ИВЭСЭП

Санкт-Петербургский институт внешнеэкономических связей, экономики и права |

Математическая экономика
Учебно-методический комплекс
по специальности: 080– Прикладная информатика в экономике
Санкт-Петербург
2011
ББК 22.1
М-34
1. М-34 Математическая экономика: Учебно-методический комплекс. /Авт.-сост.: А. Ю. Вальков, , СПб.: СПбИВЭСЭП, 20с.
Утвержден на заседании кафедры математических и естественнонаучных дисциплин, протокол от 01.01.2001 г.
Утвержден и рекомендован к печати Научно-методическим Советом, протокол от 01.01.2001 г.
Авторы-составители:
доктор физ.-мат. наук, проф. ,
кандидат физ.-мат. наук, доц. ,
доктор физ.-мат. наук, проф. ,
Рецензент:
кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры государственного и
муниципального управления факультета менеджмента Санкт-Петербургского государственного университета .
Ответственная за выпуск
, А. Н. Протопопов, , 2011
СПбИВЭСЭП, 2011.
Пояснительная записка
Настоящий учебно-методический комплекс по курсу «Математическая экономика» соответствует требованиям к обязательному минимуму содержания основных образовательных программ по направлению подготовки дипломированных специалистов по специальности 080– Прикладная информатика в экономике, основанным на государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования.
Современный уровень требований, предъявляемых к математической подготовке экономиста-информатика, связан со степенью развития экономической теории и информационных технологий. В настоящее время для понимания результатов большинства экономических исследований и успешного внедрения их в информационных системах, требуется хорошее знание экономико-математических моделей, в частности, математической экономики и финансовой математики (в особенности — финансовых вычислений). Основы финансовой математики излагаются студентам данной специальности в отдельном курсе финансовой математики. Поэтому данный
Методическое обеспечение данного может быть осуществлено с помощью курсов высшей математики, линейной алгебры и математической экономики, а также задачников и справочников приведенных в разделе УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ(1). Аудиторные часы, отведенные на изучение линейной алгебры, делятся между лекционными и практическими занятиями в отношении 2:1. Практические занятия предусматривают самостоятельное решение задач студентами под контролем и при поддержке преподавателя на семинарах, а также выполнение домашних заданий. В целях проверки степени усвоения материала проводятся самостоятельные работы и одна контрольная работа.
Оперативный контроль. Оперативный контроль проводится с целью определения качества усвоения учебного материала. Наиболее эффективным является его проведение в виде тестов и самостоятельных работ.
Итоговый контроль. Для контроля усвоения данной дисциплины учебным планом предусмотрен экзамен
Выписка из государственного образовательного стандарта
Функции полезности; кривые безразличия; функции спроса; уравнение Слуцкого; кривые «доход-потребление»; кривые «цены-потребление»; коэффициенты эластичности; материальные балансы; функции выпуска продукции; производственные функции затрат ресурсов; модели поведения фирмы в условиях совершенной и несовершенной конкуренции; модели общего экономического равновесия; модель Эрроу-Гурвица; статистическая и динамическая модели межотраслевого баланса; общие модели развития экономики; модель Солоу.
Цели и задачи дисциплины
Целью изучения студентами учебной дисциплины «Математическая экономика» является овладение знаниями, представлениями, умениями и навыками, необходимыми для математического моделирования и последующего анализа предпочтений потребителей, функций индивидуального и рыночного спроса.
Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение данной дисциплины
Изучив учебную дисциплину «Математическая экономика», студенты должны:
· свободно владеть понятиями:
коэффициенты эластичности; бюджетное множество, отношение предпочтения, кривая безразличия, карта безразличия, нейтральный товар, предельная норма замещения товаров, полностью замещаемые и полностью дополняемые товары, функция полезности, предельная полезность товара, точка равновесия (угловая и касательная), функция индивидуального спроса, нормальный (normal) и некачественный (inferior) товары, обычный (ordinary) товар и товар Гиффена, функция рыночного спроса;
· уметь:
- вычислять коэффициенты эластичности;
- строить бюджетное множество;
- моделировать с помощью карты безразличия предпочтения потребителя при наличии нейтрального для него товара, полностью замещаемых и дополняемых товаров, точки блаженства, а также предпочтения лексикографического типа;
- опираясь на тип предпочтения потребителя идентифицировать его отношение к товару (плохой, хороший, нейтральный);
- для потребителей с вышеупомянутыми типами предпочтений геометрически и аналитически находить точку равновесия;
- при известной функции полезности потребителя сравнивать привлекательность для него различных наборов товаров, строить карту безразличия, решать задачу выбора потребителя, поставленную как задача математического программирования;
- по известной функции полезности строить функцию индивидуального спроса;
- опираясь на функцию индивидуального спроса потребителя идентифицировать его отношение к товару (нормальный, некачественный, предмет роскоши, обычный, Гиффена);
- по известной функции индивидуального спроса строить кривые “доход-потребление” и “цена-потребление”, кривую Энгеля и кривую спроса;
- использовать индексы Пааше и Ласпейраса для сравнения положения потребителя в текущем и базовом годах;
· иметь представление о
- проблемах, рассматриваемых теорией потребления;
- гипотезах, принятых при математическом моделировании поведения рационального потребителя, потребителя “хорошего поведения”;
- порядковом и количественном подходе к понятию полезности набора товаров;
- парадоксах теории потребления;
- проблеме перехода от функции индивидуального спроса к функции рыночного спроса;
- теории выявленных предпочтений.
УМК содержит основные математические сведения, которые подлежат изучению всеми студентами.
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№ | Тема | Лекции (час) | Практические занятия (час) |
| 1. | Альтернативы потребителя | 6 | 4 |
2. | Математическое моделирование предпочтений потребителя | 10 | 6 |
3. | Выбор потребителя | 8 | 4 |
4. | Исследование индивидуального спроса | 8 | 4 |
5. | Теория выявленных предпочтений | 4 | – |
Всего | 36 | 18 |
СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Содержание лекционных занятий.
Раздел 1. Альтернативы потребителя
Тема 1. Бюджетное множество потребителя Бюджетное множество и его построение. Изменение бюджетного множества при изменении экзогенных переменных. Методы стимулирования и ограничения потребления.
Раздел 2. Математическое моделирование предпочтений потребителя
Тема 2. Математическое моделирование предпочтений потребителя при конечном числе альтернатив. Аксиомы теории потребления. Число рациональных потребителей.
Тема 3. Математическое моделирование предпочтений потребителя при бесконечном числе альтернатив. Отношение потребителя к товару. Моделирование предпочтений потребителя при наличии нейтрального для него товара, полностью замещаемых и дополняемых товаров, точки блаженства. Моделирование предпочтений ненасыщаемого потребителя. Непрерывность ОПП. Лексикографическое отношение предпочтения. Гипотеза гладкости. Понятие MRS. Полностью замещаемые товары. Гипотеза выпуклости и поведение MRS. Полностью дополняемые товары.
Тема 4. Математическое моделирование предпочтений потребителя с помощью функции полезности. Функция полезности. Теорема Дебре. Построение карты безразличия. Кардинальный подход к понятию полезности. Предельная полезность. Нелинейность и вогнутость функции полезности. Парадокс бриллиантов и воды. Парадокс миллионера и нищего.
Раздел 3. Выбор потребителя
Тема 5. Геометрический поиск равновесия при наличии нейтральных, полностью дополняемых и замещаемых товаров. Точка блаженства. Равновесие потребителя «хорошего поведения». Модели общего экономического равновесия; модель Эрроу-Гурвица. Статистическая и динамическая модели межотраслевого баланса.
Тема 6. Необходимое условие равновесия потребителя. Математическая модель задачи выбора потребителя. Необходимое условие касательного равновесия. Относительная предельная полезность. Условия равновесия в терминах MRS. Задача выбора ненасыщаемого потребителя как классическая задача математического программирования.
