background image

www.zadania-projekty.pl

  

 

1.1. Przedmiot ekonomii matematycznej 

Przedmiotem  ekonomii  matematycznej  są  modeli  realnych  ekonomicznych 

procesów. 

Model  to  jest  obiekt,  który  zastępuje  oryginał  i  odwzorowuje  najistotniejsze  dla 

danego badania cechy i właściwości oryginału. 

Metoda  ekonomii  ekonomicznej  to  jest  systemowa  analiza  ekonomiki  jak 

skomplikowanego  dynamicznego  układu.  Ekonomia  Matematyczna  tworze  modele 
matematyczne  w  postaci  założeń  o  powiązaniu  zmiennych  ekonomicznych.  W  skutek 
różnorodności podmiotów gospodarczych i zmienności warunków, Ekonomia Matematyczna  
dzieli się na szereg różnych modeli nie mających wartości uniwersalnej. 

Główni podstawowe matematyczne modele mikro- i makroekonomii:  
 

Modele zachowania konsumenta 

 

Teoria produkcji 

 

Modele rynku 

 

Modele równowagi 

 

Modele wzrostu gospodarczego 

 

Modele cyklu koniunkturalnego 

 
 
1.2. Modele zachowania konsumenta 

Jednej  z  najistotniejszych  pojęciem  teorii  ekonomicznej  jest  teoria  konsumenta. 

Głównym pytaniem tu jest ustalenie konsumpcji dla danych cen na dobra i dochodzie. 

Konkretna decyzja o zakupach określonego koszyka dóbr matematycznie może być 

pokazana jako wybór punktu w przestrzeni towarów. Niech 

n

 - jest ograniczona ilość dóbr, 

n

n

R

x

x

x

x

)

,...,

,

(

2

1

 koszyk określonych dóbr w przestrzeni 

n

R

 

Przestrzenią  dóbr  nazywa  się  zbiór  wszystkich  możliwych  dóbr  z  dodatnimi 

współrzędnymi 

 

0

:

x

x

X

X

 
W przestrzeni dóbr wprowadzimy normę 
 

i

i

x

max

x 

 

i odpowiednio metrykę (odległość pomiędzy elementami) 
 

i

i

i

y

x

max

y

,

x

 

background image

 

 

 

Przykład. 1.1 Narysować w przestrzeni dóbr wszystkie koszyki 

20

x

,

7

x

|

x

;

x

x

2

1

2

1

, gdzie 

1

x

 są jajka, 

2

x

 męka. Obliczyć wielkość koszyka 

5

,

7

 i odległość pomiędzy koszykami 

5

,

7

 i 

7

,

3

Rozwiązanie.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 

Wielkość koszyka: 

7

5

,

7

max

x

i

Odległość: 

 

4

7

5

;

3

7

max

y

x

max

7

,

3

;

5

,

7

i

i

i

i

 
 
Definicja 1.1. 
Zbiór 

 

0

0

x

,

x

|

x

x

U

 nazywa się 

 - otoczeniem

Definicja 1.2. Zbiór 

X

Y 

 nazywa się otwarty, jeżeli każdy element x zbioru Y 

należy do niego razem z pewnym otoczeniem 

 

0

x

U

Przykład. 1.2 Narysować w przestrzeni dóbr wszystkie koszyki należące do 

otoczenia 

10

;

3

U

2

 z przykładu 1.1. 

 
 
Rozwiązanie.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

X

X

20 

X

X

20 

10 

background image

www.zadania-projekty.pl

  

 

Definicja 1.3. Punkt 

A

 nazywa się punktem brzegowym zboru A, gdy w 

dowolnym otoczeniu tego punktu znajdują się punkty należące i punkty nie należące do 
zbioru A

Definicja 1.4. Zbiór 

X

Y 

 nazywa się domknięty, jeżeli Y jest sumą niektórego 

otwartego zbioru A i wszystkich brzegowych punktów A

 
1.3. Ograniczenie budżetowe 

Załóżmy, że możemy obserwować ceny wszystkich dóbr 

n

n

R

p

p

p

P

)

,...,

,

(

2

1

oraz budżet konsumenta 

m

. Wtedy ograniczenie budżetowe może być zapisane jako 

m

x

p

x

p

x

p

n

n

...

2

2

1

1

 

Zbiór punktów 

n

n

R

x

x

x

X

)

,...,

,

(

2

1

, który spełniają ten warunek nazywa się 

zbiorem budżetowym lub zbiorem dopuszczalnych koszyków

 

1.4. Własności zbioru budżetowego w 

2

R

. 

Definicja 1.5Linią budżetu nazywamy zbiór koszyków 

2

2

1

)

,

(

R

x

x

X

, który 

spełniają warunek 

m

x

p

x

p

2

2

1

1

 

 

Równanie linię budżetu może być również zapisane w postaci 

1

2

1

2

2

x

p

p

p

m

x

 

Jest to równanie prostej z nachyleniem 

2

1

p

p

. Najprostszy sposób narysowania tej 

linii – to połączyć punkty 





0

,

1

p

m

oraz 





2

,

0

p

m

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nachylenie linii budżetu ma jasną interpretacje ekonomiczną: mierzy ono stopę 

według której konsument jest skłonny zamienić dobro 1 na dobro 2: 

m

x

p

x

p

2

2

1

1

 

m

x

x

p

x

x

p

)

(

)

(

2

2

2

1

1

1

 

... 

2

1

p

p

1

2

x

x

Występuje minus, ponieważ 

2

1

x

 zawsze mają znaki przeciwne. 

Eliminacja jednego parametru. 
 

