Math CST, secondaire 5 à Montréal • Mathématiques financières
Exercices corrigés : les mathématiques financières (math CST, secondaire 5)
Voici une série d'exercices corrigés de mathématique CST de cinquième secondaire sur les mathématiques financières, calibrés sur le niveau réel des évaluations. C'est le chapitre du programme qui sert le plus longtemps après l'école, et celui où une seule confusion, le taux nominal pris pour le taux réellement payé, coûte à la fois des points et de l'argent.
L'exercice 0.1 ouvre la série par dix calculs directs de mathématiques financières, comme dans les listes des manuels : intérêt simple, valeur finale à intérêt composé avec une capitalisation annuelle, semestrielle ou mensuelle, intérêts gagnés, valeur actuelle par actualisation, dépréciation à taux fixe, durée retrouvée par les logarithmes dans (1,05)n=1,5 et taux effectif annuel d'un taux nominal capitalisé mensuellement, chacun avec une valeur à trouver et vérifiée en direct.
Faites chaque exercice au complet avant d'ouvrir la correction : c'est en cherchant qu'on apprend, pas en lisant la solution.
Série autocorrigéeTape tes réponses et vérifie-les question par question : la page te dit juste ou faux avant d'ouvrir la correction. Avec un compte, chaque bonne réponse du premier coup rapporte des points, et tes réponses justes restent remplies quand tu reviens.
•Intérêt SIMPLE : les intérêts se calculent toujours sur le capital de départ. I=Cit et VF=C(1+it), ce qui donne une droite.
•Intérêt COMPOSÉ : les intérêts s'ajoutent au capital et rapportent à leur tour. VF=C(1+i)n, ce qui donne une courbe. Le temps est dans l'EXPOSANT.
•Le taux périodique i est le taux nominal annuel divisé par le nombre de périodes dans l'année, et n est ce même nombre multiplié par la durée en années. Les deux changent toujours ensemble.
•ACTUALISER, c'est diviser par (1+i)n pour ramener un montant futur à aujourd'hui : C=VF(1+i)−n. Deux montants ne se comparent qu'à la même date.
•Le TAUX EFFECTIF ANNUEL est le taux qui, appliqué une seule fois par année, donne le même résultat : (1+i)m−1 pour m périodes par année. C'est le seul critère qui départage deux offres.
•Quand la DURÉE est l'inconnue, on isole la puissance puis on prend le logarithme : n=log(1+i)log(VF/C). La base du logarithme n'a aucune importance.
Calculs : les montants, les durées et les taux à calculer
Exercice 0.1 : Calculer une valeur future, une valeur actuelle ou une durée : dix calculs directs
Pour chaque ligne, calculez le montant, la durée ou le taux demandé : les montants au cent près, la durée en années au centième, le taux en pour cent au centième. Un taux nominal est annuel ; « capitalisé semestriellement » veut dire deux périodes par année, « trimestriellement » quatre, « mensuellement » douze.
Le même geste pour les dix lignes : traduire l'énoncé en taux périodique i et en nombre de périodes n, puis choisir la formule. Intérêt simple, I=Cit ; intérêt composé, VF=C(1+i)n ; actualisation, C=(1+i)nVF ; dépréciation, le même modèle avec le facteur 1−i. Quand la durée est l'inconnue, on isole la puissance, puis on prend le logarithme.
a) Les intérêts de 1500 dollars placés 3 ans à intérêt simple, au taux de 4% par année.
b) La valeur finale de 2500 dollars placés 6 ans à 3,5% composé annuellement.
c) La valeur finale de 4000 dollars placés 5 ans à 6% capitalisé semestriellement.
d) La valeur finale de 1200 dollars placés 2 ans à 4,8% capitalisé mensuellement.
e) Les intérêts gagnés par 5000 dollars placés 4 ans à 7% composé annuellement.
f) La valeur actuelle de 10000 dollars disponibles dans 7 ans, à 4% composé annuellement.
g) La valeur actuelle de 6000 dollars disponibles dans 3 ans, à 6% capitalisé trimestriellement.
h) La valeur, après 3 ans, d'un ordinateur de 1800 dollars qui se déprécie de 25% par année.
i) Le nombre d'années nécessaires pour que 2000 dollars placés à 5% composé annuellement atteignent 3000 dollars.
j) Le taux effectif annuel d'un taux nominal de 9% capitalisé mensuellement.
