📊 En Sciences Économiques : les mathématiques financières sont l'application directe des maths à la banque, l'épargne et le crédit (intérêts, escompte, annuités, amortissement).
Mathématiques financières
Les mathématiques financières étudient la manière dont une somme d'argent (un capital) évolue dans le temps lorsqu'elle est placée ou empruntée. Le principe fondamental est qu'une somme disponible aujourd'hui n'a pas la même valeur que la même somme disponible plus tard : l'argent « rapporte » un intérêt.
1. L'intérêt simple
Définition
L'intérêt simple est l'intérêt calculé sur le capital initial (le principal) pendant toute la durée du placement. Il ne s'ajoute jamais au capital pour produire à son tour des intérêts.
On note :
- : le capital placé (en dirhams),
- : le taux d'intérêt annuel (en %, donc on utilise ),
- : la durée du placement (en années),
- : l'intérêt produit.
Formule
L'intérêt simple produit par un capital placé au taux annuel pendant années est :
Si la durée est exprimée en mois ( mois) ou en jours ( jours), on adapte (année commerciale de 360 jours) :
Exemple résolu 1
On place un capital de DH au taux annuel pendant ans à intérêt simple. Calculer l'intérêt produit puis la valeur acquise.
Solution. L'intérêt est :
DH.
La valeur acquise est DH.
2. Valeur acquise et valeur actuelle (intérêt simple)
Définition
La valeur acquise est la somme totale disponible à la fin du placement : le capital augmenté de ses intérêts. La valeur actuelle est, à l'inverse, la somme à placer aujourd'hui pour obtenir une valeur acquise donnée.
Formule
En intérêt simple, la valeur acquise après années est :
3. L'intérêt composé
Définition
En intérêt composé, à la fin de chaque période, l'intérêt produit est ajouté au capital : on dit qu'il est capitalisé. À la période suivante, les intérêts portent donc aussi sur les intérêts déjà acquis.
On note le taux d'intérêt par période (forme décimale). Si est le capital initial, alors :
- au bout de 1 période : ,
- au bout de 2 périodes : ,
- au bout de périodes : .
Formule
La valeur acquise par un capital placé à intérêt composé au taux périodique pendant périodes est :
La valeur actuelle (montant à placer aujourd'hui pour obtenir ) s'obtient par l'opération inverse, appelée actualisation :
Exemple résolu 2
On place DH à intérêt composé au taux annuel pendant 4 ans. Calculer la valeur acquise.
Solution. Ici et :
DH.
L'intérêt total est DH (contre DH en intérêt simple : la capitalisation rapporte davantage).
4. Suites et capitalisation
La suite des capitaux à intérêt composé est une suite géométrique de premier terme et de raison :
À l'inverse, la suite des capitaux à intérêt simple est une suite arithmétique de premier terme et de raison . C'est ce qui distingue fondamentalement les deux modes de placement.
5. L'escompte commercial
Définition
Un effet de commerce (lettre de change, billet à ordre) est un titre de paiement payable à une date future appelée échéance. L'escompte est l'opération par laquelle une banque rachète l'effet avant l'échéance, en retenant une somme : l'agio.
On note la valeur nominale (montant inscrit, payable à l'échéance), le taux d'escompte annuel, le nombre de jours restant jusqu'à l'échéance.
Formule
L'escompte commercial se calcule sur la valeur nominale :
La valeur actuelle commerciale (somme effectivement remise) est .
6. L'escompte rationnel
Définition
L'escompte rationnel est l'intérêt simple calculé non pas sur la valeur nominale, mais sur la valeur actuelle rationnelle (la vraie somme prêtée).
On a toujours : l'escompte rationnel est plus avantageux pour le client. On montre aussi que , d'où la relation pratique .
7. Les annuités constantes
Définition
Une annuité est une somme versée à intervalles de temps réguliers (en général chaque année). Les annuités servent à constituer un capital (placement) ou à rembourser un emprunt. On parle d'annuités constantes lorsque tous les versements sont égaux à .
Valeur acquise par une suite d'annuités constantes
On verse en fin de chaque période pendant périodes, au taux . La valeur acquise immédiatement après le dernier versement est la somme d'une suite géométrique :
Valeur actuelle d'une suite d'annuités constantes
La valeur actuelle (une période avant le premier versement) de annuités constantes est :
8. Amortissement d'un emprunt
Définition
Amortir un emprunt, c'est le rembourser progressivement. Chaque annuité versée se décompose en deux parties : l'intérêt de la période (sur le capital restant dû) et l'amortissement (la part de capital effectivement remboursée).
Pour un emprunt de montant remboursé par annuités constantes au taux , l'annuité est :
On construit alors le tableau d'amortissement, ligne par ligne. Pour chaque période :
- Intérêt : ;
- Amortissement : ;
- Capital restant dû en fin de période = (début) .
Exemple de tableau d'amortissement
Emprunt DH, taux , remboursé en ans par annuités constantes.
Annuité : DH.
| Année | Capital dû début | Intérêt | Amortissement | Annuité |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 10000,00 | 1000,00 | 3021,15 | 4021,15 |
| 2 | 6978,85 | 697,89 | 3323,26 | 4021,15 |
| 3 | 3655,59 | 365,56 | 3655,59 | 4021,15 |
On vérifie qu'à la fin de la 3ᵉ année, le capital restant dû est nul, et que la somme des amortissements vaut DH.
9. Taux proportionnel et taux équivalent
Définition
Deux taux relatifs à des périodes différentes (an, semestre, trimestre, mois) sont :
- proportionnels s'ils sont liés par une simple proportionnalité (logique de l'intérêt simple) ;
- équivalents s'ils donnent la même valeur acquise sur une même durée (logique de l'intérêt composé).
Soit le taux annuel et le nombre de périodes dans l'année (ex. pour le mois, pour le semestre).
Formule
Le taux proportionnel par période est :
Formule
Le taux équivalent par période (avec ) vérifie , d'où :
On a toujours pour les sous-périodes : le taux équivalent est légèrement inférieur au taux proportionnel, car la capitalisation plus fréquente « compense ».