Rappel mathématique Germain Belzile

Documents pareils
La fonction exponentielle

t 100. = 8 ; le pourcentage de réduction est : 8 % 1 t Le pourcentage d'évolution (appelé aussi taux d'évolution) est le nombre :

Chapitre 2 Le problème de l unicité des solutions

Partie 5 : La consommation et l investissement

Chapitre 5. Calculs financiers. 5.1 Introduction - notations

Economie Générale Initiation Ecole des Ponts - ParisTech

EXERCICE 4 (7 points ) (Commun à tous les candidats)

La monnaie, les banques et les taux d intérêt

Rappels sur les suites - Algorithme

DOCM Solutions officielles = n 2 10.

Chapitre 1. L intérêt. 2. Concept d intérêt. 1. Mise en situation. Au terme de ce chapitre, vous serez en mesure de :

DUT Techniques de commercialisation Mathématiques et statistiques appliquées

Actuariat I ACT2121. septième séance. Arthur Charpentier. Automne charpentier.arthur@uqam.ca. http ://freakonometrics.blog.free.

Épargne et investissement. L épargne...

Chapitre 3. Quelques fonctions usuelles. 1 Fonctions logarithme et exponentielle. 1.1 La fonction logarithme

CHOIX OPTIMAL DU CONSOMMATEUR. A - Propriétés et détermination du choix optimal

Etude de fonctions: procédure et exemple

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

L Equilibre Macroéconomique en Economie Ouverte

COMBIEN UN MÉDECIN A-T-IL BESOIN D ARGENT POUR SA RETRAITE?

NOTICE MÉTHODOLOGIQUE SUR LES OPTIONS DE CHANGE

Résolution d équations non linéaires

Soit la fonction affine qui, pour représentant le nombre de mois écoulés, renvoie la somme économisée.

F7n COUP DE BOURSE, NOMBRE DÉRIVÉ

La demande Du consommateur. Contrainte budgétaire Préférences Choix optimal

L économie ouverte. Un modèle de petite économie ouverte. V2.0 Adaptépar JFB des notes de Germain Belzile. Quelques définitions

Complément d information concernant la fiche de concordance

FONCTION EXPONENTIELLE ( ) 2 = 0.

Développement décimal d un réel

Chapitre 0 Introduction à la cinématique

Seconde Généralités sur les fonctions Exercices. Notion de fonction.

Qu est-ce que la croissance économique? Quels sont ses moteurs?

3 Approximation de solutions d équations

Les mathématiques financières

Suites numériques 3. 1 Convergence et limite d une suite

Chapitre 6. Le calcul du PIB, de l inflation et de la croissance économique. Objectifs d apprentissage. Objectifs d apprentissage (suite)

Les crises des changes dans l étalon or

0DWKpPDWLTXHVGHO DUJHQW. édité par Mr. G.Moumoulidis (OTE)

CONSOMMATION FINALE. Matérialité de l usage. Productivité de l usage. Effet de l usage. Satisfaction. Usage d un bien SANS effet productif ultérieur

Circuits RL et RC. Chapitre Inductance

Table des matières. I Mise à niveau 11. Préface

Chap 4. La fonction exponentielle Terminale S. Lemme : Si est une fonction dérivable sur R telle que : = et 0! = 1 alors ne s annule pas sur R.

Université Paris-Dauphine DUMI2E 1ère année, Applications

ERRATA ET AJOUTS. ( t) 2 s2 dt (4.7) Chapitre 2, p. 64, l équation se lit comme suit : Taux effectif = 1+

CHAPITRE. Le mouvement en une dimension CORRIGÉ DES EXERCICES

SINE QUA NON. Découverte et Prise en main du logiciel Utilisation de bases

Fonctions de plusieurs variables

Développements limités, équivalents et calculs de limites

Avec Gaël Callonnec (Ademe)

Continuité et dérivabilité d une fonction

Chapitre 4 - La valeur de l argent dans le temps et l'actualisation des cash-flows

Chapitre 2/ La fonction de consommation et la fonction d épargne

Aux chapitres 14 et 15, nous avons vu

Épargne et investissement. L épargne...