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Réponses
a)I=1500×0,04×3=180 dollars
b)VF=2500(1,035)6≈3073,14 dollars
c)VF=4000(1,03)10≈5375,67 dollars
d)VF=1200(1,004)24≈1320,66 dollars
e)I=5000((1,07)4−1)≈1553,98 dollars
f)C=(1,04)710000≈7599,18 dollars
g)C=(1,015)126000≈5018,32 dollars
h)V=1800(0,75)3≈759,38 dollars
i)n=log1,05log1,5≈8,31 années
j)(1,0075)12−1≈9,38%
Le geste qui décide de tout se fait AVANT la formule : écrire i et n. Le taux nominal se divise par le nombre de périodes dans l'année, la durée se multiplie par ce même nombre, et les deux changent toujours ensemble.
a)
Intérêt simple : I=Cit=1500×0,04×3=180 dollars. Les intérêts ne rapportent rien à leur tour : 60 dollars chaque année, trois fois.
b)
i=0,035 et n=6 : VF=2500×(1,035)6≈2500×1,229255≈3073,14 dollars. Piège : écrire (1,35)6, alors que 3,5% s'écrit 0,035.
c)
i=20,06=0,03 et n=5×2=10 : VF=4000×(1,03)10≈4000×1,343916≈5375,67 dollars. Piège : diviser le taux sans doubler le nombre de périodes, ce qui donne 4000×(1,03)5≈4637,10 dollars.
d)
i=120,048=0,004 et n=2×12=24 : VF=1200×(1,004)24≈1200×1,100548≈1320,66 dollars.
e)
VF=5000×(1,07)4=5000×1,310796≈6553,98 dollars, donc les intérêts valent 6553,98−5000=1553,98 dollars. Piège : répondre la valeur finale au lieu des intérêts, ou calculer 5000×0,07×4=1400 dollars, qui est l'intérêt simple.
f)
On actualise : C=(1,04)710000≈1,31593210000≈7599,18 dollars. La valeur actuelle est plus petite que le montant futur, comme il se doit.
g)
i=40,06=0,015 et n=3×4=12 : C=(1,015)126000≈1,1956186000≈5018,32 dollars. Piège : multiplier par (1,015)12 au lieu de diviser, ce qui avance dans le temps au lieu de reculer.
h)
Perdre 25%, c'est garder 75% : V=1800×(0,75)3=1800×0,421875=759,375≈759,38 dollars. Piège : retirer 3×25%=75% de la valeur neuve et trouver 450 dollars ; les pourcentages successifs se multiplient, ils ne s'additionnent pas.
i)
On isole d'abord la puissance : 2000×(1,05)n=3000 donne (1,05)n=1,5, puis n=log1,05log1,5≈0,0211890,176091≈8,31 années. Contrôle : 2000×(1,05)8≈2954,91 et 2000×(1,05)9≈3102,66 dollars encadrent bien 3000 dollars. Piège : prendre le logarithme de 3000 sans avoir divisé par 2000.
j)
Le taux mensuel vaut 120,09=0,0075, appliqué 12 fois en une année : (1,0075)12−1≈1,093807−1=0,093807, soit un taux effectif annuel d'environ 9,38%. Piège : répondre 9%, le taux nominal ; le taux effectif est toujours un peu plus grand dès que la capitalisation est plus fréquente qu'annuelle.
Contrôle : une valeur finale dépasse le capital, une valeur actuelle et une valeur dépréciée lui sont inférieures ; une durée trouvée par logarithme s'encadre entre deux puissances entières, comme en i) ; et une valeur actuelle recapitalisée redonne le montant futur, 7599,18×(1,04)7≈10000 dollars.
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Partie A : les bases (/50)
Exercice 1 : Intérêt simple et intérêt composé sur le même placement
On place 2000 dollars pendant 5 ans au taux annuel de 6%. Le graphique compare les deux façons de calculer les intérêts : la droite correspond à l'intérêt simple, la courbe à l'intérêt composé annuellement.
a) Calculez les intérêts et la valeur finale du placement à intérêt simple.
b) Calculez la valeur finale du placement à intérêt composé annuellement.
c) Quel est l'écart entre les deux, et d'où vient-il exactement ?
d) Sur le graphique, pourquoi la droite et la courbe partent-elles du même point alors qu'elles s'écartent ensuite ?
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Réponses
a)I=600 dollars, valeur finale 2600 dollars
b)2000×(1,06)5≈2676,45 dollars
c)76,45 dollars, venus des intérêts qui ont rapporté des intérêts
d)À t=0 aucun intérêt n'est versé ; ensuite la droite monte de 120 par an, la courbe est multipliée par 1,06
a)
À intérêt simple, les intérêts se calculent chaque année sur le CAPITAL DE DÉPART seulement, jamais sur les intérêts déjà versés. On a donc I=C×i×t=2000×0,06×5=600 dollars, et la valeur finale vaut 2000+600=2600 dollars. On peut aussi écrire directement VF=C(1+it)=2000×(1+0,30)=2600 dollars. Chaque année rapporte exactement 120 dollars, ce qui explique que le graphique montre une DROITE : un accroissement constant d'une année à l'autre est la signature d'une fonction affine.
