Adloun

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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