Linia budżetu

1

x

2

x

1

p

m

2

p

m

background image

 

 

 

1.5. Zmiany linii budżetu 

Linia budżetu ma 3 parametry 

m

p

p

,

,

2

1

, które mogą się zmienić. Z równania 

wynika, że wzrost dochodu (budżetu) przesunie równolegle do góry linię budżetu i nie 
zmieni kont nachylenia. Zmniejszenie ceny dobra 1 powoduje przesunięcie punktu 
przecięcia linii budżetu z poziomą osią na prawo. To znaczy, prosta staje się mniej stroma. 
Zmniejsza się kąt nachylenia. 

Zmniejszenie ceny dobra 2 – bardziej stroma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Zbiór budżetowy w przypadku racjonowania. 
Rząd czasem nakłada ograniczenia w postaci racjonowania lub opodatkowania 

konsumpcji większej niektórego poziomu. Niech 

1

x

  – racjonowane dobro.  

 
 

a) Kartki konsumpcyjne:

1

1

x

 

b)

1

1

1

1

1

1

1

,

,

x

x

t

p

x

x

p

cena

  (t – podatek) 

Racjonowanie

1

x

2

x

1

p

m

2

p

m

1

x

1

x

1

x

1

p

m

2

p

m

max

1

x

 

Później zobaczymy, że czasem sytuacji b) wynikają i w modelach bez racjonowania 

(konsumpcja międzyokresowa). 

 
W  teorii  konsumpcji  zakłada  się,  że  każdy  konsument  ma  własne  preferencji  na 

niektórym  podzbiorze  przestrzeni  dóbr  x.  To  oznacza,  że  dla  dwóch  dowolnych  koszyków 

X

  i 

X

  konsument  potrafi  ich  uszeregować  według  stopnia  pożądania  i  zawsze 

mamy jedną z trzech relacji: 

 
1. 

x

, (mówimy y silnie preferowany nad x);  

2. 

y

, (mówimy x silnie preferowany nad y); 

3. 

y

~

, (koszyki x, y są obojętne (indyferentne)). 

 
 

Zmiany linii bud

żetu

1

 

x

 

2

 

x

 

1

 

p

 

m

 

2

 

p

 

m

 

x

10 

x

20 

background image

www.zadania-projekty.pl

  

 

Wprowadzimy następujące relacji preferencji: 
1. 

y

~

, (mówimy słabo preferowany nad y), co oznacza, że koszyk „y nie gorszy od 

koszyka x”. 

2. 

y

, (mówimy x silnie preferowany nad y), co oznacza, że koszyk x jest z pewnością 

lepszy od koszyka y

3. 

y

~

, (koszyki x, y są obojętne (indyferentne)). 

Pierwsza  relacja  nazywają  się  relacja  słabej  preferencji,  druga  relacja  silnej 
preferencji
, trzecia relacja indeferentności
Podstawową  relacją  jest  relacja  słabej  preferencji,  na  podstawie  której  możemy 
zdefiniować pozostałe relacji. 
 

Definicja 1.5. Parę 

~

, 

X

 nazywamy polem preferencji konsumenta

Definicja 1.6. Niech 

X

y

x

,

.  

1.  Mówimy,  że  koszyki  x,  y  są  indyferentne,  jeżeli  równocześnie 

y

~

  i 

x

y

~

2.  Mówimy, że koszyk x jest silnie preferowany nad koszykiem y, jeżeli 

y

~

 i 

x

y

~

 

 

1.6. Właściwości preferencji. 

Relacja słabej preferencji ma następujące właściwości: 
1.  Dla

X

 ,

x

~

(refleksyjność, zwrotność). 

2.  Dla

X

y

x

 ,

x

y

y

x

~

~

(zupełność). 

3.  Jeżeli 

dla

X

z

y

x

,

,

z

x

to

z

y

y

x

~

,

~

~

 

(przechodniość, 

tranzytywność). 

Aksjomat  3  wprowadza  liniowy  porządek  w  przestrzeni  dóbr  i  daje  możliwość 
konsumentowi zawsze dokonywać konkretnego wyboru i nie zamykać się w błędnym kole, 
natomiast  aksjomat  2  wyklucza  istnienie  sytuacji,  gdy  konsument  nie  jest  w  stanie 
powiedzieć, który z koszyków jest lepszy. 

Relacja indeferencji spełnia warunki ekwiwalentności
1. Dla

X

 ,

 

x

~

(refleksyjność, zwrotność). 

2. Dla

X

y

x

 ,

 

y

~

x

~

 (symetryczność). 

3. 

Jeżeli 

dla

X

z

y

x

,

,

z

x

to

z

y

y

x

~

,

~

~

 

(przechodniość, 

tranzytywność). 
To znaczy, przestrzeń dóbr rozbija się na zbiory, które nie mają wspólnych punktów. Takie 
zbiory  nazywają  się  obszary  obojętności.  Obszar  obojętności  w  przypadku  2  dóbr 
nazywamy linią obojętności

Własności relacji silnej preferencji. 
1.  Dla

X

y

x

 ,

x

y

y

x

(zupełność). 

2.  Jeżeli dla

X

z

y

x

,

,

z

x

to

z

y

y

x

~

,

~

~

 (przechodniość, 

tranzytywność). 

 
 

background image

 

 

 

1.7. Dodatkowe założenia. 

Definicja  1.7.  Relację  preferencji  nazywamy ciągłą,  jeżeli 

y

  zbiory 

y

x

x

|

  i 

x

y

x

|

 są zbiorami otwartymi w przestrzeni dóbr X.  

 
 

Przykład. 1.3 Konsument kupuje bezpośrednio u rybaków skrzynie ze słabo 

słonymi śledziami. Relacja preferencji wygląda następująco: nie gorsze śledzie to takie, 
które są wcześniej wyłowione, ale nie wcześniej niż po 2 dobach i nie później niż po 5 
dobach (tylko po takim terminie śledzie będą odpowiednio słone). Czy relacja preferencji 
jest relacją ekwiwalentności? Czy spełnia założenie zupełności? Czy relacja preferencji jest 
ciągła? Narysować na osi czasu wszystkie koszyki należące do otoczenia 

 

2

1

U

 i

 

5

2

U

 
 
Rozwiązanie.
 