Correction du Baccalauréat S Amérique du Nord mai 2007

10. L épargne, l investissement et le système financier

Cours d Analyse. Fonctions de plusieurs variables

Fonctions de deux variables. Mai 2011

CHAPITRE. Le mouvement en deux dimensions CORRIGÉ DES EXERCICES

Probabilités conditionnelles Exercices corrigés

Chapitre 1 : Évolution COURS

Correction du bac blanc CFE Mercatique

Exercices - Fonctions de plusieurs variables : corrigé. Pour commencer

De même, le périmètre P d un cercle de rayon 1 vaut P = 2π (par définition de π). Mais, on peut démontrer (difficilement!) que

Suites numériques 4. 1 Autres recettes pour calculer les limites

Licence Sciences et Technologies Examen janvier 2010

M2 IAD UE MODE Notes de cours (3)

Image d un intervalle par une fonction continue

Nombres, mesures et incertitudes en sciences physiques et chimiques. Groupe des Sciences physiques et chimiques de l IGEN

Le chiffre est le signe, le nombre est la valeur.

Politiques monétaire et fiscale Cours de M2R Printemps 2006

CONCOURS D ENTREE A L ECOLE DE 2007 CONCOURS EXTERNE. Cinquième épreuve d admissibilité STATISTIQUE. (durée : cinq heures)

Principes de mathématiques 12 SÉRIE DE PROBLÈMES. Septembre Student Assessment and Program Evaluation Branch

MESURE ET PRECISION. Il est clair que si le voltmètre mesure bien la tension U aux bornes de R, l ampèremètre, lui, mesure. R mes. mes. .

1. Une petite économie ouverte dans un monde de capitaux parfaitement mobiles

Simulation d impact de l augmentation des salaires du personnel de l administration publique et du SMIG et du SMAG dans le secteur privé

La politique monétaire. Lionel Artige HEC Université de Liège

Limites finies en un point

Algorithme. Table des matières

Problèmes de crédit et coûts de financement

Annexe - Balance des paiements et équilibre macro-économique

MATHÉMATIQUES FINANCIÈRES I

CHAPITRE 1 : DE LA FONCTION DE DEMANDE DU CONSOMMATEUR À LA DEMANDE DE MARCHÉ

France. Conditions d ouverture des droits. Calcul des prestations. Indicateurs essentiels. France : le système de retraite en 2012

Les devoirs en Première STMG

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SESSION 2012 OBLIGATOIRE MATHÉMATIQUES. Série S. Durée de l épreuve : 4 heures Coefficient : 7 ENSEIGNEMENT OBLIGATOIRE

Premiers pas avec Mathematica

Épargne et investissement. L épargne...

Les Conditions aux limites

Mesure, impact des politiques et estimation. Programme de formation MIMAP. Remerciements

Cours Fonctions de deux variables

ANNEXE VII EFFETS MACROECONOMIQUES DE LA REFORME PIECE JOINTE N 2 SIMULATIONS REALISEES A PARTIR DU MODELE MACROECONOMETRIQUE MESANGE

Comment tracer une droite représentative d'une fonction et méthode de calcul de l'équation d'une droite.

Nombre dérivé et tangente

Statistiques Descriptives à une dimension

TD 3 : suites réelles : application économique et nancière

EXPLOITATIONS PEDAGOGIQUES DU TABLEUR EN STG

Unités, mesures et précision

Formules et Approches Utilisées dans le Calcul du Coût Réel

Cours L environnement politique. INTRODUCTION AU MARCHÉ DES CHANGES : Le marché au comptant

Transcription:

