微积分及经济学应用 下载本文

?(F,G)?(y,v)?(F,G)?(u,y)?FyGyFuGuFvGvFyGy??1u3uy2x3v2??3v?xu

2???1u?3u?y

3从而

?u?x?u?y??1?(F,G)J?(x,v)1?(F,G)J?(y,v)?3v?xxy?9uv3223,

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????3v?xuxy?9uv22,

?u?y??1?(F,G)J?(u,y)?

事实上,对具体题目可以不用该公式计算,而直接用隐函数方程两边同时求偏导解方程组的方法来做。

3.9边际、弹性和增长率

3.6.1 边际(Marginality)

在经济学研究中许多重要的概念是用导数来描述的,数学上的导数概念对应经济学上的边际概念,利用导数进行经济分析,简称边际分析。经常用到的边际量有边际收入、边际成本、边际产量、边际利润等。

在经济学上对于函数y?f(x)在x0点的边际定义为:f(x0?1)?f(x0),记为

Mf(x0) 边际的数值可以用f'(x0)近似的代替,虽然一阶导数的概念和边际的概念不

同,但是为了边际计算的简单性,经济学家在计算边际数值时仍然采用一阶导数的数值代替。

2例 设某商品的总成本函数为C(Q)?2Q?6Q?12,求Q0?20时的边际成本

解按照边际的概念求Q0?20时的边际成本为:C(21)?C(20)?88

Q0?20时的一阶导数值为:C'(20)?86

可见用导数计算出的数值和边际定义计算出的数值不同,但比较接近边际数值。 对于多元函数y?f(x1,x2,?,xn)关于xi的边际的定义为:

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Mf(x1,x2,?,xn)?f(x1,x2,?,xi?1,?xn)?f(x1,x2,?,xn),

边际表示在其他变量均不发生改变的情况下,第i个变量增加一个单位因起函数值的变化。对于多元函边际数值的计算可以用偏导近似代替。如当消费者消费n种商品时,其效用函数为U?U(x1,x2,?,xn),如果其中第i种商品的消费量发生改变,其边际效用为:

MUi(x1,x2,?,xn)??U(x1,x2,?,xn)?xi

例3.1 给定生产函数Q?96K0.3L0.7,求边际产出MPPK和MPPL。

解:对生产函数两边取对数可得:lnQ?ln96?0.3lnK?0.7lnL 由此可以得到:

MPPK?MPPLdQdKdQKK0.3???0.7??67.2() dLLdlnLLL?QdlnQKdlnKQdlnQ?0.3?QKQ?28.8(L)0.7

定理 两个函数乘积的弹性等于两个函数弹性的和; 两个函数商的弹性等于两个函数弹性的差;

两个符合函数的弹性等于两个函数弹性的乘积,即

设y?f(u),u?g(x),则?yx??yu?ux。

3.6.2弹性(Elasticity)

函数y?f(x)关于x0的弹性定义为

?yx?分比。

dlnydlnxx0?xdyydxx0,表示当x由x0增加一个百分比时,y的增加或减少的百

当?yx?1时,称y关于x弹性不足或缺乏弹性,此时y变动的百分率小于x变动的百分率。

当?yx?1时,称y关于x弹性充足或富有弹性,此时y变动的百分率大于x变动的百分率。

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当?yx?1时,称y关于x为单位弹性,此时y变动的百分率等于x变动的百分率。 n元函数y?f(x1,x2,?,xn)对xi的弹性定义为:Eyxi??yxi?xiy,由于采用偏导数

来定义故对于多元函数称为偏弹性。

由弹性的定义可以看到,弹性表示自变量x的变化的百分率引起因变量y变化的百分率的比值,是无量纲的。

例3.2 某种商品的需求函数为Q?Q(P),Q为该商品的需求量,P为商品价格,则收益R?PQ。讨论其需求价格弹性。

dRdPdQdPPdQQdP求其边际收益可以得到:?Q?P?Q(1?)

因为它的需求价格弹性为?Qp?dRdP?Q(1??)。

dRdPdRdPPdQQdP,且通常情况下,

dQdP?0,因此,代入可

得:

当??1时,当??1时,

?0,此时收益是价格的减函数,如果降低商品价格,能够提高收益。 ?0,此时收益是价格的减函数,如果提高商品价格,能够提高收益。

进一步,根据需求函数Q?Q(P),取其反函数可以求得价格函数为P?P(Q),则

R?QP(Q),其边际收益为:

MR?dRdQ?P?QdPdQ?P(1?QdPPdQ)?P(1?1?)

在经济学中,厂商生产的均衡条件为:MR?MC,从而MC?P(1?1?),将其变

MC1?1?形可得:P?

这个公式可以作为厂商定价的依据。根据这个公式我们可以发现,在边际成本一定的情况下,需求价格弹性越大价格就越低,需求价格弹性越小价格就越高,因此,垄断企业在具有不同价格弹性的市场,产品的定价不同。

例3.3 设某个消费者关于n种商品的需求函数为xi?fi(P1,P2,?,Pn,Y)

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(i?1,2,?,n),其中P1,P2,?,Pn分别为n种商品的价格,Y为该消费者的收入。求:

(1)第i种商品的需求价格弹性;(2) 第i种商品需求关于第j种商品的价格的交叉价格弹性;(3) 第i种商品的需求收入弹性。

解:(1) 第i种商品的需求价格弹性可表示为?x,p?ii?xiPi?Pixi。

(2) 需求的交叉价格弹性,用来描述一种商品的需求量对另外一种商品价格变化的灵敏度,可表示为?xi,Pj??xi?PjxiPj??xiPj?Pjxi,(i?j)。

?xiPj?Pjxi则第i种商品需求关于第j种商品的价格的交叉价格弹性为?x,P?ij, (i?j)。

(3) 商品的需求收入弹性表示一种商品的需求量对收入变化的敏感程度。 第i种商品的需求收入弹性为:?x??xiY?Yxii,Y

3.6.3 增长率(Growth rate)

设y是t的函数且y?f(t),则在t0时刻y的增长率定义为:

ry?dlnydtt?t0?yy'

t?t0定理 给定两个可导函数u?f(t),v?g(t),用ru?v,ru?v,ruv,ru/v分别表示两个函数和、差、积、商的增长率,则

(1)ruv?ru?rv (2)ru/v?ru?rv (3)ru?v?(4)ru?v?uu?vuu?vru?ru?vu?vvu?vrv rv

例3.4 若货币需求Md是国民收入Y?Y(t)及利息率i?i(t)的函数,求证:Md增长率可以表成rY与ri的加权之和,其中权数分别为Md对Y与i的弹性。

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