Раздел 4. Исследование индивидуального спроса
Тема 7. Функция индивидуального спроса. Определение и основные свойства функции индивидуального спроса. Ее построение по известной функции полезности. Спрос на полностью замещаемые товары.
Тема 8 Реакция потребителя на изменение дохода и цен. Нормальный и некачественный товары. Предметы роскоши. Кривая «доход-потребление». Кривая Энгеля. Обычный товар и товар Гиффена. Кривая “цена-потребление”. Кривая индивидуального спроса. Реальный доход по Хиксу и Слуцкому. Компенсированное изменение цены. Уравнение Слуцкого. Закон спроса.
Раздел 5. Теория выявленных предпочтений
Тема 9. Теория выявленных предпочтений и экономические индексы. Слабая аксиома выявленных предпочтений. Связь обычных и выявленных предпочтений. Алгоритм проверки гипотезы максимизирующего поведения потребителя. Индексы Пааше и Ласпейраса. Использование индексов для оценки положения потребителя. Проблема индексации доходов. Общие модели развития экономики; модель Солоу.
Содержание практических занятий.
Тема 1. Бюджетное множество и его построение.
Тема 2. Аксиомы теории потребления..
Тема 3. Отношение потребителя к товару. Лексикографическое отношение предпочтения. Гипотеза гладкости. Полностью дополняемые товары.
Тема 4. Построение карты безразличия. Кардинальный подход к понятию полезности. Предельная полезность.
Тема 5. Геометрический поиск равновесия при наличии нейтральных, полностью дополняемых и замещаемых товаров. Нахождение точка блаженства. Модель Эрроу-Гурвица.
Тема 6. Необходимое условие равновесия потребителя. Условия равновесия в терминах MRS. Задача выбора ненасыщаемого потребителя.
Тема 7. Функция индивидуального спроса. Построение функции индивидуального спроса по известной функции полезности.
Тема 8 Построение кривых: «доход-потребление», Энгеля, «цена-потребление», индивидуального спроса. Уравнение Слуцкого.
Тема 9. Алгоритм проверки гипотезы максимизирующего поведения потребителя. Индексы Пааше и Ласпейраса. Использование индексов для оценки положения потребителя. Модель Солоу
.
ПРИМЕРНЫЕ ВОПРОСЫ и задачи К ЭКЗАМЕНу
Примерные вопросы к экзамену
1. Определение бюджетного множества и его построение.
2. Изменение бюджетного множества при изменении экзогенных переменных.
3. Методы стимулирования и ограничения потребления.
4. Аксиомы теории потребления.
5. Число рациональных потребителей.
6. Математическое моделирование предпочтений потребителя при бесконечном числе альтернатив. Отношение потребителя к товару.
7. Моделирование предпочтений потребителя при наличии нейтрального для него товара, полностью замещаемых и дополняемых товаров, точки блаженства.
8. Моделирование предпочтений ненасыщаемого потребителя.
9. Непрерывность ОПП.
10. Лексикографическое отношение предпочтения.
11. Гипотеза гладкости. Понятие MRS.
12. Полностью замещаемые товары.
13. Гипотеза выпуклости и поведение MRS.
14. Полностью дополняемые товары.
15. Функция полезности.
16. Теорема Дебре.
17. Построение карты безразличия.
18. Кардинальный подход к понятию полезности. Предельная полезность.
19. Нелинейность и вогнутость функции полезности.
20. Парадокс бриллиантов и воды.
21. Парадокс миллионера и нищего.
22. Геометрический метод поиска равновесия при наличии нейтральных, полностью дополняемых и замещаемых товаров.
23. Модели общего экономического равновесия.
24. Модель Эрроу-Гурвица.
25. Статистическая и динамическая модели межотраслевого баланса.
26. Точка блаженства. Равновесие потребителя “хорошего поведения”.
27. Необходимое условие равновесия потребителя.
28. Математическая модель задачи выбора потребителя.
29. Необходимое условие касательного равновесия.
30. Относительная предельная полезность. Условия равновесия в терминах MRS.
