Chapitre 6
Les modèles démographiques
Comprendre comment une population évolue, choisir un modèle mathématique adapté, faire des prévisions et discuter les limites d’un modèle.
I — Démographie
La démographie, c’est l’étude de la population d’un pays, d’une espèce et de ses variations.
L’objectif est d’analyser les données des années passées. On construit des graphiques, puis on compare graphiquement aux différents modèles mathématiques.
II — Modèle linéaire : suite arithmétique
Dans ce modèle, on suppose que l’accroissement est constant.
On utilise une suite arithmétique.
où :
- un : population au bout de n années ;
- u0 : population initiale ;
- n : nombre d’années ;
- q : raison de la suite, c’est-à-dire l’accroissement annuel.
Une population initiale vaut u0 = 10 000 habitants. Elle augmente de 100 habitants par an.
u10 = 10 000 + 10 × 100 = 11 000 habitants
III — Modèle exponentiel : suite géométrique
Dans ce modèle, on suppose que d’une année à l’autre, le taux d’accroissement est constant.
On utilise une suite géométrique.
où :
- un : population au bout de n années ;
- u0 : population initiale ;
- q : raison de la suite ;
- q = 1 + taux d’accroissement si la population augmente.
Si une population augmente de 10 % par an :
q = 1 + 10/100 = 1,10
On multiplie chaque année par 1,10.
Si la population diminue de 10 % :
q = 1 – 10/100 = 0,90
IV — Le taux d’accroissement
Le taux d’accroissement dépend de plusieurs paramètres.
Nombre de naissances rapporté à la population.
Nombre de morts rapporté à la population.
Entrées dans le territoire.
Sorties du territoire.
Ce taux permet de savoir si une population augmente ou diminue.
V — Modèle de Malthus
Malthus, au XVIIIe siècle, prévoyait :
- une augmentation exponentielle de la population ;
- une augmentation linéaire de la production des ressources alimentaires.
Mais dans la réalité, l’industrialisation et le développement technologique ont permis d’augmenter massivement la production alimentaire. La population a donc continué à croître.
Toutefois, les modèles actuels les plus précis prévoient une population d’environ 10 milliards d’humains vers 2050.
Ce qu’il faut savoir faire dans ce chapitre
À partir de données démographiques, calculer des variations absolues par unité de temps.
Calculer des variations relatives, c’est-à-dire des taux d’évolution.
Choisir entre un modèle linéaire et un modèle exponentiel.
Utiliser le modèle de Malthus pour prévoir l’effectif d’une population.
Calculer un temps de doublement avec une calculatrice ou un tableur.
Comparer les valeurs prévues par un modèle avec des données réelles pour tester sa validité.
Reconnaître les modèles grâce aux graphiques
En contrôle, il faut souvent reconnaître le modèle à partir d’un nuage de points. On ne te donne pas toujours directement la formule. Il faut observer la forme du graphique.
Modèle linéaire
Les points sont presque alignés. La population augmente toujours à peu près de la même quantité.
Modèle exponentiel
Les points forment une courbe. La population augmente de plus en plus vite car on multiplie par le même facteur.
- Les points sont-ils plutôt alignés ou courbés ?
- Le modèle adapté est-il linéaire ou exponentiel ?
- Quelle formule faut-il utiliser pour calculer un ?
- Les points sont-ils plutôt alignés ou courbés ?
- Le modèle adapté est-il linéaire ou exponentiel ?
- Quelle formule faut-il utiliser pour calculer un ?
Documents à analyser
Document 1 — Données simulées : croissance linéaire
On observe une population qui augmente chaque année d’environ 500 habitants.
- La variation absolue semble-t-elle constante ?
- Le modèle adapté est-il linéaire ou exponentiel ?
- Écris la formule générale permettant de prévoir la population.
- Si u0 = 12 000 et q = 500, calcule u8.
Document 2 — Données simulées : croissance exponentielle
On observe une population qui augmente d’environ 8 % par an.
- La variation absolue semble-t-elle constante ?
- Le taux d’évolution semble-t-il constant ?
- Le modèle adapté est-il linéaire ou exponentiel ?
- Si u0 = 20 000 et q = 1,08, calcule u5.
Document 3 — Population mondiale : données réelles arrondies
Données arrondies à partir des estimations historiques et projections démographiques internationales.
