Rappel maths · Analyse

Exponentielle, logarithme et taux continus

Passer d’un taux continu à un taux effectif, et réciproquement ; manipuler ex et ln.

Rappel express

ea eb = ea+b, (ea)t = eat, ln(ex) = x, ln(ab) = ln a + ln b. Un taux continu δ et un taux effectif annuel i décrivent la même croissance si :

1 + i = eδ, soit i = eδ − 1 et δ = ln(1 + i)

Capitaliser t années au taux continu δ multiplie par eδt ; actualiser divise par eδt, c’est-à-dire multiplie par e−δt. Pour x petit, ex ≈ 1 + x et ln(1 + x) ≈ x.

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Définition

L’exponentielle est la fonction égale à sa dérivée avec e0 = 1 ; elle est strictement croissante et toujours positive. Le logarithme népérien ln est sa réciproque : ln(ex) = x et eln y = y pour y > 0.

Formules à connaître

ea eb = ea+b, e−a = 1 / ea, (ea)t = eat

ln(ab) = ln a + ln b, ln(a / b) = ln a − ln b, ln(at) = t ln a

at = et ln a (c’est ainsi qu’on calcule 1,042,5 ou 1,051/12)

Taux équivalents

Deux taux sont équivalents s’ils donnent la même valeur acquise sur la même durée. Avec i le taux effectif annuel, δ le taux continu (force d’intérêt) et im le taux par période de 1/m année :

1 + i = eδ = (1 + im)m, donc im = (1 + i)1/m − 1

Par le taux continu : im = eδ/m − 1

Un taux nominal j convertible m fois par an signifie im = j / m par période ; j lui-même n’est pas un taux effectif annuel, celui-ci vaut (1 + j/m)m − 1.

Hypothèses

ln n’est défini que sur ]0, +∞[ : toutes les règles ci-dessus supposent a > 0 et b > 0. L’approximation ex ≈ 1 + x demande x petit : l’erreur est de l’ordre de x²/2, soit 0,000 05 pour x = 1 %, mais 0,5 pour x = 1.

Résultats utiles

Pour x petit, ex = 1 + x + x²/2 + … et ln(1 + x) = x − x²/2 + … : au premier ordre, un taux continu et un taux effectif sont proches (δ = 4 % donne i = 4,08 %). La dérivée de eat est a eat, celle de ln t est 1/t.

Exemple corrigé

Un capital de 100 placé au taux continu de 3 % pendant 2 ans vaut 100 × e0,06 = 106,18. Quel taux effectif annuel donne la même chose ?

(1 + i)2 = e0,06 ⇒ i = e0,03 − 1 = 3,045 %

Erreurs fréquentes

  • Capitaliser avec 1 + δ au lieu de eδ quand le taux est continu (104 au lieu de 104,08 pour un an à 4 %).
  • Diviser un taux annuel par 12 pour obtenir un taux mensuel équivalent : le bon calcul est (1 + i)1/12 − 1.
  • Écrire ln(a + b) = ln a + ln b : faux, c’est le produit qui se transforme en somme.
  • Oublier que e−x actualise : le prix à terme capitalise (erT), le prix d’exercice s’actualise (e−rT).

Exercices qui mobilisent cette notion

Dans le lexique

Un trou de mémoire sur une autre notion ?

Les fiches sont communes à tous les cours : une définition, les formules, les hypothèses, un exemple corrigé et les erreurs fréquentes.