Rappel mathématique Germain Belzile Note : à chaque fois qu il est question de taux dans ce texte, il sera exprimé en décimales et non pas en pourcentage. Par exemple, 2 % sera exprimé comme 0,02. 1) Les logarithmes 1.1 Qu est-ce qu un logarithme? Soit la formule a u = x. Le logarithme de x en base a est u (on écrit alors log a x = u). Un exemple : 2 5 = 32, Alors log 2 32 = 5. Le log de 32 en base 2 est 5, car il faut mettre 2 à la puissance 5 pour obtenir 32. La base la plus couramment utilisée est e (exponentiel), un nombre irrationnel, égal à 2,718281828459. Vous trouverez cette constante sur le clavier de la plupart des calculatrices dignes de ce nom. Parmi les raisons pour lesquelles e est si important, on peut noter que la dérivée première de e x est égale à e x. Le logarithme en base e est écrit ln et se dit «logarithme naturel». Si e u = a, alors u = log e a = ln a. Donc, e u = e ln a = a. Ce résultat est très intéressant. Ln a est la puissance à laquelle il faut mettre e pour obtenir a. 1.2 Règles des logarithmes naturels ln (ab) = ln a + ln b (a et b étant positifs) ln (a/b) = ln a ln b (a et b étant positifs) ln b a = a ln b (b étant positif) ln 1 = 0 ln e = 1 ln e a = a (a étant positif)

e ln a = a (a étant positif) En outre (mais ceci dépasse le cadre du cours), f ln a = ln a 1.3 Quand utiliser les logarithmes? La troisième règle est particulièrement utile. Ainsi, ln b a = a ln b. Si l on cherche la valeur d un exposant inconnu, on utilise les logs naturels. Par exemple, Qn = Q0 (1 + g) n. Si l on cherche à isoler la valeur de n, on utilise les logs. Voir # 2.3, plus bas. 2) Les taux de croissance moyens 2.1 Supposons qu une variable Q, d une valeur égale à Q 0 au départ, croisse à un taux g (en décimales) pendant n périodes. Quelle sera alors la valeur de cette variable (que nous allons appeler Qn )? Une formule simple, familière aux étudiants en finance, nous permet de le calculer facilement : Q n = Q 0 (1 + g) n Cette formule est très importante. Les trois formules qui suivent en découlent. Exemples de calculs : Le PIB nominal annuel était de 1 077 744 M$ au troisième trimestre de 2001. Ce PIB croît à un taux moyen de 4 % par année. Quelle sera sa valeur dans 30 ans? o Réponse : 1 077 744 * (1 + 0,04) 30 = 3 495 552 M$ L IPC était égal à 100 en 1992. Le taux d inflation est en moyenne de 1,8 % par année. Qu arrivera-t-il au niveau moyen des prix (si le taux d inflation reste stable à 1,8 %) en 20 ans? o Réponse : 100 * (1 + 0,018) 20 = 142,9. Le niveau des prix augmentera donc de 42,9 %. Dans ce premier cas, l inconnue était Q n. Si l inconnue est plutôt une autre des variables de l équation de taux de croissance, il suffit de l isoler. 2.2 Si l on cherche Q 0, la formule est Q 0 = Q n / (1 + g) n Exemple de calcul : Le PIB était, en 1999, égal à 975 263 M$. Il a crû à un rythme de 3,5 % par année depuis 30 ans. Quelle était sa valeur trente ans plus tôt? o Réponse : (975 263) / (1 + 0,035) 30 = 347 465 M$

