◆ La mesure de l'effectif d'une population donne un nombre fini de mesures sur une certaine durée : la population est une grandeur discrète.
◆ L'évolution d'une population peut être modélisée :
par une suite arithmétique pour une variation absolue constante ;
par une suite géométrique pour un taux d'accroissement constant.
2. Suite arithmétique / modèle linéaire
A
Définition (par récurrence)
◆ Une suite est arithmétique lorsque l’on passe d’un terme au suivant en ajoutant toujours le même nombre, appelé raison de la suite. Autrement dit, pour tout entier naturel n:u(n+1)=u(n)+r, avec r la raison de la suite.
◆ De manière générale, le terme de rang p est appelé valeur de u(p).
B
Propriété (définition explicite)
◆ Étant donné une suite arithmétique u de raison r et de premier terme u(0), on a pour tout n∈N:u(n)=u(0)+n⋅r.
◆ Cas général : pour tout n∈N et tout p∈N, u(n)=u(p)+(n–p)⋅r.
◆ Exemple : n=8, p=1 : u(8)=u(1)+(8–1)⋅r=u(1)+7r.
3. Suite géométrique / modèle exponentiel
A
Définition (par récurrence)
◆ Une suite est géométrique lorsque l’on passe d’un terme au suivant en multipliant toujours par le même nombre, appelé raison de la suite. Autrement dit, pour tout entier naturel n:u(n+1)=u(n)⋅q, avec comme premier terme u(0).
◆ Les suites géométriques modélisent des phénomènes de variations relatives constantes, c’est-à-dire les modèles exponentiels.
B
Propriété (définition explicite)
◆ Étant donné une suite géométrique u de raison q et de premier terme u(0), on a pour tout n∈N:u(n)=u(0)⋅qn.
◆ Cas général : pour tout n∈N et tout p∈N, u(n)=u(p)⋅qn–p.
◆ Exemple : n=11,p=1:u(11)=u(1)⋅q11–1=u(1)⋅q10.
C
Modèle démographique de Malthus
◆ Malthus utilisait le modèle géométrique pour prévoir l'évolution de la population à partir du taux d’accroissement, qui est la différence entre le taux de natalité et le taux de mortalité. Son modèle est valide sur des temps courts mais irréaliste sur des temps longs, en raison de l'insuffisance des ressources.
Instant
maths
N désigne l’ensemble des entiers naturels (entiers supérieurs ou égaux à zéro).
Le symbole ∈ signifie « appartenant à ».
Les éléments essentiels de la modélisation et ses limites
Pour décrire l'évolution d'une population, on peut calculer les variations absolues et relatives. Selon la constance des variations, on choisit le meilleur modèle (arithmétique ou géométrique), ce qui permet de prévoir l’évolution future.
Parfois, les prévisions effectuées par l’un de ces modèles ne sont pas valides : l’étude des données permet d’obtenir des tendances, mais elle ne prend pas en compte l’effet de facteurs à long terme et ne peut pas prévoir des événements inattendus (guerre, catastrophe naturelle, épidémie, etc.) qui diminuent l'effectif d'une population.
❯Modèle linéaire : u(n+1)=u(n)+r
❯Modèle géométrique : u(n+1)=u(n)⋅q avec q=1+t et t le taux d'accroissement d'une population, différence entre le taux de natalité et le taux de mortalité.