- •Методы оптимальных решений
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ В ЭКОНОМИЧЕСКИХ ЗАДАЧАХ
- •3.1. Задачи о непрерывном начислении процентов
- •4.7. Метод наименьших квадратов
- •27. Предполагая, что между переменными х и у существует квадратическая зависимость у = а0 + а1х +а2х2, найти параметры этой зависимости, используя метод наименьших квадратов, по следующим опытным данным:
- •Методы оптимальных решений
0 ≤ х ≤ 200 справедлива формула у = а / (х+с), причём при х =0, у = 150; при х = 200, у = 50. Вычислить, сколько минут выполняется работа при 50 операциях.
9. Рентабельность |
у связана с себестоимостью продукции х следующей |
||||
зависимостью: |
y |
a |
1, где а – цена единицы продукции. Построить график |
||
|
|
||||
x |
|||||
|
|
|
этой зависимости при а = 100. Пояснить его экономический смысл. Вычислить рентабельность при х1 = 50 и х2 = 150, дать пояснения.
3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ В ЭКОНОМИЧЕСКИХ ЗАДАЧАХ
3.1. Задачи о непрерывном начислении процентов
Предположим, что первоначальный вклад в банк составил Q0 денежных
единиц. Банк выплачивает ежегодно р% годовых. Необходимо найти |
|
размер |
||||||||||||||||||||||||||||||||
вклада Qt через t лет. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Последовательно применяя формулу начисления процентов, получим |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
p |
2 |
|
|
|
|
|
|
p |
t |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Q 1 |
|
|
Q |
|
, Q |
|
1 |
|
|
Q |
|
, … , Qt |
1 |
|
|
Q , |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
2 |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
100 |
100 |
|
100 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
||||||||||||
|
если начислять |
|
проценты |
не |
один |
раз |
|
в году, |
а n |
|
раз, |
то |
получим |
|||||||||||||||||||||
|
|
p |
|
tn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q 1 |
|
|
Q . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
t |
|
100n |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Устремляя |
n |
, получим значение вклада через t лет при непрерывном |
|||||||||||||||||||||||||||||||
начислении процентов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tn |
|
|
|
|
|
|
|
|
100n 100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
tp |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Q |
t |
|
lim Q |
1 |
|
|
|
Q |
lim 1 |
|
|
или |
|
Q |
t |
Q e100 . |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
n |
0 |
|
|
100n |
|
0 n |
|
|
|
100n |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полученное уравнение называется рекуррентным уравнением динамики основного капитала.
В среднесрочных и долгосрочных моделях развития предприятия и экономики страны в целом обязательно участвует уравнение, описывающее динамику капитальных ресурсов, т.е. ресурсов, участвующих в процессе производства, изменение их во времени с учётом возможных инвестиций и износа. При этом предполагается, что ежегодные отчисления (амортизация)
составляют |
постоянную |
долю |
(процент) |
остаточной |
стоимости |
|
|
|
17 |
|
|
амортизирующегося основного капитала. Эта доля называется коэффициентом
или нормой амортизации. Если норму |
амортизации обозначить |
через , а |
||||
величину основных |
фондов |
на начало |
n-го года через Кn-1 (n=1, 2, …), то |
|||
получим |
рекуррентное |
уравнение |
при |
отсутствии |
инвестиций |
|
Кn=Кn-1 - |
Кn-1 = (1- |
) Кn-1 (n=1, 2, …). |
|
|
|
Если же мы хотим учесть возможные инвестиции, то уравнение изменится. Пусть In – объём инвестиций n-го года. Тогда динамика капитала будет описываться рекуррентным уравнением
Кn = Кn-1 + In - Кn-1 = (1- ) Кn-1 + In (n=1, 2, …).