2.3 Si l on cherche n (le nombre de périodes entre Q 0 et Q n, la formule est : n = ln(q n /Q 0 ) / ln(1+g) Voici comment n a été isolé. Il faut faire appel aux règles de logarithmes. Q n = Q 0 (1 + g) n Q n / Q 0 = (1 + g) n ln (Q n / Q 0 ) = ln (1 + g) n ln (Q n / Q 0 ) = n ln (1 + g) (ln (Q n / Q 0 )) / ln (1 + g) = (n ln (1 + g)) / (ln (1 + g)) (ln (Q n / Q 0 )) / ln (1 + g) = n Exemples de calculs : Le PIB était de 347 465 M$ en 1969. En quelle année sera-t-il égal à 975 263 M$, s il croît à un rythme de 3,5 % par année? o Réponse : (ln (975 263 / 347 465)) / (ln (1 + 0,035) = 30. Il faut donc ajouter 30 ans à 1969, ce qui donne 1999. En combien d années le PIB doublera-t-il si son taux de croissance moyen est de 4 % par année? o Réponse : étant donné que le PIB double, (Q n / Q 0 ) = 2. On peut donc faire le calcul suivant : (ln 2) / (ln 1,04) = 17,67 années. Une formule approximative peut aussi être utilisée. Cette dernière permet d effectuer des calculs rapides et assez précis. Étant donné que ln (2) = 0,693147 soit presque 0,70 et que ln (1 + 0,04) = 0,039221 soit presque 0,04, on peut faire le calcul suivant : 0,70 / 0,04 (ou encore 70 / 4) = 17,5, ce qui est un résultat très proche de 17,67. Cette formule approximative définit ce que l on appelle la «règle du 70». Pour connaître le temps requis pour doubler une variable, il suffit de diviser 70 par le taux de croissance par période (en %). 2.4 Si l on cherche g (le taux de croissance moyen sur la période n), la formule est : g = (Q n / Q 0 ) 1/n 1 Cette formule est une version générale de la formule que vous connaissez déjà pour calculer un taux de croissance. En effet, pour mesurer le taux de croissance d une période à une autre, la formule est : g = (Q 1 / Q 0 ) 1/1 1 car n = 1

Cette formule peut être réécrite comme ((Q n / Q 0 ) - (Q 0 / Q 0 )) ou ((Q n - Q 0 ) / Q 0 ). Cette dernière formule ne tient donc que si on mesure le taux de croissance d une année à l année suivante. Dès que plusieurs périodes séparent Q 0 de Q n, on doit utiliser la formule générale. Exemples de calculs : Calculez le taux de croissance annuel du PIB réel, entre le troisième trimestre de 2000 et le même trimestre de 2001, si le PIB réel était de 1 077 744 M$ au troisième de 2001 et de 1 067 956 M$ un an plus tôt. o Réponse : (1 077 744 / 1 067 956) 1 = 0,009 ou 0,9 % Calculez le taux d inflation annuel moyen entre 1992 et 2000, si 1992 est l année de base et l IPC était égal à 117 en 2000. o Réponse : (117 / 100) 1/8 1 = 0,0198 ou 2 % 2.5 Une extension : la convergence d une variable dans deux régions. 3) Les approximations Durant le cours «Analyse macroéconomique», nous utiliserons un certain nombre d approximations qui faciliteront les calculs. Ces approximations tiennent dans la mesure où les variables utilisées (x, y et z dans nos exemples) sont petites (# 3.1 à 3.3) ou varient peu (# 3.4 et 3.5). Pour les calculs présentés en 3.1 à 3.3, x = 0,05 et y = 0,03. Pour ceux en 3.4 et 3.5, nous supposerons plutôt que le taux de variation de x = 0,05 et celui de y = 0,03. 3.1 (1 + x) * (1 + y) 1 + x + y Preuve : (1 + x) * (1 + y) = 1 + x + y + xy. Si x et y sont petits, xy est très petit et peut être ignoré. 3.2 (1 + x) 2 1 + 2x Preuve : (1 + x) 2 = (1 + x) * (1 + x) = 1 + 2x + x 2. Si x est petit, x 2 est très petit et peut être ignoré. Exemple numérique : Vous faites deux placements consécutifs de 1 an à la banque, à un taux d intérêt annuel de 0,05. Ceci serait équivalent à faire un placement de deux ans à quel taux annuel composé? o Réponse : (1 + 0,05) 2 = 1,1025, donc 10,25 %. L approximation nous donnerait (1 + 2(0,05)), soit 1,10 (donc 10 %).