                                      

 

2

1

U

               

 

5

2

U

 

 
 
 
 
 
 
Definicja 1.8.
 Niech M jest niepustym podzbiorem pola preferencji 

~

, 

X

. 

M

 nazywamy M – preferowanym koszykiem i oznaczamy  

x=m.pref.M, jeżeli 

M

 jest słabo preferowany nad 

y

x

~

 
Definicja 1.9. 
Zbiór nazywa się wypukły, jeżeli dowolne dwa jego punkty 

można połączyć odcinkiem, należącym do zbioru M.  

Definicja 1.10. Pole preferencji 

~

, 

X

 nazywamy słabo wypukłe, jeżeli  

1.  Przestrzeń towarów jest zbiorem wypukłym 
2.  Dla 

X

 zbiór 

y

x

X

x

~

|

 jest zbiorem wypukłym w przestrzeni dóbr X

Interpretacja w R

2

  

Definicja 1.11. Pole preferencji 

~

, 

X

 nazywamy silnie wypukłe, jeżeli  

1.  Przestrzeń towarów jest zbiorem wypukłym 
2.  Dla 

1

,

0

,

X

y

x

 ,

  (

y

~

y

)

y

y

x

 

.

X

 

zbiór 

y

x

X

x

~

|

 jest zbiorem wypukłym w przestrzeni dóbr X

 

W większości modeli przypuszczamy, że są spełnione 3 dodatkowe założenia: 
Z1. Monotoniczność (zjawisko niedosytu): jeżeli x<y

x

Z2. Pole preferencji 

~

, 

X

 - wypukłe. 

Z3. 

y

~

 - relacja ciągła. 

Twierdzenie  1.1.  Jeżeli  pole  preferencji 

~

, 

X

  jest  słabo  wypukłym,  M  jest 

niepustym,  wypukłym  podzbiorem  X  i  istnieje  M  preferowany  koszyk,  to  zbiór  wszystkich 
M- preferowanych koszyków jest wypukły. 

Twierdzenie  1.2.  Jeżeli  pole  preferencji 

~

, 

X

  jest  silnie  wypukłym,  to  w 

wypukłym zbiorze M istnieje nie więcej niż jeden M - preferowany koszyk. 

 

t

 

background image

www.zadania-projekty.pl

  

 

1.8. Funkcja użyteczności. 

Relację  preferencji  jest  nie  zbyt  wygodna  dla  praktycznego  zastosowania.  Dla 

niektórych słabych założeniach 

preferencji  wygodnie  przedstawiać  w  postaci  liczbowego  indykatora  preferencji  funkcji 

użyteczności, która dozwala zastąpić relację preferencji zwykłej relacją więcej.  

Definicja  1.12.  Określoną  na  przestrzeni  dóbr  funkcje 

R

R

U

n

:

  nazywamy 

funkcją  użyteczności  konsumenta  związaną  z  relacją 

~

,  jeżeli 

X

y

x

 ,

  spełnia  ona 

następujące warunki: 

1. 

)

(

)

(

y

U

x

U

y

~

 

2. 

)

(

)

(

y

U

x

U

y

 

Twierdzenie. 1.3. (Debreu). Jeżeli relacja preferencji jest ciągła, to istnieje ciągła 

funkcja użyteczności, związana z tą relacją 

Twierdzenie  1.4.  Jeżeli  U(x)  –  funkcja  użyteczności, 

R

R

f

:

  –  funkcja 

rosnąca, to superpozycja f(U(x)) jest funkcją użyteczności związaną z tą samą relacją. 

Przykłady funkcji użyteczności w 

2

R

multiplikatywna - 

2

1

2

1

2

1

;

x

ax

x

x

U

, dla 

0

;

1

;

,

;

0

,

2

1

1

1

2

1

a

o

x

x

logarytmiczna - 

2

2

1

1

2

1

ln

ln

;

x

x

x

x

U

, dla 

0

,

;

0

,

1

1

2

1

x

x

addytywna - 

2

1

2

2

1

1

2

1

;

x

x

x

x

U

, dla 

1

,

0

,

,

;

0

,

2

1

1

1

2

1

o

x

x

 

 

1.9. Właściwości funkcji użyteczności. 

W dalszych rozważaniach zakładamy, że spełnione warunki następnego twierdzenia 

Twierdzenie 1.5.  Niech  relacja  preferencji  jest  słabo  wypukła  i  znajdujemy  się  w 

warunkach  niedosytu,  wtedy  odpowiednia  funkcja  użyteczności  jest  quasi  wklęsłą  i 

rosnącą. 

Więc funkcja użyteczności ma następujące właściwości: 

1. 

0

;

;

2

1

i

n

x

x

x

x

U

 - zjawisko niedosytu (większe koszyki zawsze lepszy). 

2. 

0

;

;

2

2

1

2

i

x

x

x

x

U

n

  -  dla  zwiększających  się  koszyków  różnica  w  korzyści 

pomiędzy koszykami  dla  konsumenta  maleje  (prawo  Gossena: macierz  drugich 

pochodnych jest ujemne określona). 

3. 



i

n

o

x

x

x

x

x

U

i

;

;

2

1

lim

  -  olbrzymie  korzyści  dla  konsumenta  od  bardzo 

małych koszyków. 

background image

 

 

 

4. 

0

;

;

2

1

lim



i

n

x

x

x

x

x

U

i

  -  dla  olbrzymich  koszyków  dalsze ich zwiększenie nie 

zwiększa ich przydatność. 