- Le nuage de points ressemble-t-il davantage à une droite ou à une courbe ?
- Peut-on utiliser un modèle exponentiel sur une courte durée ?
- Pourquoi ce modèle devient-il discutable sur une très longue durée ?
- À quoi servent les projections démographiques ?
Document 4 — Modèle de Malthus : population et ressources alimentaires
Le modèle de Malthus compare deux évolutions : la population peut augmenter de façon exponentielle tandis que les ressources augmenteraient de façon linéaire.
- Quelle courbe représente la population ? Quelle courbe représente les ressources ?
- Que signifie le point de croisement ?
- Pourquoi le modèle de Malthus peut-il conduire à des perspectives dramatiques ?
- Pourquoi ce modèle est-il trop simple pour décrire toute l’histoire humaine ?
Exercices d’entraînement
Exercice 1 — Modèle linéaire
Une commune compte 8 500 habitants en 2020. Elle gagne environ 120 habitants par an.
- Quel modèle peut-on utiliser ?
- Écris la formule de un.
- Prévois la population en 2030.
- Explique pourquoi cette prévision peut devenir fausse à long terme.
Exercice 2 — Modèle exponentiel
Une population de 50 000 habitants augmente de 2 % par an.
- Quelle est la raison q de la suite géométrique ?
- Écris la formule de un.
- Calcule la population au bout de 10 ans.
- La population augmente-t-elle chaque année du même nombre d’habitants ? Justifie.
Exercice 3 — Choisir le bon modèle à partir de deux graphiques
On observe deux populations A et B. Les données sont représentées ci-dessous.
- Pour chaque graphique, identifie le modèle le plus adapté.
- Écris la formule de un pour la population A.
- Écris la formule de un pour la population B.
- Explique la différence entre “ajouter la même quantité” et “multiplier par le même facteur”.
Exercice 4 — Modèle de Malthus
Dans un pays, le taux de natalité vaut 3,0 %, le taux de mortalité vaut 1,1 %, le taux d’immigration vaut 0,4 % et le taux d’émigration vaut 0,2 %.
- Calcule le taux d’accroissement global.
- La population augmente-t-elle ou diminue-t-elle ?
- Si la population initiale est de 2 millions d’habitants, calcule la population au bout d’un an.
- Explique le lien avec le modèle de Malthus.
Exercice 5 — Temps de doublement
Une population augmente de 1 % par an. On cherche au bout de combien d’années elle double.
- Écris l’inéquation à résoudre : u0 × 1,01n ≥ 2u0.
- Simplifie cette inéquation.
- À l’aide d’une calculatrice ou d’un tableur, trouve une valeur approchée de n.
- Compare avec une population qui augmente de 2 % par an.
Exercice 6 — Critiquer une prévision
Un modèle prévoit qu’une ville de 100 000 habitants atteindra 300 000 habitants dans 40 ans.
- Quelles informations faudrait-il vérifier avant de faire confiance au modèle ?
- Cite trois facteurs qui peuvent rendre cette prévision fausse.
- Rédige une réponse argumentée de 8 à 10 lignes.
Bilan à retenir
On ajoute toujours la même quantité. Le nuage de points ressemble à une droite.
On multiplie toujours par le même facteur. Le nuage de points forme une courbe qui accélère.
La démographie étudie l’évolution des populations. Pour prévoir une population future, on utilise des modèles mathématiques.
Dans un modèle linéaire, la population augmente ou diminue toujours de la même valeur. La courbe obtenue est une droite.
Dans un modèle exponentiel, le taux d’accroissement est constant. On multiplie chaque année par un même facteur.
Le modèle de Malthus oppose une population qui peut croître exponentiellement et des ressources qui augmenteraient plus lentement.
Un modèle est utile pour comprendre et prévoir, mais il faut toujours discuter ses limites, car la réalité dépend de nombreux paramètres : natalité, mortalité, migrations, économie, santé, guerres, climat et progrès techniques.
Sources utilisées pour les données
- Nations Unies — World Population Prospects 2024, projections mondiales.
- INED — résumé des projections des Nations Unies 2024.
- INSEE — estimations de population française au 1er janvier.
- Banque mondiale — indicateurs de croissance démographique.
Les données sont volontairement arrondies pour faciliter les calculs et le raisonnement en classe.