3.3 (1 + x) / (1 + y) 1 + x y Preuve : Soit (1 + x y) * (1 + y) = 1 + x + xy y 2. Si x et y sont petits, xy et y 2 sont très petits et peuvent être ignorés (surtout que l on soustrait un par l autre). Dans ce cas, (1 + x y) * (1 + y) 1 + x. Si l on divise les deux côtés de cette égalité par (1 + y), on obtient : 1 + x y (1 + x) / (1 + y). Exemple numérique : Le taux d intérêt réel r est défini comme : 1 + r = (1 + i) / (1 + Π a ), où Π a est le taux d inflation anticipé et i est le taux d intérêt nominal. Quel est le taux d intérêt réel si i = 0,05 et Π a = 0,03? o Réponse : 1 + r = (1 + 0,05) / (1 + 0,03) = 1,05 / 1,03 = 1,0194. Alors, r = 0,0194 ou 1,94 %. En utilisant l approximation, on obtient 1 + r = 1 + i - Π a = 1 + 0,05 0,03 = 1,02. r est donc égal à 0,02 ou 2 %. 3.4 Si z = xy, alors Δ% z Δ% x + Δ% y Preuve : Soit Δz l augmentation de z causée par une augmentation de x égale à Δx et par une augmentation de y égale à Δy. Alors, z + Δz = (x + Δx) * (y + Δy). Si l on divise les deux côtés par z (en utilisant le fait que z = xy), on obtient : (z + Δz) / z = (x + Δx) / x * (y + Δy) / y. En simplifiant, on a : 1 + ( Δz/z ) = (1 + ( Δx / x )) * (1 + ( Δy / y )). Ceci est équivalent à 1 + Δ% z = (1 + Δ% x ) * (1 + Δ% y ). Du numéro 3.1, on peut conclure que 1 + Δ% z (1 + Δ% x + Δ% y ) ou encore : Δ% z Δ% x + Δ% y Exemple numérique : Soit le PIB réel (Y), égal à 1000, la productivité moyenne du travail (y) égale à 10 et l emploi (L) égal à 100. Y = y * L Si l emploi croît de 0,05 et que la productivité croît de 0,03, de combien croît le PIB réel? o Réponse : Y = (10 * 1,03) * (100 * 1,05) = 1081,5. Le PIB réel a donc crû de : (1081,5 / 1000) 1 = 0,0815 ou 8,15 % En utilisant la formule approximative, on obtient : Δ% Y Δ% y + Δ% L = 0,03 + 0,05 = 0,08 ou 8 %. 3.5 Si z = x / y, alors Δ% z Δ% x - Δ% y Preuve : Soit Δz l augmentation de z causée par une augmentation de x égale à Δx et par une diminution de y égale à Δy. Alors, z + Δz = (x + Δx) / (y + Δy). Si l on divise les deux côtés par z (en utilisant le fait que z = x/y), on obtient : 1 + (Δz / z) = (1 + (Δx / x)) / (1 + (Δy / y)). Ceci est équivalent à : 1 + Δ% z = (1 + Δ% x ) / (1 + Δ% y ). Du numéro 3.3, on peut conclure que 1 + Δ% z (1 + Δ% x - Δ% y ) ou encore : Δ% z Δ% x - Δ% y

