
Математические модели в экономике.-5
.pdf
В примере
|
|
|
|
|
|
|
15 20 |
|
|
|
|||
K 120 |
|
1 |
27 , |
(1.22) |
||
10 20 |
||||||
|
|
|
|
|
то есть компенсация должна составить 27 единиц.
Отметим, что при изменении цен на товары происходит изменение структуры потребления. В этом изменении структуры потребления одно-
временно сказываются два эффекта:
-изменение соотношения цен между различными товарами;
-изменение финансовой ситуации для покупателя.
Понятие компенсации позволяет исключить второй эффект и выде-
лить эффект влияния изменения соотношения цен между товарами на их приобретение в чистом виде.
ЗАДАНИЕ
1. Пусть имеется два вида товаров с ценами, c1 и c2 . Функция полез-
ности имеет вид:
u(x1, x2 ) d1x12 d2 x22 d3x1x2 .
Имеющийся в наличии капитал, равен K . Какое количество товаров дол-
жен приобрести потребитель, для максимизации функции полезности.
Значения c1 , c2 , d1, d2 , d3, K приведены в таблице. Расчет выполнить сна-
чала при d3 0 , затем для того значения d3 , которое приведено в таблице
1.1.
2. Пусть цена c1 увеличилась на 2у.е. Рассчитать компенсацию K для капитала при тех же исходных данных, обеспечив при этом прежнее зна-
чение функции полезности. При этом параметр d3 принять равным нулю.
11
Таблица 1.1
n/n |
c1 |
c2 |
d1 |
d2 |
d3 |
K |
1 |
40 |
50 |
2 |
2 |
1 |
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
5 |
10 |
1 |
1 |
0,3 |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
10 |
30 |
1 |
2 |
1 |
600 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
40 |
20 |
4 |
2 |
1 |
700 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
10 |
20 |
1 |
1 |
0,4 |
500 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
12 |
24 |
1 |
1 |
0,1 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
7 |
35 |
22 |
2 |
3 |
0,5 |
600 |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
30 |
20 |
4 |
1 |
0,4 |
400 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
5 |
15 |
2 |
1 |
0,8 |
750 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
20 |
30 |
2 |
1 |
0,5 |
250 |
|
|
|
|
|
|
|
11 |
20 |
25 |
1 |
4 |
1 |
800 |
|
|
|
|
|
|
|
12 |
40 |
50 |
2 |
1 |
1 |
1200 |
|
|
|
|
|
|
|
2. Производственные функции
Рассмотрим основные понятия и теоремы для производственных функций, которые используются в качестве моделей макроэкономики и моделей микроэкономики (например, в качестве модели фирмы).
Пусть: Y 0 валовой продукт, K 0 основные фонды, L 0 тру-
довые ресурсы. Тогда функция F(K, L) 0 , определяющая зависимость ва-
лового продукта от основных фондов и трудовых ресурсов, т.е.
Y F(K, L) ,
называется производственной функцией (ПФ), а аргументы K
торами производства.
Если для 0
|
(2.2) |
F( K, L) F(K, L) , |
то ПФ F(K, L) называется однородной ПФ со степенью однородности .
Если 1, то однородная ПФ F(K, L) называется линейно-однородной ПФ.