b)
À intérêt composé, les intérêts d'une année s'ajoutent au capital et rapportent à leur tour l'année suivante. On multiplie donc le capital par 1,06 à chaque année, ce qui donne VF=C(1+i)n=2000×(1,06)5. On calcule (1,06)5≈1,338226, d'où VF≈2676,45 dollars. Le temps est ici dans l'EXPOSANT, pas dans un facteur : c'est toute la différence avec la formule précédente, et c'est ce qui donne une courbe au lieu d'une droite.
c)
L'écart vaut 2676,45−2600=76,45 dollars. Il ne vient pas du capital, identique dans les deux cas, mais uniquement des intérêts qui ont rapporté des intérêts. Détaillons la première année : les deux placements rapportent 120 dollars. La deuxième année, l'intérêt simple rapporte encore 120 dollars sur les 2000 de départ, alors que l'intérêt composé rapporte 6% de 2120, soit 127,20 dollars. Les 7,20 dollars de différence sont les intérêts produits par les intérêts de la première année, et ce petit supplément grossit chaque année.
d)
À t=0, aucun intérêt n'a encore été versé : les deux placements valent le capital de départ, 2000 dollars, donc les deux graphiques passent par le même point. Ils s'écartent ensuite parce que leurs taux de croissance ne sont pas de même nature : la droite monte de 120 dollars par année, toujours la même quantité, alors que la courbe est multipliée par 1,06 chaque année, donc sa hausse annuelle grandit avec le capital accumulé. Sur 5 ans l'écart reste modeste ; sur 30 ans il deviendrait spectaculaire, et c'est pourquoi la question de la durée est toujours décisive en mathématiques financières.
Exercice 2 : Les lois des exposants et des logarithmes en contexte financier
Les calculs financiers ne demandent que deux outils : les lois des exposants pour avancer dans le temps, et les logarithmes pour retrouver une durée cachée dans un exposant.
a) Un capital est placé 4 ans à intérêt composé au taux périodique 5%, puis 8 ans de plus au même taux. Écrivez le facteur total sous la forme d'une seule puissance, puis calculez-le au dix-millième.
b) Simplifiez (1,03)8(1,03)20 et donnez sa valeur au dix-millième. Que représente ce quotient ?
c) Résolvez (1,05)n=2 en isolant n à l'aide des logarithmes.
d) Justifiez l'égalité log(C(1+i)n)=logC+nlog(1+i) et dites à quoi elle sert.
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Réponses
a)(1,05)4+8=(1,05)12≈1,7959
b)(1,03)20−8=(1,03)12≈1,4258, le facteur de croissance entre la 8e et la 20e période
c)n=log(1,05)log2≈14,21 périodes
d)Logarithme d'un produit puis d'une puissance ; elle fait descendre n de l'exposant
a)
Placer 4 ans puis 8 ans de plus, c'est multiplier par (1,05)4 puis par (1,05)8. La loi du produit de puissances de même base donne (1,05)4×(1,05)8=(1,05)4+8=(1,05)12, dont la valeur est environ 1,7959. On additionne les exposants et on ne les multiplie surtout pas : 12 périodes de placement, pas 32. Le capital est donc multiplié par environ 1,7959, soit une hausse de près de 80%.
b)
La loi du quotient donne (1,03)8(1,03)20=(1,03)20−8=(1,03)12≈1,4258. Ce quotient représente le facteur de croissance entre la 8e et la 20e période, c'est-à-dire ce que le capital gagne pendant les 12 périodes qui les séparent. C'est la lecture utile de la soustraction des exposants : elle isole un intervalle de temps à l'intérieur d'un placement plus long.
c)
L'inconnue est dans l'exposant, donc on prend le logarithme des deux membres : log((1,05)n)=log2, ce qui donne nlog(1,05)=log2, puis n=log(1,05)log2≈0,0211890,301030≈14,21. Il faut donc environ 14,21 périodes pour doubler le capital. La base du logarithme n'a aucune importance ici puisqu'elle apparaît au numérateur et au dénominateur : le résultat est le même avec log ou avec ln.
d)
Le logarithme d'un produit est la somme des logarithmes, donc log(C(1+i)n)=logC+log((1+i)n) ; et le logarithme d'une puissance fait descendre l'exposant en facteur, d'où log((1+i)n)=nlog(1+i). En rassemblant, on obtient l'égalité demandée. Elle sert exactement à une chose, et c'est la question la plus fréquente du chapitre : quand la durée n est l'inconnue, cette égalité la fait descendre de l'exposant vers un simple facteur, où elle s'isole par une division.
