background image

Ekonomia matematyczna. Wykład14b                 R. Rempała. Materiały dydaktyczne  

 

39 

 Model von Neumanna c.d. 

Ćwiczenia + uwagi o modelu dynamicznym. 

 

Rozważamy  m  procesów  technologicznych  nazywanych 

bazowymi. Procesy numerujemy liczbami: 1,2,...,m.  

j-

ty  bazowy  proces  technologiczny  jest  opisany  parą  n  -

wymiarowych wektorów. 

a

j

= (a

j1

,a

j2

,...,a

jn

)----

wektor nakładów,  a

ji

b

j

= (b

j1

,b

j2

,...,b

jn

)----

wektor wyników   b

ji

0. 

Przy  intensywności  x=  (0,0,...,0,1,0,...,0)  -  jedynka  na  j-tym 

miejscu  - 

zużycie  opisane  jest  wektorem  (a

j1

,a

j2

,...,a

jn

)  a 

produkcja wektorem (b

j1

,b

j2

,...,b

jn

). 

Wygodnie  jest  opisać  wszystkie  procesy  bazowe  za  pomocą  pary 

macierzy: 

 

mn

2

m

1

m

n

2

22

21

n

1

12

11

m

2

1

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

a

A

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

 -

 

macierz nakładów

 

   

mn

2

m

1

m

n

2

22

21

n

1

12

11

m

2

1

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

B

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

 - 

macierz wyników (produkcji)

 

 

background image

Ekonomia matematyczna. Wykład14b                 R. Rempała. Materiały dydaktyczne  

 

40 

W macierzach może występować wiele zer.  

Zakłada się, że:  

Każdy wiersz macierzy nakładów (A) zawiera element dodatni 

 

Każda kolumna macierzy wyników (B) zawiera element dodatni.

 

 

Przypuśćmy  teraz,  że  poszczególne  bazowe  technologie 

zostały użyte z intensywnościami odpowiednio x

1

 ,x

2

 ,...x

m

 . 

Wektor x = (x

1

 ,x

2

 ,...,x

m

) jest wektorem - 

wierszem opisującym 

intensywności.  Przy  intensywnościach  wyrażonych  przez  x 

mamy następujące łączne nakłady czynników:  

(*)  (x

1

a

11

+...+ x

m

a

m1, 

x

1

a

12

+...+ x

m

a

m2

,..., x

1

a

1n

+...+ x

m

a

mn

)= x A, 

  

nakład 1 czynnika, 

nakład 2 czynnika,    

,

nakład n-tego czynnika   

inny zapis

 

 

natomiast łączne wyniki produkcji wynoszą: 

(**)  (x

1

b

11

+...+ x

m

b

m1, 

x

1

b

12

+...+ x

m

b

m2

,..., x

1

b

1n

+...+ x

m

b

mn

)= x B 

 

1 produkt,                    

2  produkt,                        

n-ty produkt,                   

inny zapis

 

Przykład 1. 

 A=

5

1

2

1

75

0

.

.

,    B= 

2

2

1

1

xA=(0.75x

1

+2x

2

, x

1

+1.5x

2

) = wektor nakładów, 

xB=(x

1

+2x

2

, x

1

+2x

2

) = wektor produkcji. 

Przypominamy. 

Wskaźnikiem  technologicznej  efektywności 

wytwarzania  i-tego 

towaru 

przy  intensywności  produkcji  x=(x

1

  ,x

2

 

,...,x

m

) nazywamy liczbę 

background image

Ekonomia matematyczna. Wykład14b                 R. Rempała. Materiały dydaktyczne  

 

41 



0

xB

xA

gdy

na

nieokre

śie

0

xB

0

xA

gdy

0

xA

gdy

xA

xB

x

i

i

i

i

i

i

i

i

)

(

)

(

,

,

)

(

,

)

(

,

,

)

(

,

)

(

)

(

)

(

 

W  Przykładzie  1  przy  wektorze  intensywności  x  0,  x    

mamy: 

2

1

2

1

1

1

1

x

2

x

75

0

x

2

x

xA

xB

x

.

)

(

)

(

)

(

2

1

2

1

2

2

2

x

5

1

x

x

2

x

xA

xB

x

.

)

(

)

(

)

(

 

(II)  Wska

źnikiem  technologicznej  efektywności  procesu 

wytwarzania  (stopą  produkcji)  przy  intensywności 

produkcji x=(x

1

 ,x

2

 ,...,x

m

) nazywamy liczbę 

)

(

min

)

(

x

x

i

i

 

Innymi słowy przy 

x

        0

 

                                    

}

:

max{

)

(

xB

xA

x

 

W Przykładzie 1 przy  x  0, x    mamy:

 

)

(

min

)

(

x

x

i

i

=

)

.