 

Więc  w  przypadku  dwuwymiarowych  koszyków  krzywa  obojętności 

const

x

x

U

2

1

;

  jako 

funkcja  uwikłana  może  być  zapisana  w  postaci 

 

1

2

x

g

,  gdzie  funkcja  g  ma  poziomą  i 

pionową asymptoty i jest wklęsła.  

 
Nie ma sensu mówić o użyteczności, jako o liczbowej mierze zadowolenia.  F.Uż. po 
prostu wprowadzają liczbową charakterystykę relacji preferencji.Przykład. U=x

1

2

x

2

U’=x

1

2/3

x

2

1/3

. Te same linii obojętności, różne wartości. 

 

1.10. Stopa substytucji i elastyczność 

 Definicja 1.13. Krańcową użytecznością i-tego towaru nazywamy  

i

MU

i

n

x

x

x

x

U

;

;

2

1

Dla naszych założeń krańcowa użyteczność i-tego dobra maleje wraz z zrostem jego 

spożycia. 

Definicja 1.14. Wyrażenie  

ij

s

ij

MRS

j

i

MU

MU

 

nazywamy krańcową stopą substytucji i-tego dobra przez j-te dobro

Definicja 1.15. Wyrażenie  

j

i

ij

ij

x

x

s

 

 nazywamy elastycznością substytucji i-tego dobra przez j-te dobro

MRS  pokazuje  o  ile  powinna  zwiększyć  się  ilość  j-tego  dobra  przy  zmniejszeniu  o 

jednostkę i-tego dobra, aby użyteczność koszyka nie zmieniła się.  

Elastyczność mierzy to samo dla procentowych zmian. Elastyczność nie zależy od skali 

pomiaru dóbr.  

 
Model zachowania konsumenta 

W  teorii  konsumpcji  zakłada  się,  że  konsument  zawsze  dąży  do  tego,  żeby 

maksymalizować użyteczność dla swoich ograniczonych możliwości 

 

 

 

x

u

x

u

m

px

X

B

x

 max

max

                                                       (3.1) 

 

background image

www.zadania-projekty.pl

  

 

Zakładamy,  że  punkt,  który  jest  rozwiązaniem  zadania  (3.1)  należy  do  dziedziny 

dostępnych koszyków 

X

*

. Więc dla rozwiązania (3.1) musimy obliczyć bezwarunkowe 

maksimum funkcji Lagranżego 

 

 

 

m

px

x

u

x

L

                                                    (3.2) 

 
Lokalne warunki lokalnego ekstremum to są 
 

m

x

p

j

n

j

j

*

1

,                                                           (3.3) 

 

 

0

*

*

i

i

i

p

x

x

u

x

L

n

i

,

1

.                                              (3.4) 

 
Z  (3.4)  widać,  że  stosunek  krańcowych  stóp  substytucji  równa  się  stosunkowi  cen 

na odpowiednie dobra 

 

 

 

j

i

j

i

p

p

x

x

u

x

x

u

*

*

.                                                            (3.5) 

 
 

Rozwiązując (3.3) i (3.4) odnośnie 

*

x

 otrzymujemy funkcję popytu 

 

m

p

x

x

,

*

*

.                                                              (3.6) 

Definicja  3.1.  Funkcję 

m

p

x

x

,

*

*

  uzależniającą  popyt  konsumenta  na  towary 

od cen towarów i dochodu konsumenta nazywamy funkcję popytu konsumpcyjnego. 

 

Definicja  3.2.  Krzywa  zapotrzebowania 

*

*

( )

,

o

x

x m p

  (czyli  krzywa  ekspansji 

dochodu) przedstawia optymalny wybór konsumenta przy różnych poziomach dochodu, ale 

przy stałych cenach 

( )

o

p

 

Definicja  3.3.  Krzywe  Engla 

*

*

( )

,

o

x

x m p

  -  są  wykresy  zależności  popytu  na 

jedno dobro jako funkcji dochodu przy założeniu stałości wszystkich cen 

( )

o

p

background image

 

 

 

10 

 
 
3.2. Wzajemna zamienialność dóbr 

Rozpatrzymy  funkcję  popytu 

i

i

np

m

.  Widać,  że  popyt  na  i-te  dobro  maleje  wraz 

ze wzrostem ceny na i-te dobro, rośnie wraz ze wzrostem dochodu i nie zależy od ceny na 
j-te dobro.  

 
Definicja  3.4.
  Jeżeli  popyt  na  i-te  dobro  maleje  wraz  ze  wzrostem  ceny  na  i-te 

dobro  i  jednocześnie  rośnie  popyt  na  j-te  dobro  to  takie  dobra  nazywają  się  wzajemnie 
zamienialne

 
Definicja  3.5.
  Jeżeli  popyt  na  i-te  dobro  maleje  wraz  ze  wzrostem  ceny  na  i-te 

dobro  i  jednocześnie maleje  popyt na  j-te  dobro  ta takie  dobra  nazywają  się wzajemnie 
dopełniające się
.
 

W  rzeczywistości  wraz  ze  wzrostem  ceny  na  i-te  dobro  może  występować 

zakłócenie  w  postaci  ogólnego  obniżenia  dochodu  konsumenta,  co  może  doprowadzić  do 
obniżenia  popytu  na  wzajemnie  zamienialne  j-te  dobro.  Dla  usunięcia  takiego  zakłócenia 
wprowadza się  

 
Definicja  3.6.
  Budżet  dostosowany  to  jest  taki  budżet,  który  zachowuje  siłą 

nabywczą  konsumenta.  Inaczej  mówiąc  budżet  ,  który  dozwala  nabyć  równoznaczny 
koszyk. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                           Rys. 4.1 
 
Kiedy cena dobra ulega zmianie, pojawiają się dwa rodzaje efektów: 

 

zmienia się stosunek, według którego wymienia się jedno dobro na drugie; 

 

zmienia się ogólna siła nabywcza dochodu konsumenta;  

Na  przykład,  jeżeli  cena  pierwszego  dobra  zmieniła  się  od 

1

p

do 

1

'

p

  ,  to  stosunek 

cen zmienia się od 

1

2

p

p

 do 

1

2

'

p

p

, a ogólna siła nabywcza (budżet) zmienia się od 

m

do 

'

m

  (Rys. 4.1).  