Exemple numérique : Soit le PIB réel (Y), égal à 1000, la population totale (N) égale à 10 et le PIB par habitant (Yn) égal à 100. Yn = Y / N Si le PIB réel croît de 0,05 et que la population croît de 0,03, de combien croît le PIB réel par habitant? o Réponse : Yn = (1000 * 1,05) / (10 * 1,03) = 1050 / 10,3 = 101,942. Le PIB réel per capita a donc crû de : (101,942 / 100) 1 = 0,0194 ou 1,94 % En utilisant la formule approximative, on obtient : Δ% Yn Δ% Y - Δ% N = 0,05-0,03 = 0,02 ou 2 %. 4) Flux et stocks Toutes les variables économiques peuvent être classées dans deux grandes catégories : les variables de flux et les variables de stock. Une variable de flux est une variable qui a une dimension dans le temps. On la reconnaît facilement : elle doit absolument être suivie d une durée pour être compréhensible. Une variable de stock, quant à elle, est une variable instantanée. Elle n a pas de dimension temporelle. Exemples : Revenu flux Taux de chômage stock Vitesse sur l autoroute flux Distance entre Québec et Montréal stock Niveau d eau dans une baignoire stock Vitesse à laquelle une baignoire se vide flux Valeur de vos actifs stock 5) Les fonctions Une fonction, telle que y = f(x), exprime une relation entre deux variables (x, y) telle que pour chaque valeur de x il n existe qu une seule valeur de y. Nous ne nous intéresserons pas à des formes fonctionnelles spécifiques. Il est cependant intéressant comprendre le sens de la relation entre les deux variables. Une relation positive, notée y = f(x) veut dire que les deux variables y et x varient dans le même sens. ( +) o Lorsque x augmente, y augmente aussi. Lorsque x diminue, y diminue aussi. Une relation négative, notée y = f(x) veut dire que les deux variables y et x varient dans le sens opposé. (-) o Lorsque x augmente, y diminue. Lorsque x diminue, y augmente. 6) Graphiques et pentes Une fonction contenant une variable indépendante, y = f(x), peut être représentée dans un graphique à deux dimensions. On place normalement la variable dépendante ( y ) sur l axe vertical et la variable indépendante ( x ) sur l axe horizontal.

La pente d une droite mesure le rapport entre la variation de la variable dépendante et la variation de la variable indépendante. Voici deux graphiques avec des fonctions négative et positive. y y Pente négative Pente positive x x 7) Quelques notions d offre et de demande Voici maintenant quelque notions d offre et de demande. Ces notions ne sont pas strictement nécessaires pour réussir le cours d environnement macroéconomique. Cependant, nous utiliserons souvent des graphiques comprenant une offre et une demande (fonds prêtables, monnaie, dollars, etc..). Il serait donc bon, pour ceux n ayant jamais fait d économie, d avoir des notions permettant de comprendre ce type de graphique, très utilisé en économie. Soit la quantité demandée d un bien (Q d ). Q d = f (P, A, Z, R) P est le prix du bien (crème glacée) A est le prix des substituts Z est le prix des compléments R est le revenu des consommateurs Q d indique les quantités que les consommateurs sont prêts à acheter en fonction du niveau des variables de droite. Lorsque l on présente cette relation dans un graphique, il est impossible de présenter simultanément toutes les variables. La solution que l on retient est tout simplement de présenter la relation entre Q d et une des variables de droite, les autres variables étant fixes à un certain niveau (on dit alors ceteris paribus). Ici, on a choisi la variable P et la relation entre Q d et P est négative. Si une autre variable que P change (soit A, Z ou R), c est alors la courbe D au complet qui se déplace.

P D Q Soit Qo, la quantité offerte d un bien. Q = f (P, W, T) P est le prix du bien W est le prix des facteurs T est la technologie Q o indique les quantités que les producteurs sont prêts à produire en fonction du niveau des variables de droite. Lorsque l on présente cette relation dans un graphique, il est impossible de présenter simultanément toutes les variables. La solution que l on retient est tout simplement de présenter la relation entre Q o et une des variables de droite, les autres variables étant fixes à un certain niveau (on dit alors ceteris paribus). Ici, on a choisi la variable P et la relation entre Q o et P est positive. Ceteris paribus, une variation de P entraîne un déplacement le long de la courbe d offre. Tout changement d une variable autre que le prix du produit (soit W ou T) provoque un déplacement de la courbe d offre. P O Q

L interaction de l offre et de la demande détermine un équilibre de marché. Au prix d équilibre, les quantités demandées égalent les quantités offertes. P O D Q O