Exercice 3 : La fréquence de capitalisation
Une banque annonce un taux nominal de 8% par année sur un dépôt de 10000 dollars laissé 3 ans. Le taux nominal se partage entre les périodes : capitaliser semestriellement, c'est appliquer 4% deux fois par année.
a) Donnez le taux périodique et le nombre de périodes pour une capitalisation annuelle, semestrielle, trimestrielle, puis mensuelle.
b) Calculez la valeur finale dans chacun de ces quatre cas, au cent près.
c) Le taux effectif annuel est le taux qui, appliqué une seule fois par année, donnerait le même résultat. Calculez-le pour la capitalisation mensuelle.
d) Que gagne-t-on à passer de la capitalisation annuelle à la capitalisation mensuelle ? Le gain est-il proportionnel au nombre de périodes ?
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Réponses
a)Annuelle 8% et 3 ; semestrielle 4% et 6 ; trimestrielle 2% et 12 ; mensuelle 0,6667% et 36
d)105,25 dollars de gain, non proportionnel : les gains successifs diminuent et plafonnent
a)
Le taux périodique est le taux nominal divisé par le nombre de périodes dans l'année, et le nombre de périodes est ce même nombre multiplié par la durée en années. Capitalisation annuelle : i=0,08 et n=3. Semestrielle : i=0,04 et n=6. Trimestrielle : i=0,02 et n=12. Mensuelle : i=120,08≈0,006667 et n=36. L'erreur classique consiste à diviser le taux sans multiplier le nombre de périodes, ou l'inverse : les deux vont toujours ensemble.
b)
On applique VF=C(1+i)n à chaque ligne. Annuelle : 10000×(1,08)3≈12597,12 dollars. Semestrielle : 10000×(1,04)6≈12653,19 dollars. Trimestrielle : 10000×(1,02)12≈12682,42 dollars. Mensuelle : 10000×(1,006667)36≈12702,37 dollars. Les quatre montants augmentent, ce qui est logique : plus on capitalise souvent, plus tôt les intérêts commencent à rapporter à leur tour.
c)
Le taux effectif annuel se lit sur une seule année. En capitalisation mensuelle, une année vaut 12 périodes, donc le capital est multiplié par (1,006667)12≈1,0830. Le taux effectif annuel vaut donc environ 8,30%, contre un taux nominal annoncé de 8%. C'est le seul taux qui permette de comparer deux offres entre elles, et c'est aussi celui que la publicité ne met jamais en avant lorsqu'il s'agit d'un emprunt.
d)
On gagne 12702,37−12597,12=105,25 dollars sur trois ans, ce qui est réel mais modeste au regard du passage de 3 à 36 périodes. Le gain n'est donc pas du tout proportionnel : passer de 1 à 2 capitalisations par année rapporte déjà 56,07 dollars, alors que passer de 2 à 12 n'en rapporte que 49,18 de plus. Les gains successifs diminuent et le résultat plafonne, aussi souvent qu'on capitalise. C'est pourquoi la fréquence de capitalisation change moins de choses que le taux lui-même ou que la durée du placement.
Exercice 4 : L'actualisation : ramener un montant futur à aujourd'hui
Capitaliser, c'est avancer dans le temps en multipliant par (1+i)n. Actualiser, c'est faire l'inverse : ramener un montant futur à sa valeur d'aujourd'hui, en divisant par ce même facteur.
a) Quelle somme faut-il placer aujourd'hui à 5% composé annuellement pour disposer de 8000 dollars dans 6 ans ?
b) Une personne peut recevoir 4200 dollars aujourd'hui ou 5000 dollars dans 3 ans. Au taux de 5% composé annuellement, que doit-elle choisir ? Répondez en actualisant.
c) Reprenez la question b) en capitalisant plutôt qu'en actualisant. Trouvez-vous la même réponse ?
d) Pourquoi ne peut-on jamais comparer directement deux montants situés à des dates différentes ?
c)4200×(1,05)3≈4862,03<5000 : même décision, écart de 137,97 dollars
d)Un montant n'a de valeur qu'à une date : il faut tout ramener à une date de référence
a)
On cherche le capital C tel que C×(1,05)6=8000, donc C=(1,05)68000=8000×(1,05)−6. Comme (1,05)6≈1,340096, on obtient C≈5969,72 dollars. La vérification est immédiate et il faut la faire : 5969,72×(1,05)6≈8000 dollars. Cette somme s'appelle la valeur actuelle des 8000 dollars, et elle est toujours PLUS PETITE que le montant futur, puisque le placement travaille entre les deux dates.
b)
On ramène les 5000 dollars futurs à aujourd'hui : leur valeur actuelle vaut (1,05)35000=1,1576255000≈4319,19 dollars. On compare alors deux montants pris à la même date, aujourd'hui : 4319,19 dollars contre 4200 dollars. Il vaut donc mieux attendre trois ans et recevoir les 5000 dollars ; l'avantage est d'environ 119,19 dollars en valeur d'aujourd'hui.