 
Definicja  3.7.  Pierwszy  efekt  –  zmiana  popytu  z  tytułu  zmiany  stopy  wymiany 

między dwoma dobrami – jest nazywany efektem substytucyjnym

 
Definicja  3.8.  Drugi  efekt  –  zmiana  popytu  z tytułu  osiągnięcia innej  (większej  lub 

mniejszej) siły nabywczej - jest nazywany efektem dochodowym

 

Nowa linia budżetu 

Stara linia budżetu 

Skompensowana linia budżetu 

CB- Efekt dochodowy 
AC - Efekt substytucyjny 
AB – Efekt ogólny 

Krzywe obojętności 

 

 

background image

www.zadania-projekty.pl

  

 

11 

Rozpatrzymy  funkcję  użyteczności  dwóch  dóbr 

2

1

2

1

,

x

x

x

x

U

,  budżet  60,  ceny 

dóbr  odpowiednio  10  i  2.  Więc  funkcje  popytu  mają  postać 

i

i

p

m

x

2

2

,

1

i

.  Wtedy 

wybór  początkowy  konsumenta  będzie 

3

20

60

1

p

x

15

4

60

2

p

x

  i  funkcja  użyteczności 

przyjmie  wartość 

45

,

2

1

x

x

U

.  Niech  teraz  cena  dobra  drugiego  wzrośnie  do  7.  Żeby 

kupić  ten  sam  koszyk  konsument  musi  wydać  dodatkowo  (7-2)15=75  jednostek 
pieniężnych.  Ale  wraz  ze  wzrostem  ceny  zmieni  się  stopa  wymiany  dóbr  i  więc  musimy 
kupić nie ten sam koszyk tylko koszyk równoznaczny tj. koszyk dla którego 

45

,

2

1

x

x

U

Obliczymy budżet dostosowany 

'

m

. Mamy: 

 

20

'

1

m

,

14

'

2

m

, wtedy. 

45

14

'

20

'

,

2

1

2

1

m

m

x

x

x

x

U

 Stąd 

25

,

112

' 

m

 

Więc dodatkowo musimy wydać tylko 52,25.  

Zapiszemy  teraz  rozwiązanie  w  ogólnej  postaci.  Po  wzroście  ceny  z 

1

p

  do 

1

zp

 

funkcje popytu mają postać 

 

1

1

2

'

'

zp

m

 i 

2

2

2

'

'

p

m

gdzie 

'

m

 jest to budżet dostosowany. Warunek równej użyteczności  

 

2

1

2

1

2

2

2

'

2

'

p

m

p

m

p

m

zp

m

 

Stąd 

m

z

'

 i 

z

x

x

1

1

' 

2

2

'

x

z

W przypadku budżetu dostosowanego popyt na pierwsze dobro zmaleje w 

z

 razy (jeżeli 

budżet  nie  jest  dostosowany  to  w  z  razy),  natomiast  popyt  na  drugie  dobro  wzrośnie  w 

z

 razy.  

Więc  

0

subst

1

2



p

x

.                                                         (3.7) 

Dolny indeks subst oznacza, że jest usunięty efekt dochodowy i zostaje się tylko 

efekt substytucyjny. 

Dla wzrostu ceny na drugie dobro mamy analogicznie  
 

0

subst

2

1



p

x

.                                                        (3.8) 

 
Warunek (3.7) lub (3.8) to jest warunek tego, że dobra są wzajemnie zamienialne. 

Warunek  

0

subst

1

2



p

x

                                                          (3.9) 

i warunek 

background image

 

 

 

12 

0

subst

2

1



p

x

                                                       (3.10) 

 

to  warunki  wzajemnie  dopełniających  się  dóbr.  Obliczymy  cząstkowe  pochodne.  Mamy 
odpowiednio przyrosty: 
 

1

1

1

x

z

x

x

2

2

2

x

x

z

x

,.

1

1

1

p

zp

p

  

Stąd 

2

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

subst

1

1

4

2

1

1

1

lim

lim

lim

p

m

p

x

z

z

p

x

z

z

p

z

x

p

zp

x

z

x

p

x

z

z

z





2

1

1

2

1

2

1

1

2

1

1

1

2

2

1

subst

1

2

4

2

1

1

1

lim

lim

lim

p

p

m

p

x

z

p

x

z

p

z

x

p

zp

x

x

z

p

x

z

z

z



 
Więc mamy wzajemnie zamienialne dobra. 
 
 
3.3. Równanie Słuckiego 

Jednym  z  podstawowych  równań  w  teorii  wyboru  konsumpcyjnego  jest  równanie 

Słuckiego,  które  było  udowodnione  w  1915  r.  Rosyjskim  matematykiem  Słuckim. 
Równanie Słuckiego pokazuje zależność pomiędzy efektami substytucyjnym i dochodowym 
a ogólnym popytem. Zapiszemy bez dowodu Równanie Słuckiego: 

 

j

i

subst

j

i

j

i

x

m

x

p

x

p

x



2

,

1

i

2

,

1

j

.                                          (3.10) 

 
Pierwszy  składnik  w  prawej  części  opisuje  efekt  substytucyjny,  drugi  efekt 

dochodowy,  z  lewej  strony  zapisana  jest  ogólna  zmiana  popytu  z  tytułu  strukturalnej 
zmiany popytu i zmiany realnego dochodu konsumenta.  

 
Definicja 3.9. 
Jeżeli popyt rośnie wraz ze wzrostem dochodu tj. 