При этом начальное значение капитала К0 и объём инвестиций In считаются
известными. Предполагая, что существуют lim Кn |
К |
и lim In I и переходя в |
n |
|
n |
этом уравнении к пределу при n, получим предельную стоимость основного капитала:
lim Кn |
lim 1 |
n |
n |
или К =(1-
Кn 1 In |
(1 ) lim Кn 1 |
lim In , |
||||
|
|
|
n |
|
|
n |
)К+I, т.е. К= |
1 |
I |
1 |
lim In . |
||
|
|
|||||
|
|
|
|
|
n |
|
Пример 1. Найти остаточную стоимость основного капитала на начало 3-го
года и |
предельную |
|
стоимость |
|
|
|
основного капитала, |
|
если |
|
I |
= |
|
n2 |
|
|
2n |
3 |
, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2n2 |
1 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
= 0,2, |
К0=1 млн у.е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Решение. Найдём |
I1= |
12 |
2 |
3 |
|
|
|
|
2 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
2 12 |
1 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
К1 = (1- |
)К0+I1 = (1-0,2)1+ |
2 |
|
|
|
4 |
|
2 |
|
|
22 |
; |
|
I2 = |
22 |
|
2 |
2 |
3 |
|
|
3 |
; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
5 |
3 |
|
|
15 |
|
2 |
|
22 |
1 |
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К2= (1- |
)К1 + I2 |
= |
4 |
|
22 |
|
1 |
|
88 |
|
25 |
|
103 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
3 |
|
75 |
|
|
75 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Предельную стоимость основного капитала найдём по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
К = |
1 |
lim |
I n |
1 |
lim |
|
n2 |
|
2n |
3 |
5 |
|
1 |
|
|
|
2,5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
n |
|
|
0,2 n |
|
|
2n |
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Найдём |
объём |
|
инвестиций |
в |
|
|
первый |
год |
I1= |
12 |
2 1 3 |
|
2 |
|
и |
стоимость |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 12 |
1 |
|
|
3 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
основного капитала К1 |
на начало второго года К1=(1- |
)К0+I1=(1-0,2) 1+ |
2 |
|
|
22 |
. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
15 |
|
|
18
Затем найдём I2= |
22 |
2 |
2 |
3 |
|
1 |
и стоимость основного капитала на начало |
|||||||
2 |
22 |
1 |
|
3 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
третьего года К2= (1- ) К1 + I2 |
= (1-0,2) |
22 |
|
1 |
|
103 |
. |
|||||||
15 |
3 |
75 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2. Паутинообразная модель рынка
Рассмотрим простейшую динамическую модель рынка некоторого товара. В этой модели предполагается, что объём спроса в любой текущий момент времени n t зависит от уровня цены этого периода – Рn, а предложение реагирует на изменение цены с некоторым запаздыванием и зависит от уровня цены в предыдущем периоде – Рn-1. Обозначим через QD(n) и QS(n) объёмы спроса и предложения в период n, тогда QD(n)=f(Pn) и QS(n)=g(Pn-1). Следующее предположение модели состоит в том, что изменение цены во времени происходит таким образом, что текущий спрос равняется текущему предложению, т.е. QD(n)=QS(n) или f(Pn)=g(Pn-1).
Чтобы упростить анализ этого уравнения, предположим, что f(Pn)=an-bPn, g(Pn-1)=Cn-1+dPn-1 (b>0, d>0). Подставив эти выражения в уравнение f(Pn)=g(Pn-1), получим уравнение аn-bPn=Cn-1+dPn-1, которые вместе с
равенствами QD(n)= аn-bPn, QS(n)= Cn-1+dPn-1 образует |
так называемую |
|
паутинообразную модель рынка. |
|
|
Предположим, что существуют lim an |
a, lim Cn C и |
lim Pn P , тогда, |
n |
n |
n |
переходя
lim (an bPn )
n
в последнем |
уравнении к пределу при n |
, получим |
lim (Cn 1 dPn |
1) или a - bP = C + dP. Отсюда найдём |
|
n |
|
|
Р = |
a |
c |
|
lim an |
lim cn |
. |
d |
b |
|
d |
b |
||
|
|
|
|
n |
n |
|
|
Можно показать, |
что если |
d |
1 и существуют |
lim a , |
lim c , то существует и |
||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
n |
n |
n |
n |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
lim Pn |
a |
c |
P. |
В |
этом случае |
Р |
называется |
предельным значением |
||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||
d |
b |
|||||||||||||||||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
равновесных цен Рn. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Пример 2. Найти предельное значение равновесных цен в паутинообразной |
|||||||||||||||||||
модели рынка, если |
a |
|
n |
1 |
, |
c |
|
n |
, b 1,5, |
d |
1. |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
n |
|
2n |
1 |
n |
2n |
1 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19
Решение. |
Найдем |
lim |
n |
1 |
1 |
a |
и c lim |
n |
|
|
1 |
, т.к. |
d |
|
1 и а, с |
|||||||
n |
2 |
2n 1 |
2 |
b |
||||||||||||||||||
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
a |
|
c |
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
определены, |
то Р = |
|
|
2 |
|
|
0,2, |
Р – |
предельное |
значение |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
b |
|
d |
1,5 |
1 |
2,5 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равновесных цен
ЗА Д А Ч И
1.Годовая процентная ставка р = 9 %. Рассчитать величину вклада через пять лет, если начальный вклад Q0 = 2 000 руб., а проценты начисляются ежеквартально. Вычислить величину вклада через пять лет при непрерывном начислении процентов.
2.За два года величина вклада выросла в 1,4641 раза при начислении процентов раз в полгода. Во сколько раз возросла бы величина вклада при непрерывном начислении процентов?