c)
On peut aussi tout amener dans trois ans. Les 4200 dollars reçus aujourd'hui et placés à 5% vaudraient 4200×(1,05)3=4200×1,157625≈4862,03 dollars, à comparer aux 5000 dollars de l'autre option. La conclusion est la même, recevoir 5000 dollars dans trois ans reste préférable, et l'écart vaut cette fois 137,97 dollars, exprimés en dollars de l'année 3. Les deux méthodes donnent forcément la même DÉCISION, jamais le même écart chiffré : un écart n'a de sens que si l'on précise à quelle date il est mesuré.
d)
Parce qu'un dollar disponible aujourd'hui peut être placé et vaudra davantage demain : la valeur d'un montant dépend de sa date au même titre que de son nombre. Comparer 4200 dollars d'aujourd'hui à 5000 dollars dans trois ans sans rien faire reviendrait à comparer deux longueurs mesurées avec des unités différentes. La règle du chapitre est donc de choisir une date de référence, d'y ramener TOUS les montants par capitalisation ou par actualisation, puis seulement à ce moment de les comparer.
Exercice 5 : Retrouver une durée avec les logarithmes
Un capital de 3000 dollars est placé au taux de 4,5% composé annuellement. La courbe ci-dessous donne sa valeur au fil des années.
a) Écrivez l'équation qui traduit « le capital a doublé », puis résolvez-la.
b) Vérifiez votre réponse en calculant la valeur du placement après 15 ans, puis après 16 ans.
c) Après combien d'années le placement atteint-il 5000 dollars ?
d) La règle du 72 affirme qu'un capital double en r72 années, où r est le taux en pourcentage. Que donne-t-elle ici, et que vaut-elle ?
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Réponses
a)(1,045)n=2, donc n≈15,75 années
b)V(15)≈5805,85 et V(16)≈6067,11 : il faut la 16e année complète
c)n=log(1,045)log(5/3)≈11,61 années
d)4,572=16 contre 15,75 : bonne estimation de tête, jamais une réponse d'examen
a)
Doubler, c'est atteindre 6000 dollars, donc l'équation est 3000×(1,045)n=6000, qui se simplifie en (1,045)n=2. Le capital de départ disparaît, ce qui est un résultat important : le temps de doublement ne dépend PAS de la somme placée, seulement du taux. On prend le logarithme des deux membres, nlog(1,045)=log2, d'où n=log(1,045)log2≈15,75 années.
b)
Après 15 ans, le placement vaut 3000×(1,045)15≈5805,85 dollars, donc il n'a pas encore doublé. Après 16 ans, il vaut 3000×(1,045)16≈6067,11 dollars, donc il a dépassé le double. Le résultat 15,75 est bien encadré par ces deux valeurs. En pratique, comme les intérêts ne sont versés qu'à la fin de chaque année, il faut attendre la 16e année complète : une réponse purement algébrique doit toujours être relue avec le contexte.
c)
On résout 3000×(1,045)n=5000, soit (1,045)n=35≈1,6667. Le logarithme donne n=log(1,045)log(5/3)≈11,61 années. Ici le capital de départ ne disparaît pas, puisque l'objectif n'est plus exprimé comme un multiple choisi mais comme un montant fixe : il faut donc bien commencer par isoler la puissance en divisant par 3000.
d)
La règle du 72 donne 4,572=16 années, contre 15,75 pour le calcul exact : l'écart est de trois mois sur seize ans, ce qui en fait une excellente estimation de tête. Elle reste une approximation, valable pour des taux de quelques pour cent seulement, et elle se dégrade nettement au-delà de 15%. On s'en sert pour vérifier l'ordre de grandeur d'un résultat obtenu par logarithme, jamais pour remplacer le calcul dans une réponse d'examen.
Partie B : problèmes et raisonnement (/50)
Exercice 6 : Comparer deux offres : le taux nominal ne suffit pas
Deux institutions proposent de placer 20000 dollars pendant 4 ans. Leurs conditions sont résumées dans le tableau.
Offre
Taux nominal annuel
Capitalisation
A
5,8 %
mensuelle
B
5,95 %
annuelle
a) Sans calculer, quelle offre semble la meilleure si l'on ne regarde que le taux annoncé ?
b) Calculez le taux effectif annuel de chacune des deux offres.
c) Calculez la valeur finale du placement dans les deux cas, au cent près, et concluez.
d) Quelle grandeur faut-il donc comparer pour départager deux offres, et pourquoi ?
