346. determined as the approximate yield to maturity from cell D14
  347. into cell D17.  If the value of the cash flows shown in cell D18
  348. is positive, enter a larger yield.  If the value in cell D18 is
  349. negative, use a smaller number.  Continue in this fashion until
  350. you get a value that is very close to zero.  The actual number
  351. for the yield to maturity in D18 is 0.09264.  It would be
  352. difficult to get much closer to zero than the value shown.  The
  353. formula in cell D18 is simply sum of the present values of the
  354. cash flows.
  355.  
  356. Be sure that the range of the @SUM function includes your entire
  357. range of discounted cash flows.  We have used the entire 30 year
  358. range, so the formula does not have to be changed every time we
  359. change maturity.  Empty cells do not affect the formula.  You
  360. could also use the @IRR function to give you the answer, as we
  361. have programmed in cell D19.
  362.  
  363. We used the approximate yield to maturity for our initial guess
  364. of the value.  Since the cash flows are received every six
  365. months, we follow the usual convention for simply multiplying the
  366. rate by two for the annual return.  This formula will give us a
  367. significantly different rate when the purchase date is shortly
  368. before the next interest payment date.  If the purchase is on or
  369. shortly after an interest date, the formula works fairly well. 
  370. The reason is simply the assumption that the cash inflows and
  371. outflow occur at equally spaced time intervals.
  372.  
  373. (c) Copyright 1988 by the
  374. American Association of Individual Investors