Deux situations pour commencer

Une rumeur qui se propage

Activité 1.1 — la rumeur

Laura confie un secret à une personne. Le lendemain, cette personne le confie à une nouvelle personne ; le jour suivant, chacune des personnes déjà au courant le confie à une nouvelle personne, et ainsi de suite : chaque jour, le nombre de personnes au courant double.

Notons \(u_{n}\) le nombre de personnes qui connaissent le secret après \(n\) jours. Au départ, \(u_{0} = 1\). Complète le tableau :

\(n\) \(0\) \(1\) \(2\) \(3\) \(4\) \(5\) \(6\) \(7\) \(8\)
\(u_{n}\) \(1\) \(2\) \(4\) \(8\) \(16\) \(32\) \(64\) \(128\) \(256\)
  1. Quelle relation lie le nombre \(u_{n}\) de personnes au nombre de jours \(n\) écoulés depuis l’aveu de Laura ? \(u_{n} =\) \(2^{n}\)

  2. Cette formule permet de répondre sans tout calculer : il suffit de chercher le plus petit \(n\) tel que \(2^{n}\) dépasse la population. Complète :

Population Plus petite puissance qui dépasse Jours
École (\(1800\)) \(2^{11} = 2048\) \(11\)
Mons (\(96 \, 000\)) \(2^{17} = 131 \, 072\) \(17\)
Belgique (\(11{,}6\) millions) \(2^{24} \approx 16{,}8\) M \(24\)
Terre (\(8\) milliards) \(2^{33} \approx 8{,}6\) G \(33\)

Remplace le mot « secret » par « virus » et tu comprends pourquoi un confinement, en empêchant chaque personne d’en contaminer d’autres, freine une épidémie. Cette suite grandit de plus en plus vite : c’est une croissance exponentielle, le comportement typique des suites que nous appellerons bientôt géométriques.

Deux façons de faire fructifier un capital

Tu déposes \(1000\) € sur un compte d’épargne à un taux annuel de \(10 \%\). Il existe deux mécanismes qui font évoluer ton capital; ils vont faire apparaître les deux grandes familles de suites de ce cours.

Activité 1.2 — intérêts simples et composés

Intérêts simples — l’intérêt est calculé une seule fois, sur le montant de départ : \(10 \%\) de \(1000\) € \(= 100\) € par an. On ajoute donc toujours la même somme. Complète :

année \(0\) \(1\) \(2\) \(3\) \(4\) \(5\)
€ \(1000\) \(1100\) \(1200\) \(1300\) \(1400\) \(1500\)

Formule : \(C_{n} =\) \(1000 + 100 n\)

Intérêts composés — l’intérêt est recalculé chaque année sur le capital de l’année précédente.

Cherchons d’abord un raccourci. Augmenter une somme \(C\) de \(10 \%\), c’est lui ajouter \(\frac{10}{100} C\), donc calculer \(C + \frac{10}{100} C\). En mettant \(C\) en évidence, cela vaut \(C \cdot (1 + \class{rep}{0{,}1}) = \class{rep}{1{,}1} \cdot C\). Autrement dit, augmenter de \(10 \%\) revient à multiplier par \(1{,}1\). Utilise ce raccourci pour compléter (montants arrondis à l’euro) :

année \(0\) \(1\) \(2\) \(3\) \(4\) \(5\)
€ \(1000\) \(1100\) \(1210\) \(1331\) \(1464\) \(1611\)

Formule : \(C_{n} =\) \(1000 \cdot 1{,}1^{n}\)

  1. Qu’est-ce qui distingue les deux façons de passer d’une année à la suivante ?

Aux intérêts simples on ajoute toujours \(+100\) (différence constante) ; aux intérêts composés on multiplie toujours par \(1{,}1\) (rapport constant).

  1. Représentons les deux capitaux dans un repère :

Intérêts simples : points alignés.

Intérêts composés : courbe qui s’incurve.

Ces deux suites illustrent les deux comportements fondamentaux du cours :

Différence constante. On passe d’un terme au suivant en ajoutant toujours le même nombre (\(+100\)). Croissance régulière, « comme une droite ».

→ suite arithmétique (chapitre 2).

Rapport constant. On passe d’un terme au suivant en multipliant toujours par le même nombre (\(\cdot 1{,}1\)). Croissance qui s’emballe.

→ suite géométrique (chapitre 3).