3. Норма амортизации равна 10%. Найти остаточную стоимость основного капитала на начало 3-го года и его предельную стоимость, если инвестиции в n-й
год In = 0,2n 1 у.е. и начальное значение К0 = 2 у.е. n 3
4. Ежегодные инвестиции в основной капитал определяются равенством
In= |
n |
1 |
|
у.е. Определить предельную стоимость и начальную стоимость |
|
|
|
|
|||
0,1n2 |
2n |
1,9 |
|||
|
|
основного капитала, если норма амортизации = 5% и величина основного капитала на начало второго года К1 = 2,4 у.е.
5. Пусть спрос на некоторый товар в момент времени n определяется
равенством QD(n) = |
n2 |
n |
1 |
|
0,4Pn , а предложение QS(n)= |
n |
2 |
|
0,2Pn 1 |
, где |
|
2n2 |
n |
1 |
3n |
1 |
|||||||
|
|
|
|
Рn – равновесная цена в момент времени n t. Определить значение равновесной цены Р3 и предельное значение равновесных цен Р, если начальная цена Р0=0,5.
6. Пусть Рn – значение равновесной цены в момент времени n t. Определить Р3 и предельное значение равновесных цен Р, если начальная цена Р0=1, а
20
объёмы спроса |
QD(n) |
и предложения QS(n) определяются равенствами |
|||||||||
Q (n)= |
2n2 |
n |
2 |
1,2 P ; |
Q |
(n)= |
n2 |
n |
1 |
0,8P |
. |
|
|
|
|
|
|
||||||
D |
n2 |
n |
1 |
n |
S |
|
n2 |
n |
2 |
n 1 |
|
|
|
|
|
|
|
4. ПРОИЗВОДНАЯ. ПРЕДЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
4.1. Экономический смысл производной
Пусть функция y = f(x) определена на промежутке X. Возьмём точку х X . Дадим значению х приращение х 0 , тогда функция получит приращение
у=f(x+ х)-f(x).
Производной функции y=f(x) называется предел отношения приращения
функции к приращению аргумента при стремлении последнего к нулю |
(если |
|||||||
этот предел |
существует): |
|
|
|
|
|
||
|
|
y |
|
f ( x |
x) f ( x) |
|
|
|
y |
lim |
|
lim |
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
x 0 |
x |
x 0 |
|
x |
|
|
|
|
Производная |
функции |
y x |
характеризует мгновенный прирост |
или |
|||
скорость изменения зависимой |
переменной y (функции f(x)) |
в точке x. |
|
|||||
|
Пример 1. |
Стоимость |
определённой продукции на 1 |
рубль основных |
производственных фондов (фондоотдача) y зависит от коэффициента сменности оборудования х (характеризующего степень равномерности использования
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
оборудования по сменам) следующим образом: y= |
|
x +c, где |
c – |
постоянная |
||||||||||||||
величина. Найти: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а) |
скорость изменения |
|
фондоотдачи |
при |
коэффициенте |
сменности |
||||||||||||
оборудования x=1,35; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
б) найти функцию этого изменения, если |
c = |
|
0, полагая, что некоторое |
|||||||||||||||
время фондоотдача будет меняться с постоянной скоростью. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Решение: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) |
скорость |
изменения |
фондоотдачи определяется производной y |
|
1 |
|
|
, |
||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
x |
|||
при |
x=1,35 , |
y=(1,35) = |
1 |
|
0,43, т.е. при |
|
изменении |
коэффициента |
||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
2 1,35 |
|
сменности на единицу фондоотдача увеличивается приближенно на 0,43 руб.;
21
б) фондоотдача y будет меняться с постоянной скоростью v= y (1,35) = 0,43 в случае линейной зависимости, т.е. по касательной к кривой в точке x0=1,35; уравнение касательной имеет вид: y – 1,16 = 0,43 (x-1,35), где y(1,35)=1,16. После преобразования имеем уравнение фондоотдачи y=0,43x+0,58.
Пусть функция u = u (t) выражает количество произведённой продукции u за
время t . Необходимо найти производительность труда |
в момент t0. За период |
|||
времени от t0 |
до |
t0+ |
t количество произведённой |
продукции изменяется |
на величину |
u |
u(t 0 + |
t) u(t 0). Тогда средняя производительность труда за |
время |
t |
будет равна отношению |
ср= |
u |
. Определим производительность |
|||||||||
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
||
труда |
в |
момент |
времени |
t0 |
как |
предельное |
значение |
средней |
||||||
производительности |
u |
при |
t 0 |
, т.е. |
|
lim |
|
u |
. |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
t |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
t 0 |
t |
|
|
|
|||
Таким |
образом, |
производительность |
труда |
есть |
производная |
объёма |
||||||||
произведённой продукции по времени. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Темпом изменения функции называется величина |
Т y = |
y (x) |
(ln y) . |
|
||||||||||
y |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример 2. Производительность труда бригады рабочих может быть описана уравнением y = -2,5t2 + 15t + 100, 1 t 8 – рабочее время в часах. Вычислить скорость и темп изменения производительности труда при t = 2, t = 7.