0

m

x

i

 

 

 to takie dobro nazywa się dobrem luksusowym (wyższego rzędu). 
Wtedy według (3.10) 
 

subst

j

i

j

i

p

x

p

x



 

 
co  oznacza,  że  jeżeli  popyt  rośnie  wraz  ze  wzrostem  ceny,  to  on  rośnie  szybciej 

jeżeli  mamy  kompensację  i  jeżeli  popyt  maleje  wraz  ze  wzrostem  ceny,  to  on  maleje  w 
mniejszym stopniu jeżeli mamy kompensację. Może stać się, że  

 

0

j

i

p

x

, i 

subst

j

i

p

x



0

background image

www.zadania-projekty.pl

  

 

13 

 
co  oznacza,  że  dobra  i-te  i  j-te  są  wzajemnie  zamienialne,  natomiast  bez 

kompensacji są wzajemnie dopełniające się. 

Rozpatrzymy równanie Słuckiego dla 

j

 

i

i

subst

i

i

i

i

x

m

x

p

x

p

x



.                                            (3.11) 

 

Dla spełnionych dodatkowych założeń 1) – 3)  
 

0



subst

i

i

p

x

 

 
Definicja 3.10. Jeżeli popyt rośnie wraz ze wzrostem ceny tj. 
 

0

i

i

p

x

 

 

wtedy takie dobro nazywa się dobrem Giffena. 

 
Definicja 3.11.
 Jeżeli popyt maleje wraz ze wzrostem dochodu tj. 
 

0

m

x

i

 

wtedy takie dobro nazywa się. drugorzędnym dobrem (niższego rzędu). 

Więc dobro Giffena jest zawsze drugorzędnym dobrem. 
 

 

Dobra normalne

0

i

i

p

x

 

Dobra Giffena

0

i

i

p

x

 

Dobra luksusowe 

0

m

x

i

 

Luksusowe samochody 

 

Drugorzędne dobra 

0

m

x

i

 

Jabłka. 

Chleb, ziemniaki. 

 
 
3.4. Elastyczność cenowa i dochodowa. Paradoksy Giffena i Veblena 

Z matematycznego punktu widzenia, jeśli dana jest funkcja Y = f(X1, X2, ... , Xn), 

to elastycznością zmiennej Y względem zmiennej Xj nazywamy wyrażenie: 

 

)

,...,

,

(

)

,...,

,

(

2

1

2

1

n

j

j

n

X

X

X

X

f

X

X

X

X

X

f

E

j

.                          (3.12) 

 

Główną  zaletą  badania  popytu  przy  użyciu  pojęcia  elastyczności  jest  fakt,  że 

elastyczności  są  niezależne  od  jednostek,  w  jakich  mierzy  się  poszczególne  zmienne. 
Istnieje  zatem  możliwość  porównania  wyników  analizy  popytu  na  dane  dobro  nawet  w 
różnych  krajach  (wartości  pieniężne  wyrażone  w  innych  walutach)  bądź  też  popytu  na 
różne  dobra  mierżono  w  odmiennych  jednostkach  fizycznych.  Elastyczności  popytu  nie 
zawsze są wielkościami stałymi względem zmian w poziomach ceny i dochodu. W pewnych 

background image

 

 

 

14 

przypadkach rozsądnym wydaje się jednak przyjęcie założenia o stałości elastyczności, tzn. 
uznanie, iż z każdego procenta przyrostu dochodów konsumenci przeznaczają pewną stałą 
(w przybliżeniu) część na dodatkowy zakup określonego dobra bądź też, że każdy procent 
wzrostu ceny. tego dobra powoduje jednakowy co do wartości spadek popytu na nie.  

Pojęcie elastyczności odgrywa w analizie popytu podstawową rolę. Praktycznie rzecz 

biorąc, elastyczność popytu na pewne dobro względem danej zmiennej jest to procentowy 
przyrost  (lub  spadek)  popytu  wywołany  przyrostem  wartości  tej  zmiennej  o  1%.  Jest  to 
zatem pewna miara siły wpływu danej zmiennej na poziom popytu. Informacja o poziomie 
elastyczności  popytu  na  pewne  dobro  względem  ceny  tego  dobra,  czy  dochodu 
konsumentów  może  być  więc  bardzo  cenna  dla  podejmowania  konkretnych  decyzji 
gospodarczych. 

 
Definicja 3.12.
.Wartość 
 

i

i

i

i

c

i

x

p

p

x

 

 

nazywa się elastyczność popytu względem ceny (elastyczność cenowa) 

 
Definicja 3.13.
. Wartość  
 

i

i

m

i

x

m

m

x

 

nazywa się elastyczność popytu względem dochodu (elastyczność dochodowa).  

Zrozumiałe jest, że zwykle elastyczność dochodowa jest wielkością dodatnią (wzrost 

dochodów  wywołuje  wzrost  popytu),  a  cenowa  -  ujemną  (wzrost  ceny  danego  dobra 
powoduje  spadek  popytu  na  dobro).  Istnieją  jednakże  wyjątki  od  tej  reguły  znane  w 
literaturze pod nazwą paradoksów Giffena i Veblena. Pierwszy z nich mówi, że popyt na 
takie dobra, jak chleb czy ziemniaki, może wzrastać ze zwiększeniem się cen tych dóbr, co 
tłumaczy  się tym,  że  ludność  biedna  reaguje  na  wyższą  cenę,  np.  chleba,  zmniejszeniem 
wydatków na  żywność  wyższego  rzędu  (np. mięso)  nabywając  więcej  chleba.  Zjawisko to 
zaobserwowano  w  Irlandii.  Paradoks  Veblena  polega  na  tym,  że  w  pewnych  grupach 
społecznych o wysokich dochodach wyższa cena na niektóre dobra powoduje (ze względów 
snobistycznych) zwiększenie popytu na te dobra. Inną anomalią, już nie paradoksalną, jest 
spadek  popytu  na  niektóre  dobra  niższego  rzędu  (np.  margarynę)  w  miarę  wzrostu 
dochodów. Popyt kieruje się po prostu do dóbr wyższego rzędu (np. masło). 

