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2 | The mathematics of retirement planning | |||||||||||||||||||||||||||
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4 | Step 1: Capital accumulation | Step 2: Retirement | Step 3: Piecing 1 & 2 together | |||||||||||||||||||||||||
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6 | Assumption 1.1: Worker lives with average real income 'Y' until retiring in 't1' months; | Assumption 2.1: Worker monthly redeems a real fixed amount 'A' from a given amount saved for 't2' periods; | Now, we are going to join steps 1 and 2 equating 'S = P'. | |||||||||||||||||||||||||
7 | Assumption 1.2: During the working period, you save amount 's', fraction of your income, every month; | Assumption 2.2: The remaining unredeemed capital will continue to yield the same return 'r' until fully consumed; | Note that we were careful to represent 'S' & 'P' as $ amounts | |||||||||||||||||||||||||
8 | Assumption 1.3: Your savings are fully invested in fixed income assets with a real monthly return 'r' | Assumption 2.3: Savings will be fully consumed at a gradual rate by a certain life expectancy. | of the same period, which is the month when retirement begins. | |||||||||||||||||||||||||
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10 | Defining S as the accumulated future value of savings after interest on the investment. Then S is: | Let's think about the saver's counterparty. This bank/financial institution | ||||||||||||||||||||||||||
11 | will have a debt to repay to such a worker/family whose present value P is: | |||||||||||||||||||||||||||
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14 | Let us simplify this algebra: | |||||||||||||||||||||||||||
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17 | S is a finite geometric series (GS) of ratio (1+r). The sum of the n terms can be represented as: | |||||||||||||||||||||||||||
18 | Again, we have a case of a GS. But this time its ratio is 1/(1+r). Applying the SGS formula again we have: | |||||||||||||||||||||||||||
19 | Where 'a1' is the first term of the GS, | Math derivation here | In a final step, we can make some useful definitions using | |||||||||||||||||||||||||
20 | 'q' is its ratio and 'n' is the qty of terms | 'A' and 's' as shares worker/household real incomes: | ||||||||||||||||||||||||||
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22 | We can then substitute the terms of the generic SGS into our capital accumulation formula | |||||||||||||||||||||||||||
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26 | Once again, we can simplify our equation as follows: | So our final financial planning equation for retirement is: | ||||||||||||||||||||||||||
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28 | We can finally simplify the equation as follows: | |||||||||||||||||||||||||||
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31 | So that 'α' is the retiree/family income as a fraction of their real average income | |||||||||||||||||||||||||||
32 | and 'β' the share of average real income saved during the period of capital accumulation. | |||||||||||||||||||||||||||
33 | If we want to find out the value of the amortization installments of this debt, we can solve for A: | |||||||||||||||||||||||||||
34 | As in practice the real interest rate 'r' varies over time and each worker/family | |||||||||||||||||||||||||||
35 | Debt amortization equation. Alternatively, we can | start their savings phase at different ages for different retirement goals, it is | ||||||||||||||||||||||||||
36 | think of 'A' as the value of a pension benefit to be | reasonable to consider different parameters 'r', 't1', 't2' and 'β' in order to find | ||||||||||||||||||||||||||
37 | consumed from savings 'P' | reliable intervals for the retirement replacement rate of income 'α' | ||||||||||||||||||||||||||
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