Voir la correction
Réponses
a)L'offre B, qui annonce 5,95% contre 5,8%
b)A : 5,957%. B : 5,95%. Le classement s'inverse
c)A : 25208,30 dollars. B : 25201,93 dollars. A rapporte 6,37 dollars de plus
d)Les taux EFFECTIFS annuels ; sur un emprunt, on cherche le plus bas
a)
À la seule lecture des taux annoncés, l'offre B paraît meilleure : 5,95% est plus grand que 5,8%. C'est exactement la comparaison que la publicité invite à faire, et elle est incomplète parce que les deux taux ne décrivent pas la même chose : l'un s'applique douze fois par année, l'autre une seule fois.
b)
Offre A : le taux périodique vaut 120,058≈0,0048333, appliqué 12 fois par année, donc le facteur annuel vaut (1,0048333)12≈1,059567 et le taux effectif annuel environ 5,957%. Offre B : la capitalisation est annuelle, donc le taux effectif est le taux nominal lui-même, 5,95%. L'écart est mince, sept millièmes de pour cent, mais il change le classement : c'est l'offre A qui rapporte le plus.
c)
Offre A : 20000×(1,0048333)48≈25208,30 dollars. Offre B : 20000×(1,0595)4≈25201,93 dollars. L'offre A rapporte donc 6,37 dollars de plus sur quatre ans. Le classement annoncé par les taux effectifs est confirmé, et l'écart est bien celui d'un écart de taux de sept millièmes de pour cent : très faible, mais du bon côté.
d)
Il faut comparer les TAUX EFFECTIFS ANNUELS, jamais les taux nominaux. Un taux nominal n'a aucun sens tant qu'on ne dit pas à quelle fréquence il est appliqué : 6% capitalisé mensuellement et 6% capitalisé annuellement ne rapportent pas la même chose. Le taux effectif, lui, ramène toutes les offres à une convention commune, une seule application par année, ce qui les rend enfin comparables. Sur un emprunt, le raisonnement est identique et l'enjeu est inversé : c'est le taux effectif le plus BAS qu'il faut chercher.
Exercice 7 : La dépréciation : le même modèle, à l'envers
Une voiture achetée 32000 dollars perd 18% de sa valeur chaque année. La dépréciation se modélise exactement comme l'intérêt composé, avec un taux négatif.
a) Écrivez la fonction qui donne la valeur de la voiture après n années, puis calculez sa valeur après 5 ans.
b) Un acheteur affirme : « en cinq ans, elle aura perdu 90% de sa valeur. » A-t-il raison ?
c) Après combien d'années la voiture vaut-elle moins de 10000 dollars ?
d) Pourquoi une valeur qui baisse d'un pourcentage fixe chaque année n'atteint-elle jamais zéro ?
Voir la correction
Réponses
a)V(n)=32000(0,82)n, et V(5)≈11863,67 dollars
b)Non : il reste 37,07%, donc la perte est de 62,93%, pas 90%
c)n>5,86 : au cours de la sixième année
d)On retire une part de ce qui reste : le produit par 0,82 reste toujours positif
a)
Perdre 18%, c'est conserver 82%, donc la valeur est multipliée par 0,82 chaque année et la fonction est V(n)=32000×(0,82)n. Après 5 ans, V(5)=32000×(0,82)5. Comme (0,82)5≈0,370740, on obtient environ 11863,67 dollars. Le réflexe à prendre est de raisonner sur ce qui RESTE, 1−0,18=0,82, plutôt que sur ce qui part : c'est le facteur 0,82 qui s'élève à la puissance, jamais le 0,18.
b)
Non. La voiture vaut environ 11863,67 dollars sur les 32000 de départ, soit environ 37,07% de sa valeur initiale : elle a donc perdu environ 62,93%, et non 90%. L'acheteur a multiplié 18 par 5, ce qui reviendrait à retirer chaque année 18% de la valeur NEUVE. Or le pourcentage s'applique à la valeur de l'année en cours, qui diminue : la première année coûte 5760 dollars, la cinquième seulement 2605 dollars environ. Des pourcentages successifs ne s'additionnent jamais, ils se multiplient.
c)
On résout 32000×(0,82)n<10000, soit (0,82)n<0,3125. En passant au logarithme, nlog(0,82)<log(0,3125) ; mais log(0,82) est NÉGATIF, donc la division renverse le sens de l'inégalité et donne n>log(0,82)log(0,3125)≈5,86. La voiture passe donc sous les 10000 dollars au cours de la sixième année. L'inversion du sens de l'inégalité est le piège de la question : avec un taux de baisse, elle est systématique.
d)
Parce qu'à chaque année on retire une part de ce qui reste, jamais une somme fixe. La valeur est multipliée par 0,82, un nombre strictement positif : le produit d'un nombre positif par 0,82 reste positif, aussi souvent qu'on répète l'opération. La valeur se rapproche donc de zéro sans jamais l'atteindre, ce qui se voit sur la courbe, qui s'aplatit en restant au-dessus de l'axe. Dans la réalité c'est le marché qui tranche, la voiture finissant par valoir sa valeur de revente en pièces, mais le MODÈLE, lui, ne prévoit jamais une valeur nulle.