Z  tego  co  powiedzieliśmy  o  elastyczności  wynika,  że  dobra  można  klasyfikować  w 

zależności od poziomu elastyczności dochodowej (oznaczmy ją przez Eq). i cenowej (Ep). I 
tak: powiemy, że popyt na pewne dobro jest nieelastyczny względem dochodu, jeśli Eq 
<  1,  elastyczny,  jeśli  Eq  >  l.  Podobnie:  popyt  uznamy  za  nieelastyczny  względem 
ceny
,  jeśli  Ep  >  -1,  elastyczny,  jeśli  Ep  <  -1.  Z  drugiej  strony  powiemy,  że  dobro  jest 
niższego  rzędu,  gdy  Eq  <  0,  jest  dobrem  podstawowym,  jeśli  0  <  Eq  <  1  oraz  jest 
dobrem luksusowym, jeśli Eq > 1. 

Prócz elastyczności cenowej i dochodowej pewną rolę w badaniach popytu odgrywa 

elastyczność  mieszana  popytu  na  pewne  dobro  względem  ceny  innego  dobra.  Jest  to 
zwykle wielkość dodatnia, gdy mamy do czynienia z dobrami substytucyjnymi i ujemna 
— jeśli są to dobra komplementarne

Sprawdzimy równanie Słuckiego dla naszego przykładu. Mamy: 
 

2

1

1

1

p

m

p

x

1

1

2

1

p

m

x

0

1

2

p

x

2

1

subst

1

1

p

m

p

x



2

1

subst

1

2

4

p

p

m

p

x



 

background image

www.zadania-projekty.pl

  

 

15 

Więc  dobro 

1

x

  jest  dobro  luksusowe,  popyt  na  niego  rośnie  wraz  ze  wzrostem  dochodu 

konsumenta i maleje wraz ze wzrostem ceny 

1

p

Podstawiając cząstkowe pochodne w (3.11) i (3.10) mamy: 
 

2

1

1

1

2

1

2

1

2

1

2

2

1

4

2

p

p

m

p

p

m

p

m

 

0

2

2

1

4

0

1

2

2

1

p

m

p

p

p

m

 

 

Model Edgwortha 

Rozpatrzymy najprostszy model równowagi rynkowej, gdy na rynku 

X

obecny tylko 

dwa  konsumenta  A  i  B  każdy  z  których  dysponuje  tylko  dwoma  dobrami 

1

x

  i 

2

x

Konsument  A  posiada 

A

W

1

  jednostek  dobra  pierwszego  i 

A

W

2

  jednostek  dobra  drugiego. 

Konsument  B  posiada 

B

W

1

  jednostek  dobra  pierwszego  i 

B

W

2

  jednostek  dobra  drugiego. 

Zakłada  się,  że  konsumenci  dąży  do  tego,  żeby  wymieniając  dwoma  dobrami 

1

x

  i 

2

x

 

maksymalizować użyteczność dla swoich koszyków 

A

A

x

x

2

1

,

 i odpowiednio 

B

B

x

x

2

1

,

 

A

A

A

X

x

x

x

x

U

A

A

2

1

,

,

max

2

1

,                                                       (5.1) 

 

B

B

B

X

x

x

x

x

U

B

B

2

1

,

,

max

2

1

,                                                       (5.2) 

 

gdzie 

A

U

 i 

B

U

 funkcji użyteczności konsumentów A i B odpowiednio. 

Pokażemy geometrycznie proces wymiany dóbr konsumentów. W układzie 

współrzędnych 

A

A

x

x

2

1

,

 narysujemy punkt 

B

A

B

A

W

W

W

W

P

2

2

1

1

;

 wspólnych zasobów 

dóbr i punkt 

A

A

W

W

A

2

1

,

 początkowego zasobu konsumenta 

A

 
 
 
 
                                 
 
 
                                                 
 
 
 
                                   Rys. 5.1 
 
 
 
 
Łatwo  zauważyć,  że  punkt 

A

  w  układzie  współrzędnych 

A

A

x

x

2

1

,

  pokazuje 

początkowy  zasób  konsumenta 

A

  i  jednocześnie  w  układzie  współrzędnych 

B

B

x

x

2

1

,

 

pokazuje początkowy zasób konsumenta 

B

. Narysujemy krzywe obojętności 

1

const

U

A

 i 

1

const

U

B

  do  których  należy  punkt 

A

.  Wspólna  część  dziedzin,  które  znajdują  się 

powyżej  krzywych  obojętności  odnośnie  swoich  osi  współrzędnych  (niebieski  kolor) 

A

x

2

 

A

x

1

B

x

1

P

x

 

A

x

 

1

const

U

B

 

1

const

U

A

 

2

const

U

A

 

2

const

U

B

 

B

x

2

background image

 

 

 

16 

pokazuje leprze koszyki jednocześnie dla obydwu konsumentów. Przecięcie preferowanych 
obszarów  nazywa  się  obszarem  handlu.  Więc  w  tej  dziedzinie  szukamy  koszyk,  który 
będzie rozwiązaniem. Dla tego obliczymy ile kosztowali początkowe koszyki konsumentów. 
Przyjmujemy,  że  były  ustalony  ceny 

1

p

  na  dobro 

1

x

  i 

2

p

  na  dobro 

2

x

  (na  przykład  na 

podstawie poprzedniego okresu handlu). Mamy: 

 

A

A

A

W

p

W

p

m

2

2

1

1

,                                                        (5.3) 