,

.

(

min

2

1

2

1

2

1

2

1

x

5

1

x

x

2

x

x

2

x

75

0

x

2

x

Niech x=(2,0) 

1

2

2

5

1

2

0

2

0

2

i

i

)

,

.

min(

)

,

(

min

)

,

(

 

Zauważmy, że  

2

2

2

5

1

1

0

2

.

:

max

)

,

(

 

 

background image

Ekonomia matematyczna. Wykład14b                 R. Rempała. Materiały dydaktyczne  

 

42 

(III) 

Optymalnym 

wskaźnikiem 

technologicznej 

efektywności    w  modelu  (optymalną  stopą  produkcji) 

nazywamy liczbę 

)

(

max

x

0

x

opt

Wektor  intensywności 

x

dla  którego 

)

(x

opt

 

nazywa  się 

optymalnym  wektorem  intensywności  w  modelu.  Optymalny  wektor 

intensywności  jest  określony  z  dokładnością  do  struktury  (  z 

dokładnością do mnożenia przez stałą dodatnią). 

Zauważmy, że w Przykładzie 1, 

opt

5

3

4

1

2

.

)

,

(

 

 

Efektywność ekonomiczna. 

 

Niech p

i

 oznacza ce

nę rynkową i-tego towaru.  

(x B)

1

p

+ (x B)

2

p

2

+...+(x B)

n

p

n

 = 

wartość produkcji przy intensywności 

x=

(x

1

  ,x

2

  ,...,x

m

).  W  zapisie  macierzowym  przy  traktowaniu 

wektora cen jako kolumnę wartość tę wyraża się krótko: xBp.

 

 

(xA)

1

p

+  (xA)

2

p

2

+...+(x  A)

n

p

n

  = 

wartość  nakładu  przy  intensywności 

x=

(x

1

  ,x

2

  ,...,x

m

).  W  zapisie  macierzowym  przy  traktowaniu 

wektora cen jak kolumnę wartość tę wyraża się krótko: xAp. 

Powrót do Przykładu 1. 

 xA=(0.75x

1

+2x

2

, x

1

+1.5x

2

) = wektor nakładów, 

xB=(x

1

+2x

2

, x

1

+2x

2

) = wektor produkcji. 

Zatem 

(x  B)

1

p

+  (x  B)

2

p

2

=

(x

1

+2x

)p

1

  +  (x

1

+2x

2

)p

2

=

 

wartość  produkcji 

przy intensywności x=

(x

1

 ,x

2

); xBp = (x

1

+2x

)p

1

 + (x

1

+2x

2

)p

2

 

background image

Ekonomia matematyczna. Wykład14b                 R. Rempała. Materiały dydaktyczne  

 

43 

(xA)

1

p

+  (xA)

2

p

2

  = 

(0.75x

1

+2x

2

)p

1

  +  (x

1

+1.5x

2

)p

2

 

wartość 

nakładu  przy  intensywności  x=

(x

1

,x

2

);  xAp  =  (0.75x

1

+2x

2

)p

1

(x

1

+1.5x

2

)p

2

 

 

Wskaźnikiem  ekonomicznej  efektywności  (stopą  dochodu  ) 

przy intensywnościach x i cenach p nazywamy liczbę 



.

,

.

,

,

,

)

,

(

0

xBp

0

xAp

gdy

nieokr

0

xBp

0

xAp

gdy

0

xAp

gdy

xAp

xBp

p

x

 

W  

Przykładzie 1 wskaźnik efektywności  ekonomicznej   dla x= (2,1) i            

p

T

 =(1,1)   wynosi :  

7

8

5

3

5

3

4

4

1

1

1

2

.

.

))

,

(

),

,

((

 

 

Warunki równowagi w modelu von Neumanna. 

 

Definicja. 

O  wektorze  intensywności  x 0,  x     ,  i  wektorze 

cen 

p

~

 0, 

p

~

     oraz  liczbie 

0

mówimy,  że  charakteryzuje 

gospodarkę  w  równowadze  von  Neumanna,  jeżeli  spełniają 

następujące warunki: 

    (I)  

,

~

~

B

x

A

x

 

(II) 

dla każdego x

0

,  

p

xA

p

xB

~

~

(III) 

0

p

B

x

~

~

.

 

background image

Ekonomia matematyczna. Wykład14b                 R. Rempała. Materiały dydaktyczne  

 

44 

Wektor 

x

~

 

nazywamy 

wektorem 

intensywności 

procesów 

technologicznych  w  równowadze,  wektor  cen 

p

~

 

nazywa  się  wektorem 

cen w równowadze. Warunek (II) jest równoważny (II)’ 

p

A

p

B

~

~

 

 

W  Przykładzie  1.  warunki  równowagi  opisane  są  układem 

nierówności: 

 

2

1

2

1

2

1

2

1

x

2

x

x

5

1

x

x

2

x

x

2

x

75

0

)

.