Решение. Скорость изменения производительности труда выражается производной
y= -5t + 15 y (2) = 5 ед/ч y (7) = -20 ед/ч.
Темп изменения (относительная скорость изменения) производительности
труда выражается формулой T = |
y |
|
5t 15 |
|
. |
|
|
|
|
||
y |
y |
|
2,5t 15 t |
100 |
|
|
|
|
Тогда Ty (t =2) = 1/24 (ед/ч) , Ty(t=7) = -8/33(ед/ч) .
Знаки плюс и минус показывают, что в начале смены наблюдалось увеличение производительности, а в конце – снижение.
Рассмотрим ещё одно понятие, иллюстрирующее экономический смысл
производной. Пусть |
К=К(х) функция издержек производства, где |
х – объём |
||||
выпускаемой |
продукции, |
пусть |
x – прирост продукции, |
ему |
будет |
|
соответствовать |
y |
y(x x) |
y(x) |
приращение издержек производства. |
|
|
|
|
|
|
22 |
|
|
Величина |
y |
есть среднее приращение |
|
производства |
на единицу |
||
|
|
||||||
x |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
продукции. Найдём предельные издержки lim |
|
y |
K (x). |
К x |
характеризует |
||
|
|
||||||
|
x |
||||||
|
|
x o |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
приближенно дополнительные затраты на производство дополнительной единицы продукции.
Предельные издержки зависят от уровня производства (количества
выпускаемой продукции) |
х |
и |
определяются |
не |
постоянными |
производственными затратами, а |
лишь |
переменными |
(на сырьё, топливо, |
электроэнергию, и т.п.). Аналогично могут быть определены предельная выручка, предельный доход, предельный продукт, предельная полезность и другие предельные величины.
Предельные величины характеризуют не состояние (как суммарная или средняя величина), а процесс изменения экономического объекта. Таким образом, производная выступает как скорость изменения некоторого экономического процесса по времени или относительно другого исследуемого фактора.
|
Пример 3. Пусть К(х)=50х-0,05х3 |
(ден.ед.) функция издержек производства. |
||||||||||
Определить |
средние и |
предельные |
издержки, если |
объём составляет 10 |
||||||||
условных единиц. |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Решение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Средние издержки |
|
|
|
|
|
||||||
|
К х 50 x |
0,05 x3 |
50 |
0,05 x2 , при х=10 |
К 10 |
=45 (ден.ед.). |
||||||
|
х |
|
|
x |
|
|
10 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Предельные издержки |
|
|
|
|
|||||||
|
К х =50 - 0,15х2 |
при х=10 К х =50 - 0,15 · 102 = 35 (ден. ед.). |
||||||||||
|
Итак, если |
средние |
издержки |
на |
производство |
единицы продукции |
||||||
составляют |
45 ден. ед., |
то предельные издержки, т.е. дополнительные затраты |
на производство дополнительной единицы продукции при данном уровне производства (объёме выпускаемой продукции 10 ед.), составляют 35 ден.ед.
4.2. Эластичность функции. Свойства эластичности
Для исследования экономических процессов и решения других прикладных задач часто используется понятие эластичности функции. Эластичностью функции EX (у) называется предел отношения относительного
23
приращения функции у к относительному приращению аргумента х при
x |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ех (y) = lim ( |
y |
: |
x |
) |
x |
lim |
y |
|
x |
y . |
|
y |
|
y |
x |
|
y |
|||||
|
x 0 |
|
x |
x 0 |
|
|
Эластичность функции показывает приближенно, на сколько процентов
изменится функция |
у= f(x) |
при |
изменении |
независимой переменной х на |
|||
1%. Эластичность функции обладает рядом свойств: |
|||||||
1. Эластичность |
функции |
равна |
произведению независимой переменной |
||||
х на темп изменения функции Ту = |
(ln y) |
y |
, т.е. |
||||
|
|
||||||
y |
|||||||
|
|
|
|
|
Ех (у) = х ∙ Ту.
