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Mathématiques financières

الرياضيات المالية

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Cours complet

Contenu du cours

📊 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.

AnnéeCapital dû débutIntérêt Amortissement Annuité
110000,001000,003021,154021,15
26978,85697,893323,264021,15
33655,59365,563655,594021,15

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 ».

🔑 Formules clés à retenir

Formules clés — Mathématiques financières

Intérêt simple

  • — intérêt simple ( en années, en %)
  • — intérêt simple ( en jours, année de 360 j)
  • — valeur acquise (intérêt simple)

Intérêt composé

  • — valeur acquise, avec
  • — valeur actuelle (actualisation)
  • — taux à partir des capitaux

Suites et capitalisation

  • avec — suite géométrique (intérêt composé)
  • — suite arithmétique de raison (intérêt simple)

Escompte

  • — escompte commercial
  • — valeur actuelle commerciale
  • — valeur actuelle rationnelle
  • — escompte rationnel ()
  • — relation entre les deux escomptes

Annuités constantes

  • — valeur acquise de annuités
  • — valeur actuelle de annuités

Amortissement d'un emprunt

  • — annuité constante
  • — intérêt de la période ( = capital dû en début)
  • — amortissement de la période
  • — les amortissements forment une suite géométrique de raison
  • — la somme des amortissements égale l'emprunt

Taux proportionnel et taux équivalent

  • — taux proportionnel ( sous-périodes par an)
  • — taux équivalent ()
⚠️

Astuces & Pièges à éviter

Les erreurs classiques — à lire avant les exercices !

Astuces et pièges — Mathématiques financières

Confondre intérêt simple et intérêt composé. En intérêt simple, l'intérêt est proportionnel à la durée (suite arithmétique). En intérêt composé, on multiplie par (suite géométrique). Ne jamais écrire pour de l'intérêt composé.

Pour reconnaître le mode : si le texte dit « les intérêts sont capitalisés / ajoutés au capital chaque année », c'est composé. Sinon, c'est simple.

Oublier de convertir le taux en décimal. Avec , le taux périodique est , et non . Écrire est une erreur classique.

Mémo des diviseurs en intérêt simple selon l'unité de durée : années , mois , jours (car année commerciale jours).

Se tromper d'assiette pour l'escompte. L'escompte commercial se calcule sur la valeur nominale ; l'escompte rationnel se calcule sur la valeur actuelle . C'est pourquoi .

Vérification rapide d'un tableau d'amortissement : la somme de tous les amortissements doit redonner exactement le capital emprunté , et le dernier capital restant dû doit être nul.

Confondre valeur acquise et valeur actuelle des annuités. Valeur acquise on capitalise vers le futur, facteur . Valeur actuelle on actualise vers aujourd'hui, facteur . Le signe de l'exposant fait toute la différence.

Astuce sur les amortissements à annuités constantes : ils forment une suite géométrique de raison . Une fois calculé, on obtient , , etc., sans recalculer les intérêts.

Croire que taux proportionnel et taux équivalent sont égaux. Ils ne le sont jamais (sauf ). Le taux proportionnel relève de l'intérêt simple (), le taux équivalent de l'intérêt composé (), et toujours .

Pour actualiser, n'utilisez jamais la division répétée à la main : la touche puissance de la calculatrice avec un exposant négatif est directe et évite les erreurs d'arrondi.

Arrondir trop tôt. Gardez au moins 4 à 6 décimales sur le facteur avant le calcul final ; un arrondi prématuré peut décaler le résultat de plusieurs dirhams sur de grosses sommes.