B

B

B

W

p

W

p

m

2

2

1

1

.                                                        (5.4) 

 

background image

www.zadania-projekty.pl

  

 

17 

Linii budżetu zawierają punkt 

A

. Nachylenie linii budżetu konsumenta 

A

 do osi 

A

x

1

 

równa  się 

2

1

p

p

,  nachylenie linii  budżetu  konsumenta 

B

  do  osi 

B

x

1

  również  równa  się 

2

1

p

p

. Ponieważ osi 

A

x

1

 i 

A

x

2

 są równoległe, linie budżetu konsumentów A i B nakładają 

się.  Wykorzystując  uogólnioną  funkcję  popytu  możemy  obliczyć  wybór  początkowy 
konsumentów 

A

  i 

B

,  to  są  punkty 

)

,

(

2

1

A

A

A

x

x

X

  i 

)

,

(

2

1

B

B

B

x

x

X

.  Ogólnie  mówiąc 

punkty 

)

,

(

2

1

A

A

A

x

x

X

 i 

)

,

(

2

1

B

B

B

x

x

X

 nie nakładają się. Więc jednego dobra zabraknie a 

drugiego będzie za dużo. Na rys. 5.2 brakuje pierwszego dobra i za dużo drugiego. 

 
 
 
 
 
                                 
                                       
 
                                                 
 
 
 
                                   Rys. 5.2 
 

Możliwości  zmiany  wartości 

A

m

  i 

B

m

  nie  ma,  więc  polepszenie  koszyka  może  być 

dokonane  tylko  przez  zmianę  stopy  wymiany  dóbr,  tj.  zmiany  cen 

2

1

p

p

.  Dokładniej 

mówiąc 

przez 

zmianę 

stosunku 

2

1

p

p

 

ponieważ 

B

A

B

A

w

w

x

x

1

1

1

1

 

B

A

B

A

w

w

x

x

2

2

2

2

 (podaż dobra 1 jest mniejszy popytu, dla dobra 2 odwrotnie).   

Powstaje  pytanie:  czy  istnieją  ceny 

2

1

p

p

  (czy  istnieje  nachylenie  linii  budżetu) 

przy których rynek okaże się zbilansowany? 

Twierdzenie.  Jeśli  preferencje,  reprezentowane  przez  funkcje 

)

,

(

2

1

x

x

U

A

  i 

)

,

(

2

1

x

x

U

B

 są monotoniczne, ciągłe i silnie wypukłe, to istnieje jedyny stosunek cen 

2

1

p

p

przy którym 

B

A

B

A

w

w

x

x

1

1

1

1

 i 

B

A

B

A

w

w

x

x

2

2

2

2

Ścisły dowód pominiemy, zauważmy tylko, że przy 

0

2

1

p

p

 linia budżetu dąży do 

poziomej  prostej,  popyt  na  dobro 

2

1

,

x

x

,  przy 

2

1

p

p

  linia  budżetu  dąży  do 

poziomej  pionowej,  popyt  na  dobro 

0

,

2

1

x

x

.  Ponieważ  preferencje  są  ciągłe,  to 

popyt  na  dobra 

2

1

x

x

  przy  zmianie  cen  zmienia  się  ciągłe.  To  znaczy  istnieją  ceny,  przy 

których  popyt  na  dobro 

1

x

  jest  równy  podaży  (wspólnemu  zasobowi).  Tak  samo  istnieją 

ceny, 

wyrównujące  popyt  i  podaż  dobra 

2

x

.  Jak  widać  z  wykresu,  równowaga  dóbr 

następuje jednocześnie. Monotoniczność i wypukłość preferencji gwarantują, że taki punkt 
jest jedynym.  

 
5.2. Optimum Pareta, krzywa kontraktów 

Optimum Pareta 
Mówimy,  że  sytuacja  ekonomiczna  jest  efektywną  w  rozumieniu  Pareta,  jeżeli  nie 

ma  sposobu  poprawienia  sytuacji  jakiejkolwiek  osobie  bez  skrzywdzenia  kogokolwiek 
innego.

 
Efektywność  w  rozumieniu  Pareta  jest  stanem  pożądanym  –  jeśli  są  sposoby 

poprawienia sytuacji  pewnych  grup ludzi,  dla czego  by tego nie  zrobić.  Jednakże efektywność 
ta  nie  jest  jedynym  celem  polityki  ekonomicznej,  ponieważ  nie  ma  ona  nic  wspólnego  ze 
sprawiedliwością. 

A

x

2

 

A

x

1

B

x

1

P

x

 

A

x

 

1

const

U

B

 

1

const

U

A

 

3

const

U

A

 

2

const

U

B

 

B

x

2

B

X

A

X

background image

 

 

18 

Traktowanie na poprzednim przykładzie. 
Definicja. Zbiór punktów, 
 

A

A

x

f

x

1

2

 
lub 
 

B

B

x

x

1

2

                                                              (5.5) 

 
 reprezentujących  stany  równoważne  modelu  Edgewortha  przy  wszystkich  możliwych 

podziałach zasobu początkowego nazywa się krzywą kontraktów

Z  drugiej  strony,  krzywa  kontraktów,  to  zbiór  punktów,  efektywnych  w  rozumieniu 

Pareta. 

Z powyższego bezpośrednio wnioskujemy, że w przypadku dwu dóbr w ogólnej postaci 

układ równań, rozwiązanie którego jest krzywa kontraktów może być zapisany w postaci: 

 

1

2

1

2

1

1

1

1

2

1

2

2

2

2

1

1

1

1

1

1

1

1

,

,

,

,

,

,

lub

.

A

A

A

B

B

B

A

A

A

A

B

B

B

A

A

B

A

B

A

B

A

B

U

x

x

U

x

x

x

x

p

U

x

x

U

x

x

p

x

x

x

x

W

W

x

x

W

W

 




                                    (5.6)