Нелинейная динамическая модель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5. Математическая модель рынка. Модель Вальраса

Основными условиями модели Вальраса являются:

1. дезагрегированность участников рынка (рассматриваются отдельные потребители и отдельные производители);

2. совершенность конкуренции;

3. общность равновесия (рассматривается  равновесие по всем товарам  сразу, а не по отдельным товарам).

Модель является попыткой представить все уравнения, описывающие общее равновесие в хозяйстве, чтобы сравнить число этих уравнений с числом переменных, которые они включают. Если число уравнений будет равно числу переменных, то общее равновесие возможно.

Итак, вообразим себе хозяйство, обладающее следующими характеристиками. На любом рынке этого хозяйства существует совершенная конкуренция (большое количество покупателей и продавцов, полная информированность, отсутствие затрат на вход и выход с рынка, каждый потребитель и фирма действуют независимо от остальных). Предполагается также отсутствие внешних эффектов и общественных благ.

В хозяйстве существует m видов потребительских благ, каждое из которых производится в условиях совершенной конкуренции множеством независимых фирм. Каждая фирма максимизирует свою прибыль.

В хозяйстве имеется n видов ресурсов, которые находятся в собственности потребителей и предоставляются последними фирмам по некоторым ценам. Каждый потребитель может владеть любым числом видов ресурсов и не обязательно предлагает к продаже все количество имеющегося ресурса. Полученный доход потребители распределяют между разными потребительскими благами, максимизируя свои функции полезности.

Как и Вальрас в первых вариантах своей модели, мы предположим, что для производства единицы каждого блага необходимо фиксированное количество каждого ресурса. Таким образом, существует матрица размером n на m, отдельный элемент которой, aij, показывает количество ресурса j, необходимое для производства блага i:

Здесь нам следует сразу заметить две вещи. Во-первых, из первичных ресурсов сразу производятся потребительские блага (нет промежуточных благ и их рынков). Во-вторых, поскольку у фирм отсутствуют постоянные затраты, в этой системе не существует деления на короткий и длительный периоды. Существует единое общее равновесие, которое по смыслу соответствует равновесию длительного периода.

Таким образом, всего в хозяйстве существует n рынков ресурсов и m рынков потребительских благ. На каждом рынке существуют две переменные - цена и количество. На рынке отдельного блага это Pi и Qi, а на рынке отдельного ресурса - pj и qj (пользуясь принятыми в части IV обозначениями, используем прописные буквы для переменных на рынках благ и строчные - для рынков ресурсов). Всего у нас получается 2n + 2m неизвестных.

Определим теперь число уравнений, описывающих хозяйственную систему. Существуют четыре группы уравнений, описывающих различные типы функциональных зависимостей в хозяйстве: 1) уравнения для спроса на потребительские блага, 2) уравнения для предложения ресурсов, 3) уравнения для равновесия в отрасли, 4) уравнения для спроса на ресурсы. Первые две группы описывают равновесие потребителей, вторые две задают равновесие производителей.

1. Уравнения потребительского  спроса. Спрос отдельного потребителя  на каждое благо определяется  как функция цен всех потребительских  благ (P1 ... Pm) и цен всех ресурсов (p1 ... pn). Заметим сразу, что этим подчеркиваются два типа общих взаимосвязей в хозяйстве - зависимость спроса на отдельное благо от цен других благ и от цен ресурсов (которые задают возможность "заработать", отдавая свои ресурсы напрокат). Наличием этих зависимостей и отличается такая функция индивидуального спроса на благо от тех функций индивидуального спроса, которые мы использовали в предыдущих лекциях.

Так как спрос каждого потребителя зависит от этих переменных, можно сказать, что рыночный спрос определяется как сумма индивидуальных спросов. Поэтому, чтобы записать функцию рыночного спроса на благо, мы должны просто "слить" все функции индивидуального спроса в одну функцию и записать следующее равенство:

Qi = f(P1 ... Pm; p1 ... pm),  

где Qi - объем производства блага; f(P1 ... Pm; p1 ... pn) - суммарный спрос всех потребителей на рынке блага i. Поскольку у нас m рынков благ, мы имеем ровно m таких уравнений спроса.