2. |
Эластичность произведения (частного) двух |
функций |
равна |
сумме |
||||||||||||||||||||
(разности) эластичностей этих функций |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ex (u |
v) = Ex (u) + Ex (v); |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ex |
|
u |
|
= Ex (u) – Ex (v) |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Если |
|
Ex ( y) |
|
>1, то изменению |
переменной |
х |
на 1% |
соответствует |
|||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||
изменение функции более |
|
|
чем |
на 1%, |
то |
говорят, |
что функция |
эластична |
||||||||||||||||
относительно х. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
4. |
Если |
|
Ex ( y) |
|
1, то |
функция |
нейтральна, т.е. изменение |
х |
на |
1% |
||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||
приводит к изменению y(х) на 1%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
5. |
Если |
|
Ex ( y) |
<1, функция неэластична, при изменении х |
на 1% функция |
|||||||||||||||||||
у(х) изменяется менее чем на 1%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Пример 4. Пусть функция спроса |
на |
некоторый |
вид товара |
имеет |
вид |
|||||||||||||||||||
q 2e 2 p , где p–цена товара |
(ден.ед.). Определить эластичность спроса при цене |
|||||||||||||||||||||||
товара p=3 (ден.ед.). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Решение. Рассчитаем эластичность спроса относительно цены. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
E |
|
(q) |
p |
|
q |
|
p |
(2e 2 p ) |
2 p . |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
q |
|
2e 2 p |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда Ep 3 (q) 2 3 6. Это означает, что при цене 3 (ден.ед.) повышение цены на 1% вызовет снижение спроса на 6%, т.е. спрос эластичен.
24
Пример 5. Пусть спрос на данный товар в зависимости от дохода потребителей выражается формулой q = r , где r – доход. Определить эластичность спроса относительно дохода.
Решение. Эластичность спроса относительно дохода имеет вид:
Er (q) = |
r |
|
dq |
|
r |
|
|
1 |
|
|
|
r |
|
1 |
0,5. |
|
q |
|
dr |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2r |
2 |
|||
|
|
|
r |
|
|
2 r |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Это означает, что повышение дохода потребителей на 1% вызовет повышение спроса на товар на 0,5%.
|
|
|
|
3 |
(4 |
p2 ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Пример 6. |
Пусть S(p) = |
|
|
|
|
|
|
|
– |
функция предложения (товара, труда, |
||||||||||||
|
1 |
8 p |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
услуг) |
в зависимости от цены р. |
Найти |
эластичность предложения при цене |
|||||||||||||||||||
товара р = 4 (ден. ед.). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Решение. Эластичность предложения относительно цены Ep (s)= |
p |
|
ds |
. |
||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
dp |
||
|
|
Ep (s) = |
p (1 |
8 p) |
|
|
3 |
(4 |
|
p2 ) |
|
2 p ( p |
4 p2 16) |
. |
|
|
|
|
||||
|
|
3 (4 p2 ) |
|
|
|
1 8 p |
(4 p2 ) (1 8 p) |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
При |
р=4 |
эластичность |
Ер(s) |
= |
0,7, |
т.е. прирост предложения, |
||||||||||||||||
соответствующий увеличению цены р = 4 (ден.ед.) на 1%, составляет 0,7%. |
||||||||||||||||||||||
4.3. Экстремум |
функции |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Пусть на промежутке Х задана функция у=f(x). |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Необходимое |
условие |
|
экстремума. |
Если |
функция |
|
у=f(x) |
|||||||||||||||
дифференцируема в |
точке |
х0 |
X |
и |
имеет |
экстремум в этой точке, то |
||||||||||||||||
у ( х0 ) |
0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Первое достаточное условие экстремума. Если при переходе через точку
х0 производная дифференцируемой функции у=f(x) меняет свой знак с плюса на минус, то точка х0 есть точка максимума функции у=f(x), а если с минуса на плюс, то х0 – точка минимума.
Второе достаточное условие экстремума. Если производная f (x)
дважды дифференцируемой функции равна нулю в некоторой точке x0 |
X , а |
||||||||
вторая производная |
f (x0 ) |
положительна, |
то х0 |
есть точка |
минимума |
||||
функции f (x) , если |
f (x0 ) отрицательна, то х0 |
точка максимума. |
|
|
|||||
Пример |
7. |
Производитель |
реализует |
свою |
продукцию по |
цене |
|||
р=150 (ден. |
ед) |
за единицу, |
а |
издержки при этом |
задаются |
кубической |
|||
|
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
зависимостью |
S(x)=6x+3x3. Найти оптимальный объём выпуска продукции |
||||
при котором прибыль будет максимальной. |
|
||||
Решение. |
Пусть |
объём |
выпускаемой продукции |
х. Составим функцию |
|
прибыли C(x) = 150x-(6x+3x3), где рх – доход от реализуемой продукции. |
|||||
1. |
Найдём |
производную |
C (x) 150 (6 9x2 ) 144 |
9x2 . |
|
2. |
Найдём критические точки. |
|
|||
C (x) 144 |
9x2 0 |
|
х1 = 4, х2 = – 4 (не удовлетворяет смыслу задачи). |
||
3. |
Найдём |
C (x) |
18x и определим знак второй производной при х=4 |
C(4) 72 0 , следовательно, при х=4 прибыль С(х) максимальна.