31. Задача выбора ненасыщаемого потребителя как классическая задача математического программирования.
32. Определение и основные свойства функции индивидуального спроса.
33. Построение функции индивидуального спроса по известной функции полезности.
34. Спрос на полностью замещаемые товары.
35. Нормальный и некачественный товары. Предметы роскоши.
36. Кривая «доход-потребление».
37. Кривая Энгеля.
38. Обычный товар и товар Гиффена. Кривая “цена-потребление”.
39. Кривая индивидуального спроса.
40. Реальный доход по Хиксу и Слуцкому. Компенсированное изменение цены.
41. Уравнение Слуцкого. Закон спроса.
42. Слабая аксиома выявленных предпочтений.
43. Связь обычных и выявленных предпочтений.
44. Алгоритм проверки гипотезы максимизирующего поведения потребителя.
45. Индексы Пааше и Ласпейраса.
46. Использование индексов для оценки положения потребителя. Проблема индексации доходов.
47. Статистическая и динамическая модели межотраслевого баланса;
48. Общие модели развития экономики; модель Солоу.
Примерные задачи к экзамену
1. Моделирование процесса выпуска продукции (оказания услуг) с помощью Производственных функций (ПФ)
Процесс производства некоторого изделия описывается с помощью ПФ
q = f(x1, x2) = 4x11/2x21/4, | (1) |
где x1, x2 – количества затраченных в процессе производства переменных ресурсов, q – объем выпуска продукции.
Изобразите в пространстве ресурсов все планы производства, позволяющие выпустить такое же количество продукции, что и план x* = (64, 81).
Постройте множества постоянного выпуска (Изокванты) ПФ
Найдите вектор предельного продукта ПФ (1).
Выясните, выполняется ли для ПФ (1) закон убывающей отдачи ресурса.
Постройте Экономическую область ПФ
определите, выполняется ли для ПФ Закон убывающей отдачи ресурса
выясните, характеризуется ли ПФ той или иной разновидностью Эффекта от расширения масштаба производства.
Предположим, что Производитель приобретает ресурсы по ценам, соответственно, w1=3 и w2=12 денежных единиц. Постройте семейство Изокост ПФ.
Постройте функцию его переменных издержек. Дайте геометрическую иллюстрации решения этой задачи
Геометрически проиллюстрируйте процесс поиска плана, обеспечивающего выпуск заданного количества продукции с минимальными издержками..
2. Построение функции индивидуального спроса по известной Функции полезности потребителя
Рассмотрим Потребителя, располагающего m=4 денежными единицами (доход потребителя), которые он хочет потратить (полностью или частично) на приобретение некоторого набора из двух товаров (услуг). Цены товаров известны и равны, соответственно, p1=1, p2=2, Предпочтения Потребителя описываются с помощью Функции полезности
U(x)=x1 2/3x2 1/3. | (2) |
Аналитически решать задачу выбора потребителя (ЗВП);
2.1. Постройте множество наборов товаров, доступных потребителю (его бюджетное множество).
2.2. Постройте кривые и карту безразличия.
2.3. Геометрически проиллюстрируйте процесс поиска оптимального для потребителя набора товаров;
2.4. Найти и интерпретировать предельные полезности товаров;
2.5. Построите функцию индивидуального спроса;
2.6. Изобразите зависимость между доходом и выбором потребителя с помощью кривых Энгеля;
2.7. Изобразите зависимость между ценой товара и спросом потребителя на этот товар с помощью кривых (индивидуального) спроса.
3. Планирование продаж в условиях совершенной конкуренции.
Рассмотрим фирму (продавца), общие издержки которой C(x) зависят от объема x проданной партии товара следующим образом:
C(x) = x3 – 3x2 + 4x + 27.
Постройте в в одной системе координат графики функций общих и переменных издержек.
Постройте в в одной системе координат графики функций средних общих и средних переменных издержек
Находите функцию предельных издержек и интерпретируйте ее значения;
Изобразите в одной системе координат графики функций средних общих, средних переменных и предельных издержек;
Постройте функцию предложения фирмы в условиях совершенной конкуренции;
Находите минимальную цену товара, при которой продажа товара имеет экономический смысл;
Находите цену товара, при которой доход продавца в точности совпадает с его издержками.