2. Уравнения предложения  ресурсов. Поскольку потребители  должны также выбрать объем  предложения ресурсов, которыми  они обладают, мы должны записать  их функции предложения. Индивидуальное  предложение ресурса также зависит  от цен потребительских благ (P1 ... Pm) и цен всех ресурсов (p1 ... pn) - именно два ряда этих значений позволяют оценить выгоды от продажи ресурсов. Поскольку индивидуальное предложение каждого потребителя определяется аналогично, можем представить функцию рыночного предложения отдельного ресурса как функцию от всех цен в хозяйстве и записать следующее равенство:

 qi = φ(P1 ... Pm; p1 ... pn),

где qj - объем продаж на рынке ресурса j; (P1 ... Pm; p1 ... pn) - функция предложения ресурса j всеми потребителями хозяйства. Поскольку в хозяйстве существует n рынков ресурсов, имеем ровно n таких функций предложения.

Заметим, что один вектор цен (P1 ... Pm; p1 ... pn) задает объемы спроса и предложения сразу на всех рынках благ и ресурсов, так как выбор отдельного потребителя заключается в одновременном определении своего спроса и предложения на всех рынках хозяйства при заданных ценах. С подобной постановкой задачи мы уже сталкивались, когда рассматривали одновременный выбор индивидом предложения своего труда и спроса на блага.

Кроме того, в этом векторе цен важно именно соотношение цен различных благ и ресурсов, а не их абсолютная величина. Пропорциональное изменение всех цен не вызовет изменения спроса и предложения на всех рынках. Например, если и цены благ, и цены ресурсов повысятся ровно в 2 раза, ни у одного потребителя не будет стимула для изменения своего поведения.

3. Уравнения равновесия  в отрасли. Согласно использованной  выше логике, теперь мы должны  были бы записать функции предложения  на рынке каждого блага на  основе функции предложения отдельной  фирмы. Но... мы не можем так  поступить в силу предположения  о фиксированных коэффициентах. Ведь фиксированные коэффициенты  означают отсутствие экономии  от масштаба и отсутствие убывающей  предельной производительности. Функция  предложения любого блага в  этой ситуации должна иметь  бесконечную эластичность, а размер  фирмы оказывается неопределен.

Но в этой ситуации мы можем проигнорировать функции предложения как таковые и записать другое условие равновесия отдельного производителя на отдельном рынке - равенство прибыли нулю. Поскольку на всех рынках существует совершенная конкуренция, общее равновесие будет достигнуто в том случае, если прибыльность производства всех благ будет одинакова и равна нулю. Или, что то же самое, средние затраты будут равны цене блага. Таким образом, имеем:

 Pi = p1ai1 + p2ai2 +...+ pnain,  

т. е. цена блага i распадается на затраты по приобретению ресурсов для производства единицы блага. Поскольку каждое благо должно производиться при аналогичных условиях, мы имеем m таких уравнений. Здесь также существенно лишь соотношение цен: их пропорциональное изменение не нарушает равенства.

4. Уравнения спроса на  ресурсы. При определении спроса  на ресурсы мы сталкиваемся  с той же проблемой, что в  предыдущем пункте. Поскольку производственные  коэффициенты постоянны, функции  спроса на ресурсы будут иметь  бесконечную эластичность. Но, как  и в предыдущем случае, мы можем  схитрить и записать условие  общего равновесия - спрос на каждый  ресурс будет предъявляться в  таком количестве, которое необходимо  для производства равновесного  набора благ согласно существующим  производственным коэффициентам. Формально  это тоже функция спроса на  ресурс, в которой в качестве  аргументов записаны не цены  благ и ресурсов, а уже выбранные  количества производимых благ. Поэтому  мы можем записать 

qj = a1jQ1 + a2jQ2 +...+ amQm,  

где Qi - объем производства блага i. Поскольку это равенство должно выполняться для всех ресурсов, мы имеем еще n таких уравнений.

Поскольку в данном случае мы анализируем относительные цены и абстрагируемся от их абсолютных значений, для измерения цен нам необходимо выбрать одно благо, которое будет служить счетной единицей (фр. numeraire - счетный). Цена этого блага принимается равной единице и поэтому не является неизвестной. Таким образом, число неизвестных равно 2n + 2m - 1.

Теперь мы можем подвести итог. Всего в нашей системе имеется 2n + 2m уравнений и 2n + 2m - 1 неизвестных. Как видно, неизвестных меньше, чем уравнений, и это говорит о том, что одно из уравнений оказывается лишним. Если нам удастся исключить его из системы, доказав его зависимость от остальных, тогда общее равновесие оказывается возможным.

Исключить одно уравнение действительно можно на основе следующего соображения. В условиях общего равновесия весь доход, полученный потребителями от продажи ресурсов, расходуется на рынках потребительских благ. Это значит, что общая стоимость ресурсов должна быть равна общей стоимости благ. Поэтому в условиях общего равновесия, зная цены и количества на всех рынках ресурсов и благ, кроме рынка блага, выбранного в качестве счетной единицы, мы можем рассчитать объем спроса на этом рынке остаточным способом. Поэтому одно из уравнений спроса оказывается зависимым от всех остальных уравнений в системе, и его можно исключить. Остается 2n + 2m - 1 независимых уравнений.

Таким образом, число уравнений оказывается равным числу неизвестных, и это означает возможность достижения общего равновесия в хозяйстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6. Динамическая модель Кейнса

Согласно постулату Кейнса, выведенному из уроков кризиса 1929-1934 гг., «предприниматели производят не столько, сколько захотят, но столько, каков спрос». Если предположить, что спрос будущего года формируется в текущем году, то предприниматели спланируют производство будущего года в соответствии с прогнозируемым спросом.

В рассматриваемой модели роль единственной эндогенной переменной Y, изменяющейся во времени, выполняет валовой внутренний продукт (ВВП), т.е. объем производства товаров конечного пользования. ВВП состоит из четырех частей: фонд не производственного потребления C; валовые частные внутренние инвестиции I; государственные расходы на закупку товаров и услуг G; чистый экспорт E. В модели экономика считается закрытой, поэтому чистый экспорт равен нулю, а государственные расходы распределяются на потребление и накопление, поэтому принимается:

Y = C + I

В модели предполагается, что спрос на инвестиционные товары постоянен, а спрос на потребительские товары в будущем году есть линейная функция ВВП текущего года:

СDt+1 = C + cYt

Где c- нижняя граница фонда непроизводственного потребления;

0<c< 1 - предельная склонность к потреблению.

Динамическая модель Кейнса возникает, если приравнять планируемый выпуск товаров конечного пользования прогнозируемому спросу на них:

YT+1=C+ cYt + I. (1.1)

Эта модель может применяться только для анализа и краткосрочного прогнозирования поведения экономики. Она непригодна для долгосрочного прогнозирования, поскольку не отражает воспроизведенный процесс, в частности, в ней не учтено выбытие фондов в связи с их физическим и моральным износом.

С математической точки зрения модель (1.1) является линейным конечно-разностным уравнения первого порядка. Между разностными и дифференциальными уравнениями прямая аналогия, хотя есть и определенные различия.

В частности, общее решение неоднородного уравнения есть сумма общего решения однородного уравнения и частного решения неоднородного уравнения (1.1).

Решение однородного уравнения

Yt+1 - cYt=0

Будем искать в виде Yt = лt, поэтому

лt+1 - cлt=0

и для определения л получаем характеристическое уравнение

л - c = 0, л = c

поэтому общее решение однородного уравнения

Yt = Act

Где A - постоянная.

Частное решение неоднородного уравнения (2.1.1) равно (проверяется непосредственной подстановкой в уравнение):

YE =

Поэтому общее решение неоднородного уравнения таково;

Yt = YE + Act, t = 0, 1, 2, …

Постоянную A определяем с помощью начального значения Y0;

 Y0  = YE + A

Откуда

A = Y0 - Y-E

Поэтому окончательно получаем конкретное решение уравнения (2.1.1):

Yt = YE + (Y0 - YE) ct, (1.2)

при этом = YE, так как 0 <c<1,т. Е. YE- установившееся значение ВВП.

В одной из задач к настоящей главе предлагается выяснить как поведет себя экономика, находящаяся в установившемся состоянии, при инвестициях I, если ежегодные инвестиции увеличатся на I.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Нелинейная динамическая модель

2.1. Модель Солоу

Сравнительно простая непрерывная динамическая модель, адекватно отражающая важнейшие экономические аспекты процесса расширенного воспроизводства, известна в экономической литературе как модель Солоу. Модель Солоу позволяет охарактеризовать основные формальные особенности моделей динамики. В модели Солоу экономика рассматривается как замкнутое единое неструктурированное целое, производит один универсальный продукт, который может как потребляться, так и инвестироваться.