4.Находим максимум функции Сmax(x=4)=150 4 (6 4 364) 384 (ден.ед.). Пример 8. Капитал в 1 млрд руб. может быть размещён в банке под 50%
годовых или инвестирован в производство, причём эффективность вложения
ожидается |
|
в |
|
размере |
|
|
100%, а издержки задаются квадратичной |
||||||||||||||||||||||||||||||
зависимостью. |
Прибыль облагается налогом в р%. При каких |
|
значениях р |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
вложение в производство |
|
|
является более эффективным, нежели чистое |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
размещение капитала в банке? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Решение. |
Пусть |
|
х |
(млрд |
руб.) |
|
|
инвестируется |
в |
производство, а |
|||||||||||||||||||||||||||
(1-х) ‒ размещается |
под |
|
|
проценты. |
Тогда |
размещенный |
капитал |
станет |
|||||||||||||||||||||||||||||
равным (1 |
|
x)(1 |
|
|
50 |
) |
|
3 |
|
3 |
x , |
|
а |
капитал, |
|
вложенный |
в |
производство, |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
100 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
x(1 |
100 |
) |
|
2x . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Издержки |
|
|
составят |
a х2, |
т.е. |
прибыль |
от вложения в |
|
производство |
||||||||||||||||||||||||||||
С = 2х - a х2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Налоги |
|
|
составят |
|
(2х - |
a х2) |
p |
, |
|
т.е. |
чистая |
|
прибыль |
окажется |
|||||||||||||||||||||||
|
100 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равной (1 |
|
p |
)(2x |
ax2 ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Общая сумма через год составит: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
A(x) |
3 |
|
3 |
x |
(1 |
|
|
p |
)(2x |
|
ax2 ) |
3 |
|
2(1 |
|
p |
) |
3 |
x |
a(1 |
|
p |
)x2 . |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
100 |
2 |
|
|
100 |
|
26
Требуется найти максимальное |
|
значение |
|
этой |
|
функции на отрезке |
0;1 . |
|||||||||||||||||||||||
Для этого найдём производную функции |
A (x) |
2(1 |
p |
) |
|
3 |
|
2a(1 |
|
p |
)x и |
|||||||||||||||||||
100 |
2 |
|
100 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2(1 |
|
p |
) |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
приравняем её к нулю A (x) |
0 , при |
x |
100 |
2 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2a(1 |
|
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Вторая производная |
A (x) |
2a(1 |
|
p |
) |
0 , |
|
|
т.е., |
|
|
согласно |
второму |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
достаточному условию экстремума, |
х0 – точка максимума. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Чтобы точка |
|
х0 |
принадлежала отрезку [0;1], |
|
|
необходимо |
выполнение |
|||||||||||||||||||||||
условия 0< 2 (1- |
|
p |
) |
3 |
|
1 |
или |
р < 25. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
100 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, если р > 25, то выгоднее ничего не вкладывать в
производство и разместить весь капитал в |
банк. Если р < 25 , то можно |
|||||||||||||
показать, что при х = хо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 1 |
|
|
p |
3 |
2 |
|
|
||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A(x0 ) = |
+ |
100 |
|
|
2 |
3 |
A(0). |
|||||||
|
|
|
||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4a 1 |
|
|
p |
|
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, вложение в производство является более выгодным, чем чистое размещение под проценты.
4.4. Определение оптимального размера партии
Для определения оптимального размера партии изделий введём обозначения:
пусть С1 – затраты на хранение одного изделия в единицу времени; |
С2 – общие |
|
затраты на производство одной партии; |
n – число изделий |
в партии; |
Т – продолжительность производства одной партии. |
|
|
Требуется определить размер партии n, |
при котором обработка N изделий |
(N>n) за время t потребует минимальных затрат.
Составим |
функцию у=f(х), выражающую зависимость суммарных затрат у |
|||||
от размера партии n. |
|
|
|
|||
Общее |
число партий |
N |
, |
тогда общие затраты на производство |
||
|
||||||
|
|
|
n |
|
||
составят C2 |
N |
. При определении затрат на хранение будем исходить из того, |
||||
n |
||||||
|
|
|
|
|
27
что партия изделий по мере изготовления поступает на хранение и поэтому за период её изготовления Т хранится в среднем n2 изделий.