4. Планирование продаж при монопольной структуре рынка
Рассмотрим фирму, монопольно выпускающую и продающую товар, спрос на который задан обратной функцией рыночного спроса: p(x)=50 – 0,1x. Общие издержки монополиста заданы формулой
C(x)=0,02x2+14x+800.
Постройте кривую рыночного спроса.
вычислите ценовую эластичность спроса. Интерпретируйте полученный результат и идентифицируйте тип спроса.
определите объем предложения товара и цену его продажи, при которых прибыль монопольного продавца будет наибольшей.
геометрически проиллюстрируйте иллюстрировать решение задачи нахождения оптимального плана монополиста.
изобразите в одной системе координат графики функций дохода и общих издержек. Найдите точки безубыточности.
Методические указания
Моделирование процесса выпуска продукции (оказания услуг) с помощью Производственных функций (ПФ)
Для получения зачета по настоящему разделу контрольной работы студент должен быть способен
· по заданной ПФ определять выпуск продукции при известных затратах ресурсов;
· строить множества постоянного выпуска (Изокванты) ПФ;
· находить и интерпретировать вектор Предельного продукта;
· строить Экономическую область ПФ;
· определять, выполняется ли для ПФ Закон убывающей отдачи ресурса;
· выяснять, характеризуется ли ПФ той или иной разновидностью Эффекта от расширения масштаба производства;
· по заданным ценам ресурсов строить семейство Изокост;
· геометрически иллюстрировать процесс поиска плана, обеспечивающего выпуск заданного количества продукции с минимальными издержками.
Процесс производства некоторого изделия описывается с помощью ПФ
q = f(x1, x2) = 4x11/2x21/4, | (1) |
где x1, x2 – количества затраченных в процессе производства переменных ресурсов, q – объем выпуска продукции.
1. Изобразим в пространстве ресурсов все планы производства, позволяющие выпустить такое же количество продукции, что и план x* = (64, 81).
План x* позволяет выпустить q=4(64)1/2(81)1/4=96 единиц продукции. Предположим, что план (x1, x2) позволяет выпустить такое же количество продукции:
4x11/2x21/4=96.
Отсюда следует, что затраты первого и второго ресурсов для всех планов производства, обеспечивающих выпуск 96 единиц продукции, связаны следующим образом:
x2 = 244 ´ x1–2 = 331776 ´ x1–2.
Графиком полученной функции в пространстве ресурсов является изокванта, соответствующая выпуску 96 единиц продукции:
![]() | |
| |
Рис. 1 Изокванта производственной функции f(x1, x2) = 4x11/2x21/4
2. Найдем вектор предельного продукта ПФ (1):
| (2) |
Вычислим первый и второй предельный продукты для плана x*=(64, 81):

Полученный результат означает, что при увеличении затрат первого ресурса на единицу и неизменных затратах второго выпуск продукции увеличится примерно на 3/4 (аналогично интерпретируется второй предельный продукт).
Из формулы (2) следует, что оба предельных продукта ПФ (1) положительны для всех планов с отличными от нуля затратами ресурсов. Таким образом, экономическая область ПФ (1) совпадает со всем пространством ресурсов (без координатных осей).
3. Выясним, выполняется ли для ПФ (1) закон убывающей отдачи ресурса.
Вычислим вторые производные ПФ (1) (за исключением смешанных):

Рассмотрим вторую производную ПФ по переменной x1. Зафиксируем затраты второго ресурса. Поскольку при любых затратах первого ресурса производная отрицательна, первый предельный продукт является убывающей функцией переменной x1.
Это означает, что при фиксированных затратах второго ресурса последовательное увеличение затрат первого ресурса на единицу будет приводить к последовательному уменьшению приращения выпуска продукции.
4. Рассмотрим вопрос о наличии и характере эффекта от расширения масштаба производства для ПФ (1).