(

)

.

(

 

)

.

(

)

.

(

2

1

2

1

2

1

2

1

p

5

1

p

2

p

2

p

2

p

p

75

0

p

p

 

xBp = (x

1

+2x

)p

1

 + (x

1

+2x

2

)p

2

 > 0.

 

 

Zauważmy,  że  :

1

p

x

1

p

2

x

5

3

4

2

2

1

1

~

~

,

~

,

~

,

.

  - 

spełniają 

ten  układ.  Zauważmy  także,  iż  -  zgodnie  z  wnioskami 

wynikającymi  z  definicji  równowagi  -  w  stanie  równowagi 

)

,

1

2

7

8

5

3

4

1

1

1

2

.

))

,

(

),

,

((

tzn.  wskaźnik  technicznej  efektywności  =  wskaźnikowi 

ekonomicznej efektywności = poziomowi równowagi. 

Model dynamiczny 

Załóżmy,  że  w  kolejnych  okresach  t=0,1,2,        ,t

1

  produkcja 

odbywa  się  z  intensywnościami  opisanymi  ciągiem  wektorów 

x(t)=(x

1

(t),x

2

(t),...,x

n

(t)).  W  poszczególnych  okresach  ceny 

opisane są ciągiem wektorów kolumnowych p(t)= (p

1

(t),...,p

n

(t))

background image

Ekonomia matematyczna. Wykład14b                 R. Rempała. Materiały dydaktyczne  

 

45 

 

Zakładamy,  że  w  żadnym  okresie  wektor  nakładów  nie  może 

być większy od wektora wyników z poprzedniego okresu. 

Oznacza to, że 

a) x(t+1)A

B

t

x

)

(

, t=0,1,...,t

1

-1 

a ponadto zakładamy, że 

b) x(t)

0

,           t=0,1,...,t

1

 

c)  x(0)=x

0

 

 0, x

0

    - stan początkowy 

Ciąg intensywności {x(t)

1

t

0

t

}

 

spełniający warunki a) – c) nazywa 

się dopuszczalną trajektorią intensywności a odpowiednie ciągi 

{x(t)A} i {x(t)B} dopuszczalnymi ciągami nakładów i wyników. 

 

Trajektorie równomiernego wzrostu (stacjonarne) 

Dopuszczalną trajektorię intensywności {x(t)

1

t

0

t

}

 nazywamy 

stacjonarną jeśli ma następującą postać: 

x(t) = 

1

0

t

t

2

1

0

t

x

,...,

,

,

,

. gdzie 

.

0

 

 

Współczynnik 

 

nazywa  się  współczynnikiem  wzrostu 

gospodarczego

Wniosek z warunku a)

. Stacjonarna trajektoria intensywności z 

tempem wzrostu 

istnieje wtedy i tylko wtedy gdy spełniony jest 

warunek: 

B

x

A

x

0

0

 

 

background image

Ekonomia matematyczna. Wykład14b                 R. Rempała. Materiały dydaktyczne  

 

46 

Trajektorie nakładów i wyników odpowiadające stacjonarnej 

trajektorii x(t) = 

1

0

t

t

2

1

0

t

x

,...,

,

,

,

 

mają postać 

 

,

A

x

0

t

1

t

2

1

0

t

,...,

,

,

,

B

x

0

t

1

t

,...,

2

,

1

,

0

t

1

Zauważmy, że 

=1 charakteryzuje stagnację, 

1

 

równomierny wzrost gospodarczy a 

1

 zamieranie 

działalności gospodarczej. 

Pytanie. Czy istnieje stacjonarna trajektoria z maksymalnym 

tempem wzrostu? 

Twierdzenie. 

W modelu von Neumana istnieją stacjonarne 

trajektorie z tempem wzrostu 

opt

, które jest najwyższym 

możliwym wzrostem tej gospodarki. 

Stacjonarną trajektorię intensywności z tempem 

opt

 

nazywamy optymalną stacjonarną trajektorią 

intensywności. 

 

Ważna uwaga. Jeżeli  x(t)= 

0

t

opt

x

~

)

(

 jest optymalna to dla 

każdego 

0

,   trajektoria  

)

(

~

~

)

(

~

)

(

)

(

~

~

t

x

x

x

t

x

0

t

opt

o

t

opt

 

jest także optymalna. 

 

Półprostą  

N = {

0

x

:

~

gdzie  x

 jest dowolnym wektorem intensywności w optymalnym 

stacjonarnym procesie wzrostu , nazywamy magistralą 

intensywności w modelu von Neumanna.