Таким |
образом, затраты |
на хранение |
одной партии |
составляют |
С1 |
n |
T . |
|||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
N |
|
C1TN |
||||||
Суммарные |
затраты |
на |
хранение |
составят |
|
|
C1 |
|
T |
|
|
|
|
|
. |
|||||||||||||
|
|
2 |
|
n |
2 |
|||||||||||||||||||||||
Суммарные |
затраты |
на |
производство |
и |
хранение |
будут |
составлять |
|||||||||||||||||||||
y C |
|
N |
|
C1 |
TN . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
n |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Величины |
n и T |
взаимозависимые, очевидно, что |
|
t |
|
N |
|
|
|
NT nt . |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
T |
|
n |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Подставляя в функцию y, получим y |
|
C2 N |
|
C1t |
n . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
n |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исследуем функцию у = f(n) на минимум (С1, С2, N и t – заданные величины).
Вычислим производную функции y |
C2 N |
|
|
|
C1t |
|
, |
приравняем её к нулю |
|
||||||||||
|
n 2 |
2 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
y 0 , |
|
C2 N |
|
|
|
|
C1t |
|
0 , |
|
|
|
|||||||
|
|
n 2 |
2 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
n |
|
|
2N |
|
C2 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
0 |
|
|
t |
C1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Вычисли вторую производную функции |
y |
2C2 N |
|
0 |
, при найденном n0 |
, |
|||||||||||||
|
|
|
n3 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
функция достигает минимума.
Итак, оптимальный размер партии, минимизирующий суммарные затраты
равен |
n |
2NC2 |
. |
|
|||
|
0 |
t C1 |
|
|
|
Пример 9. Пусть планируется строительство и эксплуатация некоторого объекта, срок эксплуатации Т лет. Первоначальные капиталовложения составляют К руб., а последующее ежегодные эксплуатационные расходы х руб. Предположим, что первоначальные капиталовложения зависят от последующих ежегодных расходов К=f(х). Определить оптимальный размер первоначальных капиталовложений, при котором суммарные расходы достигают минимума.
Решение
Суммарные расходы по строительству и эксплуатации данного объекта за Т лет составят y K x T f (x) xT.
28
Исследуем функцию на минимум
|
y |
K |
T |
f x |
T , |
y |
0 , |
K |
T |
0 , K |
T . |
Из уравнения следует, что K < 0, т.е. начальные вложения убывают с ростом |
|||||
ежегодных эксплуатационных расходов. |
|
|
|||
Если K >0, то кривая |
К=f(х) |
вогнутая, |
т.е. если с ростом годовых |
эксплуатационных расходов, уменьшение начальных капиталовложений
происходит с замедлением, то найденное значение х* из уравнения K |
T , |
определяет минимальные суммарные затраты y*min = f(x ) + x* ∙ T. |
|
4.5. Функция двух переменных
Пусть имеются две переменных х и у, и каждому набору их значений (х, у) из некоторого множества U соответствует одно вполне определенное значение
переменной величины |
Z. Тогда говорят, |
что задана функция двух переменных |
|||||||||||||||||||||||
Z=f(x, у). |
|
Дадим |
аргументу х приращение |
х, аргументу у – приращение |
у. |
||||||||||||||||||||
Величина |
|
|
|
Z |
f (x |
x, y |
y) |
f (x, y) называется полным приращением |
|||||||||||||||||
функции в точке (х,у). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Если задать только |
приращение |
аргумента |
х |
|
или аргумента |
|
у, |
то |
|||||||||||||||
полученные приращения |
функции соответственно |
|
x Z=f(x+ |
x,y)-f(x,y) |
и |
||||||||||||||||||||
|
y Z= f(x,y+ |
y)-f(x,y) называются частными. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
Частной производной |
функции |
z=f(x,y) |
по |
независимой |
переменной |
х |
|||||||||||||||||
называется функция переменных |
х и у, |
полученная |
при дифференцировании |
||||||||||||||||||||||
f(x, |
|
y) |
|
по |
x |
в |
предложении, |
что |
у |
|
считается |
постоянной |
|||||||||||||
Z |
|
|
z |
f |
|
(x, y) |
lim |
|
x z |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
x |
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
x |
|
|
|
x 0 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Аналогично частной производной по у |
будет Z |
|
z |
f y (x, y) |
lim |
|
y z |
. |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
y |
|
y |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y 0 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частная производная по переменной х в точке (х,у) характеризует скорость изменения или прирост переменной Z при изменении х и постоянном значении
у.
Коэффициентами частной эластичности Ex(z), Ey(z) называются величины
Ex (z) |
x |
Zx , |
Ey (z) |
y |
Z y . |
|
z |
z |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
29 |
Коэффициент частной эластичности Ex(z) приблизительно показывает, на сколько процентов изменится функция при изменении переменной x на 1% при неизменном значении у.