Рассмотрим произвольный план x=(x1, x2). Увеличим затраты всех ресурсов в k раз (k > 1). Для плана kx=(kx1, kx2) выпуск продукции составит
![]()
Таким образом, при увеличении затрат ресурсов в k раз выпуск продукции всегда увеличивается менее, чем в k раз. ПФ (1) характеризуется убывающим эффектом от расширения масштаба производства.
5. Предположим, что Производитель приобретает ресурсы по ценам, соответственно, w1=3 и w2=12 денежных единиц. Задача о построении функции его переменных издержек подробно рассмотрена в [3, 25]. Остановимся на геометрической иллюстрации решения этой задачи.
Условно изобразим изокванту, соответствующую выпуску q единиц продукции. Ее уравнение x2=q4/(256 x12) легко получить из формулы (1). На Рис.1 она построена при q=96. Геометрически найдем тот план производства, который обеспечивает выпуск q единиц продукции с минимальными (переменными) издержками.
Предположим, что (x10, x20) – план производства по затратам ресурсов. Он обойдется Производителю в 3x10+12x20 денежных единиц. Обозначим стоимость плана (иными словами, переменные издержки Производителя) через c. В этом случае множество всех планов стоимости c (изокоста) задается уравнением
3x1+12x2 = c. | (3) |
Легко видеть, что при различных c уравнение (3) описывает в пространстве ресурсов семейство отрезков параллельных прямых с нормальным вектором N (3, 12). В связи с этим для построения картины семейства изокост достаточно построить одну изокосту, а затем символически изобразить в пространстве ресурсов остальные изокосты как несколько отрезков параллельных прямых.
Построим изокосту, соответствующую, например, издержкам в 12 денежных единиц. Её уравнение имеет вид
3x1+12x2 = 12. | (4) |
Поделив обе части уравнения (4) на 12, получим уравнение прямой в отрезках:
x1 / 4 + x2 / 1 = 1. | (5) |
Для построения прямой (5) достаточно соединить точки (4, 0) и (0, 1). Естественно, изокостой является та часть этой прямой, которая лежит в первой четверти.
Изокоста позволяет сравнить между собой стоимость различных планов выпуска. Предположим, что некоторый план x0 принадлежит построенной изокосте. В этом случае стоимость затраченных ресурсов составит 12 денежных единиц. Любой другой план, лежащий на изокосте также обойдется Производителю в 12 денежных единиц, выше (ниже) изокосты – больше (меньше), чем в 12 денежных единиц.
На Рис. 2 изображена символическая картина семейства изокост. Отметим, что нормальный вектор N (3, 12) указывает направление, в котором от изокосты к изокосте издержки Производителя возрастают.
![]() |
![]() |
Рис. 2 Нахождение вектора затрат ресурсов, обеспечивающего выпуск заданного количества продукции с наименьшими переменными издержками
Таким образом, в поисках плана производства, обеспечивающего выпуск q единиц продукции с минимальными издержками, следует "перемещать" изокосту в направлении, указанном вектором N (3, 12), до тех пор, пока она не коснется изокванты, соответствующей выпуску q единиц продукции (план x* на Рис. 2). Стоимость плана x* показывает, какое минимальное количество денежных средств необходимо для выпуска q единиц продукции (без учета постоянных издержек).
Построение функции индивидуального спроса по известной Функции полезности потребителя
Для получения зачета по настоящему разделу контрольной работы студент должен быть способен
· аналитически решать задачу выбора потребителя (ЗВП);
· по данным ЗВП строить множество наборов товаров, доступных потребителю (его бюджетное множество);
· по известной функции полезности потребителя строить его кривые и карту безразличия;
· геометрически иллюстрировать процесс поиска оптимального для потребителя набора товаров;
· находить и интерпретировать предельные полезности товаров;
· по известной функции полезности потребителя строить его функцию индивидуального спроса;
· изображать зависимость между доходом и выбором потребителя с помощью кривых Энгеля;
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |






