mathématiques complémentaires (terminale) · Chapitre 3 · Exercice de TD
Problème — Intérêts composés, capitalisation continue, pouvoir d'achat
La fonction logarithme népérien · niveau 3 (difficile)
Énoncé
Problème — Intérêts composés, capitalisation continue, pouvoir d'achat.
- Un capital est placé à par an, intérêts composés. Au bout de combien d'années a-t-il doublé ? Comparer avec la règle des .
- Un livret annonce « nominal, capitalisé mensuellement » : les intérêts sont versés douze fois par an, au taux à chaque fois. Calculer le taux annuel effectif, et le comparer aux capitalisations trimestrielle et quotidienne.
- Le tableau des valeurs de suggère une limite. L'identifier, et en déduire le taux effectif d'une capitalisation continue.
- Quel taux continu donne exactement effectif par an ?
- Le capital rapporte par an, mais l'inflation est de . Au bout de combien d'années le pouvoir d'achat a-t-il doublé ?
Corrigé
- Résolution : , et , donc
d'où ans. Vérification : et . La règle des annonce : c'est une très bonne estimation de tête.
- Le taux effectif vérifie :
Plus on capitalise souvent, plus le taux effectif dépasse le taux nominal — mais de moins en moins.
- Résolution : prenons le logarithme, ce qui fait descendre l'exposant :
Quand grandit, se rapproche de ; or n'est autre que le taux d'accroissement de entre et , qui se rapproche du nombre dérivé . Le logarithme du placement tend donc vers , et le placement lui-même vers : le taux effectif en capitalisation continue vaut environ , et il ne peut pas être dépassé.
- Résolution : , soit . Le taux continu équivalent est toujours inférieur au taux effectif — c'est encore .
- Résolution : le pouvoir d'achat est multiplié chaque année par . Doubler exige
grâce à . Il faut donc ans, contre en euros courants : deux points d'inflation doublent le temps d'attente.
from math import log, ceil
def annees_pour_doubler(taux):
# Nombre entier d'annees necessaires pour doubler un capital
# place au taux annuel `taux` (0.04 pour 4 %), interets composes.
return ceil(log(2) / log(1 + taux))
def regle_des_70(taux):
return 70 / (100 * taux)
for t in (0.02, 0.035, 0.04, 0.07):
print(t, annees_pour_doubler(t), round(regle_des_70(t), 1))
# 0.02 36 35.0 -> exact 35,003 : la regle passe d'un cheveu
# 0.035 21 20.0
# 0.04 18 17.5
# 0.07 11 10.0 -> la regle se degrade quand le taux grandit
Le logarithme aura servi ici à une seule chose, toujours la même : faire descendre l'exposant. Que l'exposant soit un nombre d'années, un nombre de prises, un âge en millénaires ou une magnitude, la manœuvre est identique — et c'est bien pour cela que Napier l'a inventée.
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