6. Модель Леонтьева многоотраслевой экономики (дополнительно)

Цель балансового анализа - ответить на вопрос, возникающий в макроэкономике и связанный с эффективностью ведения многоотраслевого хозяйства: каким должен быть объем производства каждой из n отраслей, чтобы удовлетворить все потребности в продукции этой отрасли? При этом каждая отрасль выступает, с одной стороны, как производитель некоторой продукции, а с другой - как потребитель продукции и своей, и произведенной другими отраслями.

Связь между отраслями, как привило, отражается в таблицах межотраслевого баланса, а математическая модель, позволяющая их анализировать, разработана в 1936 г. американским экономистом В. Леонтьевым.

Предположим, что рассматривается n отраслей промышленности, каждая из которых производит свою продукцию. Часть продукции идет на внутри производственное потребление данной отраслью и другими отраслями, а другая часть предназначена для целей конечного (вне сферы материального производства) личного и общественного потребления.

Рассмотрим процесс производства за некоторый период времени (например, год).

Введем следующие обозначения:

x_i - общий (валовой) объем продукции i-й отрасли (i = 1,2,...,n);

x_ij - объем продукции i-й отрасли, потребляемой j-й отраслью в процессе производства (i,j = 1,2,...,n);

y_i - объем конечного продукта i-й отрасли для непроизводственного потребления.

Так как валовой объем продукции любой i-й отрасли равен суммарному объему продукции, потребляемой n отраслями и конечного продукта, то

x_i = (x_i1 + x_i2+ ... + x_in) + y_i , (i = 1,2,...,n).

Эти уравнения (их n штук) называются соотношениями баланса. Будем рассматривать стоимостный межотраслевой баланс, когда все величины, входящие в эти уравнения, имеют стоимостное выражение.

Введем коэффициенты прямых затрат:

a_ij = x_ij / x_j , (i,j = 1,2,...,n),

показывающие затраты продукции i-й отрасли на производство единицы стоимости j-й отрасли.

Можно полагать, что в некотором промежутке времени коэффициенты a_ij будут постоянными и зависящими от сложившейся технологии производства. Это означает линейную зависимость материальных затрат от валового выпуска, т.е.

x_ij = a_ijx_j , (i,j = 1,2,...,n),

вследствие чего построенная на этом основании модель межотраслевого баланса получила название линейной.

Теперь соотношения баланса примут вид:

x_i = (a_i1x₁ + a_i2x₂ + ... + a_inx_n) + y_i , (i = 1,2,...,n),

Обозначим

||

x1

||

||

a11

a12

...

a1n

||

||

y1

||

||

x2

||

||

a21

a22

...

a2n

||

||

y2

||

X

=

||

...

||

,

A

=

||

...

...

...

...

||

,

Y

=

||

...

||

,

||

xn

||

||

a1n

a2n

...

ann

||

||

yn

||

где

X - вектор валового выпуска;

A - матрица прямых затрат (технологическая или структурная матрица);

Y - вектор конечного продукта.

Тогда соотношения баланса можно записать в виде:

X = AX + Y.

Основная задача межотраслевого баланса состоит в отыскании такого вектора валового выпуска X, который при известной матрице прямых затрат A обеспечивает заданный вектор конечного продукта Y.

Перепишем матричное уравнение в виде:

(E - A) X = Y.

Если матрица (E - A) невырожденная, т.е. ее определитель не равен нулю, тогда:

X = (E - A)^-1 Y.

Матрица S = (E - A)^-1 называется матрицей полных затрат.

Чтобы выяснить экономический смысл элементов матрицы S = (s_ij), будем задаваться единичными векторами конечного продукта:

||

1

||

||

0

||

||

0

||

||

0

||

||

1

||

||

0

||

Y1

||

...

||

,

Y2

=

||

...

||

,

...

,

Yn

=

||

...

||

.

||

0

||

||

0

||

||

1

||

Тогда соответствующие векторы валового выпуска будут:

||

s11

||

||

s12

||

||

s1n

||

||

s21

||

||

s22

||

||

sn2

||

Y1

=

||

...

||

,

Y2

=

||

...

||

,

...

,

Yn

=

||

...

||

.

||

sn1

||

||

sn2

||

||

snn

||

Следовательно, каждый элемент s_ij матрицы S есть величина валового выпуска продукции i-й отрасли, необходимого для обеспечения выпуска единицы конечного продукта j-й отрасли.

В соответствии с экономическим смыслом задачи значения x_i должны быть неотрицательны при неотрицательных значениях y_i и a_ij.

Матрица А называется продуктивной, если для любого вектора Y существует решение X уравнения (E - A) X = Y. В этом случае и модель Леонтьева называется продуктивной.

Существует несколько критериев продуктивности матрицы А. Один из них говорит о том, что матрица А продуктивна, если максимум сумм элементов ее столбцов не превосходит единицы, причем хотя бы для одного из столбцов сумма элементов строго меньше единицы.

Задача. В таблице приведены данные об исполнении баланса за отчетный период в усл. ден. ед.:

Отрасль		Потребление		Конечный продукт	Валовой выпуск
		Энергетика	Машиностроение
Производство	Энергетика	7	21	72	1100
	Машиностроение	12	15	123	1150

Вычислить необходимый объем валового выпуска каждой отрасли, если конечное потребление энергетической отрасли увеличится вдвое, а машиностроения сохранится на прежнем уровне.

Решение.

Имеем x₁ = 100, x₂ = 150, x₁₁ = 7, x₁₂ = 21, x₂₁ = 12, x₂₂ = 15, y₁ = 72, y₂ = 123.

По формуле a_ij = x_ij / x_j находим коэффициенты прямых затрат: a₁₁ = 0,07; a₁₂ = 0,14; a₂₁ = 0,12; a₂₂ = 0,10.

Т.е. матрица прямых затрат

		||	0,07	0,14	||
A	=	||	0,12	0,10	||

имеет неотрицательные элементы и удовлетворяет критерию продуктивности:

max {0,17 + 0,12; 0,14 + 0,10} = max {0,19; 0,24} = 0,24 < 1.

Поэтому для любого вектора конечного продукта Y можно найти необходимый объем валового выпуска X по формуле X = (E - A)^-1 Y.

Напишем матрицу полных затрат S = (E - A)^-1:

		||	0,93	- 0,14	||
EЕ - A	=	||	- 0,12	0,90	||	.

Так как |E - A| = 0,8202, то

					||	0,90	0,14	||
S	=	| E - A |-1	=	(1 / 0,8202)	||	0,12	0,93	||	.

По условию вектор конечного продукта:

		||	144	||
Y	=	||	123	||	.

Тогда по формуле X = (E - A)^-1 Y получаем вектор валового выпуска:

||

0,90

0,14

||

||

144

||

=

||

179,0

||

X

=

(1 / 0,8202)

||

0,12

0,93

||

||

123

||

=

||

160,5

||

,

т.е. валовой выпуск в энергетической отрасли надо увеличить до 179,0 усл. ед., а в машиностроительной - до 160,5 усл. ед.