Теорема 2.1. (Теорема Эйлера). Если F(K, L) является однородной ПФ
со степенью однородности , то справедливо равенство
F (K, L) F (K, L) K F (K, L) L . |
(2.3) |
||||||||||
|
|
|
K |
|
|
|
|
|
L |
|
|
ПФ F(K, L) |
называется неоклассической ПФ, если для K 0 |
и L 0 |
|||||||||
она удовлетворяет условиям: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
10 ) |
|
F |
0, |
F 0; |
|
|
||||
|
|
|
K |
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
20 ) |
2 F |
0, |
2 F |
0; |
|
|
||||
|
K 2 |
L2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
(2.4) |
||||
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
30 ) lim |
, lim |
; |
|
|||||||
|
K 0 |
|
K |
|
L 0 |
|
|
L |
|
|
|
|
40 ) lim F |
0, lim |
F |
0. |
|
||||||
|
K |
K |
|
L |
|
|
L |
|
|
||
Пусть A 0, |
0 1, 0 1, 1, тогда ПФ вида |
|
|||||||||
|
|
|
|
F(K, L) AK L |
|
||||||
называется ПФ Кобба Дугласа. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|||||||||
Теорема 2.2. Пусть Fi (K, L), i 1, N, являются однородной ПФ со сте- |
|||||||||||
пенями однородности i , тогда ПФ |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
F (K, L) Fi (K, L) |
(2.5) |
|||||||||
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
являются однородной ПФ со степенью однородности |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i . |
|
|
|
|
(2.6) |
i 1
Рассмотрим основные экономико математические характеристики.
Средней производительностью труда называется величина
13
y F(K, L) / L , |
(2.7) |
т.е. y это количество валового продукта, приходящегося на единицу тру-
довых ресурсов. |
|
Средней фондоотдачей называется величина |
|
z F(K, L) / K , |
(2.8) |
т.е. z это количество валового продукта, приходящегося на единицу ос-
новных фондов. |
|
Фондовооруженностью труда называется величина |
|
k K / L , |
(2.9) |
т.е. k это количество основных фондов, приходящееся на единицу трудо-
вых ресурсов.
Предельной производительностью труда или нормой прибыли с тру-
довых ресурсов называется величина
F(K, L) / L , |
(2.10) |
т.е. это прирост валового продукта, приходящийся на единицу приро-
ста трудовых ресурсов.
Предельной фондоотдачей или нормой прибыли с основных фондов называется величина
(2.11)
т.е. r это прирост валового продукта, приходящийся на единицу основ-
ных фондов.
Пусть при заданном K прирост трудовых ресурсов, равный L , вы-
зывает прирост валового продукта, равный F . Тогда, согласно (2.4),
F / L . Пусть при заданном L прирост основных фондов, равный K ,
вызывает прирост валового продукта, равный F . Тогда, согласно (2.11), r F / K . Таким образом, экономический смысл параметров и r оче-
виден.
Очевидно, что
14
Y |
F |
K, |
Y F |
L , |
(2.12) |
|
|
||||||
K |
K |
|
L |
L |
|
|
|
|
|
|
|
являются соответственно доходами, полученными с основных фондов и трудовых ресурсов. Тогда для линейно-однородной ПФ, согласно (2.11), (2.12), следует, что
F(K, L) YK YL .
Таким образом, теорема Эйлера для линейно-однородная ПФ дает представление валового продукта в виде суммы YK и YL .
Коэффициентом эластичности по фондам называется величина
|
F (K, L) |
K |
, |
(2.13) |
K |
|
|||
F (K, L) |
т.е. это процентный прирост валового продукта, приходящийся на один процент прироста основных фондов.
Коэффициентом эластичности по трудовым ресурсам называется ве-
личина
|
F (K, L) |
L |
|
|
L |
|
. |
(2.14) |
|
F (k, L) |
т.е. это процентный прирост валового продукта, приходящийся на один процент прироста трудовых ресурсов.
Справедливость следующих двух формул очевидна
r / z, / y . |
(2.15) |
Теорема 2.3. Пусть F(K, L) являются линейно-однородная ПФ со сте-
пенью однородности , тогда имеет место свойство
.
Пусть F(K, L) однородная ПФ со степенью однородности . Тогда соотношению F( K, L) F(K, L) эквивалентно соотношение
y L 1 f (k) ,
15
где y Y / L, k K / L соответственно средняя производительность труда
и фондовооруженность труда, а для k 0 имеет вид
f (k) F(k,1) .