Exercice 8 : Cinq affirmations à corriger
Chacune des cinq affirmations suivantes est FAUSSE. Dites pourquoi et donnez l'énoncé correct.
1) « Un placement de 1000 dollars à 10% composé annuellement pendant 2 ans rapporte 200 dollars d'intérêts. »
2) « Un taux nominal de 6% capitalisé mensuellement signifie 6% par mois. »
3) « Recevoir 1000 dollars dans cinq ans, c'est la même chose que recevoir 1000 dollars aujourd'hui, puisque c'est le même montant. »
4) « Comme le capital est dans la formule C(1+i)n, le temps de doublement dépend de la somme placée. »
5) « Pour trouver la durée d'un placement, on divise le montant final par le montant initial. »
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Réponses
1)FAUX : c'est le calcul de l'intérêt SIMPLE ; en composé les intérêts valent 210 dollars
2)FAUX : 126%=0,5% par mois, soit un taux effectif de 6,17%
3)FAUX : 1000 dollars dans cinq ans ne valent que 783,53 dollars aujourd'hui
4)FAUX : C se simplifie et il reste (1+i)n=2 ; seul le taux compte
5)FAUX : ce quotient donne le FACTEUR, pas la durée ; il faut un logarithme
1)
FAUX, c'est le calcul de l'intérêt SIMPLE. En intérêt composé, la valeur finale vaut 1000×(1,10)2=1210 dollars, donc les intérêts s'élèvent à 210 dollars. Les 10 dollars supplémentaires sont les intérêts produits la seconde année par les 100 dollars d'intérêts de la première. Énoncé correct : à intérêt composé, les intérêts valent C((1+i)n−1), ici 1000×(1,21−1)=210 dollars.
2)
FAUX, et l'erreur est coûteuse : elle multiplie le taux réel par douze. Un taux NOMINAL est un taux annuel qu'il faut partager entre les périodes. Énoncé correct : 6% capitalisé mensuellement signifie 126%=0,5% par mois, ce qui donne un taux effectif annuel de (1,005)12−1≈6,17%. Retenez la formule du taux périodique, taux nominal divisé par le nombre de périodes par année, et rappelez-vous que le taux effectif est toujours un peu plus grand que le nominal.
3)
FAUX. Un montant n'a de valeur qu'à une date donnée, parce que de l'argent disponible aujourd'hui peut être placé. À 5% composé annuellement, 1000 dollars reçus dans cinq ans ne valent aujourd'hui que (1,05)51000≈783,53 dollars. Énoncé correct : deux montants ne se comparent qu'après avoir été ramenés à la MÊME date, par capitalisation ou par actualisation.
4)
FAUX. En écrivant l'équation du doublement, C(1+i)n=2C, on divise les deux membres par C et il reste (1+i)n=2, où le capital a disparu. Énoncé correct : le temps de doublement ne dépend que du taux périodique, pas de la somme placée. 1000 dollars et 100000 dollars placés au même taux doublent exactement en même temps, seule la somme gagnée diffère.
5)
FAUX : ce quotient donne le FACTEUR de croissance, pas la durée. Diviser 6000 par 3000 donne 2, ce qui signifie que le capital a doublé, et non qu'il a fallu deux ans. Énoncé correct : on isole d'abord la puissance en divisant, puis on descend l'exposant par un logarithme, n=log(1+i)log(VF/C). Au taux de 4,5%, un doublement demande environ 15,75 années, pas 2.
Exercice 9 : Épargner pour les études
À la naissance d'un enfant, une famille place 6000 dollars au taux de 4,2% composé annuellement, sans jamais y toucher, jusqu'à ses 18 ans. Le graphique compare ce placement au même capital laissé à intérêt simple.
a) Quelle somme la famille récupère-t-elle à 18 ans ?
b) Combien aurait-elle récupéré au même taux, mais à intérêt simple ? Quel est l'écart ?
c) Combien aurait-il fallu placer à la naissance pour disposer de 20000 dollars à 18 ans ?
d) Sur le graphique, l'écart entre la droite et la courbe est presque nul les premières années puis devient considérable. Expliquez ce comportement.