Пример 10. |
Функции спроса на товары А и В имеют вид: |
|
х = 1000 - 20 р1 + р2 + 2m ; |
у = 2000 + 2р1 – 10р2 + 3m, |
|
где x, p1 |
и y, p2 – спрос на товары А и В и их цены соответственно, m – |
часть дохода потребителя, которую он расходует на приобретение названных товаров. Определить коэффициенты эластичности функций при p1 = 40, p2 = 50, m = 100.
Решение
|
|
|
|
E x p |
|
|
|
p1 |
x p |
|
|
|
|
|
x p |
|
20. |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
E xp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
20) |
1,8. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
1000 |
|
20 |
|
|
|
40 |
|
|
|
50 |
200 |
|||||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
E x |
|
|
|
|
|
p2 |
|
x |
|
|
|
|
|
|
50 |
|
1 |
0,11. |
|
||||||||
|
|
p |
2 |
|
|
|
x |
p |
2 |
450 |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
E y p |
|
|
p1 |
y p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
2 |
0,043 . |
|||||||
|
|
y |
|
2000 |
|
|
|
80 |
|
500 |
300 |
|||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
E y p |
|
|
p2 |
|
|
y p |
|
|
|
|
50 |
|
|
( |
|
10) |
0,27. |
||||||||||||
|
2 |
|
|
y |
|
|
2 |
|
1880 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
E xm |
|
|
|
m |
|
xm |
|
|
|
100 |
|
|
2 |
0,44. |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
450 |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
E ym |
|
|
m |
|
уm |
|
|
|
100 |
|
|
3 |
0,16. |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
|
1880 |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Величины Exp1 = -1,8 |
|
и Eyp1=0,043 показывают, что с ростом цены товара А |
на 1%, спрос на товар А снижается на 1,8%, а спрос на товар В повышается на
0,043%.
Аналогично величины Еxр2 и Еyр2 показывают, что с увеличением цены товара В на 1%, спрос на товар А повышается на 0,11%, а спрос на товар В снижается 0,27%.
4.6. Экстремум функции двух переменных
Пусть на множестве U задана функция Z=f(x,y).
Необходимое условие экстремума функции двух переменных – равенство частных производных нулю.
30
|
zx fx (x, y) |
0 ; z |
y |
f |
y |
(x, y) 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Достаточное условие экстремума функции двух переменных. |
|
|||||||
Пусть (х0,у0) – критическая точка функции Z=f(x,y) |
, т.е. fx (x0 , y0 ) 0 |
и |
||||||
f y (x0 y0 ) |
0 , а значение вторых частных производных |
функции z=f(x,y) |
есть |
|||||
fxx (x0 y0 ) |
A, fx, y (x0 y0 ) B , f yy (x0 y0 ) |
C . |
|
|
|
|
|
|
Тогда
–если = АС– В2 >0, то функция Z=f(x,y) в точке (х0 у0) имеет экстремум: максимум при А<0;
минимум при A>0;
–если = АС– В2 <0, то экстремума нет;
–если = АС– В2 =0, то вопрос о наличии экстремума остаётся открытым. Пример 11. Фирма продаёт товар на двух рынках в количествах x и y. Заданы
функции дохода фирмы на каждом из этих рынков:
R1(х) = (351 – х) х , R2(у) = (451 – 2у) у.
Функция полных издержек фирмы имеет вид C = Q2 + Q + 10, где Q = х + у. Определить, при каком объёме выпуска продукции достигается максимум
прибыли и какая часть продукции должна продаваться на втором рынке.
Решение
Поскольку прибыль равна разности между доходом от продаж и полными издержками производства J = (351 – х)х + (451 – 2у) у ‒ C =
= 351 х – х2 + 451 у – 2у2 – (х+у)2 ‒ х ‒ у‒ 10 = 350 х + 450 у ‒ 2x2 ‒ 3у2 – 2ху ‒ 10
Необходимое условие экстремума дифференцируемой функции – равенство
частных производных J x и J y нулю. |
|
|
|
|
J x |
= 350 ‒ 4х |
‒ |
2у; |
|
J y |
= 450 ‒ |
6у |
‒ |
2х. |
Получим систему линейных уравнений: |
|
|
|
|
|
4x 2 y |
350 |
|
0 |
|
2x 6y 450 0 . |
|||
Решив систему уравнений, получим x= 60, |
y = 55. |
|||
Проверим достаточное условие экстремума: |
|
|
||
A = J xx = - 4; |
|
|
|
|
B = J xy = - 2; |
|
|
|
|
|
31 |
|
|
|