Очевидно, что неоклассические условия для f (k) имеют вид (здесь и далее штрихи, как правые верхние индексы, означают производные соответ-
ствующего порядка по k )
10 ) f (k) 0; 20 ) f (k) 0;
30 ) lim f (k) ;
k 0
40 ) lim f (k) 0.
k
Теорема 2.4. Если F(K, L) однородная ПФ со степенью однородно-
сти , то F(K, L) и f (k) связаны соотношениями
F(K, L) L f (k) .
Теорема 2.5. Экономико математические параметры z, , r, , для однородной ПФ определяются формулами
z(1/ k)L 1 f (k) ,
L 1[ f (k) kf (k)] ,
rL 1 f (k) ,
k[ f (k) / f (k)],
k[ f (k) / f (k)] .
Если F(K, L) линейно-однородная ПФ, то r является убывающей, а
возрастающей функцией фондовооруженности k .
Если хотя бы один из коэффициентов эластичности либо не за-
висит от фондовооруженности k , то линейно-однородная ПФ является ПФ Кобба Дугласа.
16
Рссмотрим параметры эластичности замены факторов.
Пусть фактор K получил приращение K . Ставится вопрос: на какую величину L должен уменьшиться фактор L , чтобы величина валового продукта не изменилась. Справедлив и обратный вопрос. Таким образом,
основное соотношение для решения поставленного вопроса замены одного фактора производства другим имеет вид
Y F (K, L) |
F |
K |
F L 0 . |
|
(2.16) |
||||||||
K |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|||||
В пределе получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
F (K, L) dK F (K, L) dL 0 . |
|
(2.17) |
|||||||||||
|
K |
L |
|
|
|
|
|
|
|||||
Предельные нормы замены трудовых ресурсов основными фондами |
|||||||||||||
SK и основных фондов трудовыми ресурсами SL определяются как |
|||||||||||||
|
SK |
dK |
|
, |
SL |
dL |
, |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
dL |
|
|
dK |
|
|
|
||
и выражаются формулами |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
SK |
F (K, L) / L |
|
|
, SL F (K, L) / K |
|
r |
. |
||||||
|
|
||||||||||||
|
F (K, L) / K r |
|
F (K, L) / L |
|
|
Произведение предельных норм замены равно единице, т.е.
SK SL 1 .
Если ПФ является однородной со степенью однородности , то име-
ют место формулы
SK |
f (k) |
k, |
SL |
f (k) |
. |
|
f (k) |
f (k) kf (k) |
|||||
|
|
|
|
Эластичностью замены K фактора L фактором K |
называется про- |
центное изменение фактора K , вызывающее изменение предельной нормы |
|
замены SK на один процент. Эластичностью замены L |
фактора K факто- |
ром L называется процентное изменение фактора L , вызывающее изме-
нение предельной нормы замены SL на один процент.
17
Согласно определению
|
|
|
|
K |
|
|
|
dS |
|
|
k |
1 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dk |
|
SK |
|
|
|
|
|
|
|
||||
L |
|
|
|
dS |
|
|
|
k |
|
1 |
|
|
dS |
|
|
k 1 1 |
|
|||||||
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
. |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
dk |
|
|
SL |
|
|
dk |
|
|
|
SL |
|
|||||||||
Для однородной ПФ со степенью однородности имеет место свой- |
||||||||||||||||||||||||
ство K L , которая определяется формулой |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
f (k)[ |
|
f (k) kf (k)] |
. |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
k[( 1)( f (k))2 |
|
|
f (k) f (k)] |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Теорема 2.6. Для того, чтобы норма замены SK либо SL линейно-
однородной ПФ не зависела от фондовооруженности k , необходимо и до-
статочно, чтобы она была линейной, т.е.
|
|
F(K, L) AK BL, |
f (k) Ak B . |
Рассмотрим случай произвольного числа факторов производства. Ес- |
|||
|
|
|
|
ли xi 0, i 1; n , являются факторами |
производства, то функция |
F(x1, x2 ,..., xn ) 0 , определяющая валовой продукт Y через факторы произ-
водства, т.е.