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Réponses
a)6000×(1,042)18≈12582,59 dollars
b)10536 dollars à intérêt simple, soit 2046,59 dollars d'écart
c)C=(1,042)1820000≈9536,98 dollars
d)L'intérêt simple reste bloqué à 252 dollars par an, le composé se calcule sur un capital qui grossit
a)
On applique la capitalisation sur 18 périodes annuelles : VF=6000×(1,042)18. Comme (1,042)18≈2,097098, la famille récupère environ 12582,59 dollars. Le capital a donc plus que doublé, ce qui est cohérent avec la règle du 72 : 4,272≈17,1 années suffisent pour un doublement, et le placement en dure 18.
b)
À intérêt simple, VF=6000×(1+0,042×18)=6000×1,756=10536 dollars. L'écart avec le placement composé vaut 12582,59−10536=2046,59 dollars, soit plus du tiers du capital de départ, obtenu sans placer un dollar de plus. C'est l'argument central du chapitre : sur une longue durée, la composition des intérêts pèse plus lourd que le montant initial.
c)
On actualise l'objectif : C=(1,042)1820000=2,09709820000≈9536,98 dollars. On vérifie en capitalisant : 9536,98×(1,042)18≈20000 dollars. Notez que viser 20000 au lieu de 12582,59, soit environ 1,59 fois plus, exige exactement 1,59 fois plus de capital au départ : à durée et à taux fixés, la valeur finale est PROPORTIONNELLE au capital investi.
d)
Les premières années, les intérêts accumulés sont petits, donc les intérêts qu'ils produisent à leur tour sont négligeables : les deux modèles rapportent presque la même chose, environ 252 dollars par année, et les deux graphiques se confondent. Ensuite le capital composé grossit, et comme les intérêts se calculent sur ce capital grossi, leur montant annuel augmente, alors que celui de l'intérêt simple reste bloqué à 252 dollars. L'écart annuel se creuse donc chaque année, et l'écart cumulé encore plus vite. C'est pourquoi une même somme placée cinq ans plus tôt change beaucoup plus le résultat qu'un taux légèrement supérieur.
Exercice 10 : Le solde de carte de crédit
Un solde de 2400 dollars reste impayé sur une carte de crédit dont le taux nominal annoncé est de 19,9%, capitalisé mensuellement. Aucun versement n'est fait pendant un an.
La même personne aurait pu emprunter la somme à sa caisse, à 11% capitalisé annuellement.
a) Calculez le solde de la carte après un an, puis les intérêts payés.
b) Calculez le taux effectif annuel de la carte. Que constatez-vous par rapport aux 19,9% annoncés ?
c) Combien aurait coûté l'emprunt à la caisse ? Quelle est l'économie manquée ?
d) Un ami affirme que la différence entre les deux offres est de 8,9 points de pourcentage, donc « moins de 9% de 2400, soit environ 214 dollars ». Ce raisonnement est-il correct ?
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Réponses
a)Solde 2923,66 dollars, intérêts 523,66 dollars
b)21,82%, soit près de deux points de plus que le taux nominal annoncé
c)2664 dollars à la caisse, 264 dollars d'intérêts : 259,66 dollars d'économie manquée
d)Non : l'écart honnête est 21,82−11=10,82 points, ce qui redonne bien 259,66 dollars
a)
Le taux périodique mensuel vaut 120,199≈0,0165833, et un an compte 12 périodes. Le solde devient 2400×(1,0165833)12. Comme (1,0165833)12≈1,218192, le solde atteint environ 2923,66 dollars, donc les intérêts s'élèvent à 523,66 dollars. C'est près du quart de la somme empruntée, pour une seule année sans versement.
b)
Le facteur annuel calculé en a) vaut environ 1,218192, donc le taux effectif annuel est d'environ 21,82%, et non 19,9%. L'écart de près de deux points vient entièrement de la capitalisation mensuelle : chaque mois, les intérêts du mois précédent sont ajoutés au solde et produisent à leur tour des intérêts. Le taux annoncé est un taux nominal ; le taux réellement supporté est le taux effectif, et il est toujours plus élevé dès que la capitalisation est plus fréquente qu'annuelle.
c)
À la caisse, la capitalisation est annuelle, donc le solde après un an vaut 2400×1,11=2664 dollars et les intérêts s'élèvent à 264 dollars. L'économie manquée est de 523,66−264=259,66 dollars : les intérêts de la carte sont pratiquement le double de ceux de l'emprunt, pour la même somme et la même durée.
d)
Non, le raisonnement est faux deux fois. D'abord il compare un taux nominal, 19,9%, à un taux effectif, 11% : la comparaison honnête oppose 21,82% à 11%, soit un écart de 10,82 points et non de 8,9. Ensuite, appliquer cet écart au solde de départ donne 2400×0,1082≈259,68 dollars, ce qui retombe bien sur l'écart réel de 259,66 dollars, aux arrondis près. Le raisonnement de l'ami sous-estimait donc le coût de la carte d'environ 46 dollars, uniquement pour avoir oublié la capitalisation mensuelle.
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