Y F(x1, x2 ,..., xn ) ,
называется производственной функцией.
Если для 0 и 0 имеет место свойство
F(x1, x2 ,..., xn ) F(x1, x2 ,...,xn ) ,
то ПФ F(x1, x2 ,..., xn ) называется однородной ПФ со степенью однородно-
сти . Если 1, то однородная ПФ называется линейно однородной ПФ.
Теорема 2.7. (Теорема Эйлера). Если F(x1, x2 ,..., xn ) является однород-
ной ПФ со степенью однородности , то имеет место свойство
n |
F |
|
|
F (x1, x2 ,..., xn ) |
|
xi . |
|
x |
|||
i 1 |
|
||
i |
|
18

ПФ F(x1, x2 ,..., xn ) называется неоклассической ПФ, если для
xi 0, i 1; n , она удовлетворяет условиям
|
|
10 ) |
|
F ( x1, x2 ,..., xn ) |
0; |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
xi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
2 F ( x , x |
|
,..., x |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
20 ) |
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
n ) |
0; |
|
|||||
|
|
|
|
|
x 2 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 ) lim |
F ( x1, x2 ,..., xn ) ; |
|
||||||||||||||||
|
|
xi 0 |
|
|
|
xi |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
40 ) lim |
F ( x1, x2 ,..., xn ) 0. |
|
||||||||||||||||
|
|
xi |
|
|
|
xi |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Пусть константы A, i , i 1; n , такие, что |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
A 0; 0 i |
|
1; i |
1. |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
||
Тогда ПФ вида |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F(x , x ,..., x ) |
Ax 1 |
, x |
2 |
,..., x |
n |
|||||||||||||
1 |
|
2 |
|
|
|
n |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
n |
||
называется ПФ Кобба Дугласа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Средней производительностью фактора xi называется величина |
||||||||||||||||||
|
|
|
F (x1, x2 ,..., xn ) |
|
|
|
|
|
||||||||||
y |
i |
|
, |
i 1; n , |
|
|||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
xi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т.е. yi это количество валового продукта, приходящегося на единицу фактора xi .
Фондовооруженностью фактора x j относительно фактора xi называ-
ется величина
rij xi ,
x j
т.е. rij это количество фактора xi , приходящегося на единицу фактора x j .
Предельной производительностью фактора xi или нормой прибыли с фактора xi называется величина
19
F (x1, x2 ,..., xn ) ,
ixi
т.е. i это прирост валового продукта, приходящийся на единицу приро-
ста фактора xi .
Очевидно, что
Yi F (x1, x2 ,..., xn ) xixi
является доходом, полученным за счет фактора xi . Тогда для линейно-
однородная ПФ, справедливо равенство
n
F (x1, x2 ,..., xn ) Yi ,
i 1
т.е. для линейно-однородной ПФ теорема Эйлера дает представление ва-
лового продукта в виде суммы Yi .
Коэффициентом эластичности по фактору xi называется величина
i |
F(x1, x2 ,...,xn ) |
xi |
, |
|
xi |
F(x1, x2 ,...,xn ) |
|||
|
|
т.е. i это процентный прирост валового продукта, приходящийся на
один процент прироста фактора xi . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Теорема 2.8. Пусть F(x1, x2 ,..., xn ) |
является однородной ПФ со степе- |
|||||||||||
нью однородности . Тогда имеет место свойство |
|
|||||||||||
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Теорема 2.9. Пусть |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
F ( |
x1 |
, |
x2 |
,..., |
xi 1 |
,1, |
xi 1 |
,..., |
xn |
) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
xi |
xi |
xi |
|
xi |
xi |
. |
f (k1,i , k2,i ,..., ki 1,i ,1, ki 1,i ,..., kn,i ) fi ().
Тогда
F(x1, x2 ,..., xn ) xi fi ( ) ,
20