background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

401 

WYKŁADY 5-6 

Optymalny wybór c.d. Funkcja popytu

 konsumpcyjnego. 

 

Optymalny  wybór  konsumenta  to  taki  koszyk  konsumpcyjny 

x

którego  użyteczność  jest  nie  mniejsza  niż  użyteczność  każdego  innego 

koszyka ze zbioru budżetowego (tzn. u(

x

)

u(x)). 

Zapis matematyczny 

Optymalny wybór 

x

 

jest rozwiązaniem następującego problemu 

optymalizacyjnego (PO) 

(P O) :                          u(x)     

  max 

przy 

warunkach ograniczających 

(*) 

d

x

p

x

p

x

p

m

m

2

2

1

1

...

x

1

,

0

  

x

2

,

0

.    ...

, x

m

,

0

 

gdzie   p

1

, p

2

,  ...,p

m

 

– ceny,   d – dochód. 

Uwagi.  

 

W przypadku rosnącej funkcji użyteczności nierówność (*) 

można zastąpić równością.  

 

Można wykazać (dowód pomijamy), że jeżeli funkcja 

użyteczności 

R

R

u

n

:

 

jest ciągła i silnie wklęsła to dla 

każdego d > 0 i wektora cen p = (p

1

 p

2

 ...p

m

 ) > 0  istnieje 

dokładnie jeden optymalny wybór.  

 

Zauważmy, że przy ustalonej funkcji użyteczności optymalny 

wybór zależy od dochodu d i cen p = (p

1

 p

2

 ...p

m

 ). Przy 

zmianie cen lub dochodu zmienia się koszyk optymalnego 

wyboru. 

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

402 

Funkcja popytu konsumenta

 

Przyporządkowanie cenom i dochodom  optymalnych 

wyb

orów nazywa się funkcją popytu konsumpcyjnego. 

 

x

1

(p

1

 ,p

2

 ,...,p

m

, d) 

x

2

(p

1

 ,p

2

 ,...,p

m

, d) 

                          

.                          

funkcja popytu 

x

m

(p

1

 ,p

2

 ,...,p

m

, d)  

 

Przykłady m=2                                                            a 

1. u(x

1

,x

2

)= x

1

+x

2. 

Substytuty doskonałe   (Rys.a,b,c) 

)

,

,

(

d

p

p

x

2

1

1

2

1

1

2

1

1

2

1

p

p

dla

p

d

p

p

dla

p

d

0

z

licz

dow

p

p

dla

0

/

]

/

,

[

.

.

          b 

)

,

,

(

d

p

p

x

2

1

2

)

,

,

(

)

/

(

/

d

p

p

x

p

p

p

d

2

1

1

2

1

2

.                          c  

 

 

2. u(x

1

,x

2

) = min {x

1

,x

2

}.  Dobra doskonale komplementarne. 

 

x

1

(p

1

 ,p

2

, d)= 

x

1

(p

1

 ,p

2

, d)=d/(p

+

 

p

2

) (Rys. d )        

 

                                                                                                          d 

3.  u(x

1

,x

2

) = x

a

1

b

2

x

  ;   a > 0,   b > 0. C-D. 

)

(

)

,

,

(

b

a

a

p

d

d

p

p

x

1

2

1

1

 

)

(

)

,

,

(

b

a

b

p

d

d

p

p

x

2

2

1

2

   

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

403 

Pytanie : Jak zmienia się popyt gdy zmienia się dochód 

a ceny są stałe

 

Def. 

Towarem wyższego rzędu (normalnym) 

nazywamy towar, na który konsument zwiększa popyt, 

gdy wzrasta jego dochód. 

 

Def. 

Towarem niższego rzędu (poślednim) 

nazywamy towar, na który konsument zmniejsza 

popyt, gdy wzrasta dochód. 

 

 

 

 x

2                                                   

           x

2

 

 

 

 

 

 
                                        

 

                                     x

1

                                           x

1

                                                                                   

 

Ref.2. Rys.6.1. Oba dobra są normalne.       Ref.2. Rys.6.2. Towar 1 jest pośledni  

 

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

404 

Zakładamy,że ceny p=(p

1

,p

2

) są ustalone.  

Def. Granicę: 

d

d

p

p

x

d

d

p

p

x

2

1

i

2

1

i

0

d

)

,

,

(

)

,

,

(

lim

 

nazywamy popytem krańcowym na i-ty towar 

względem dochodu konsumenta w punkcie (p

1

,p

2

,d ) i 

oznaczamy  

d

d

p

p

x

2

1

i

)

,

,

(

Jeżeli  

d

d

p

p

x

2

1

i

)

,

,

(

 

> 0 dla wszystkich d > 0 to dobro „i” jest 

normalne. 

Przykład. W przypadku preferencji C-D 

)

(

)

,

,

(

b

a

a

p

d

d

p

p

x

1

2

1

1

 

)

(

)

,

,

(

b

a

b

p

d

d

p

p

x

2

2

1

2

   

Zatem 

d

d

p

p

x

2

1

1

)

,

,

(

 = 

)

(

b

a

a

p

1

1

 > 0,

d

d

p

p

x

2

1

2

)

,

,

(

 =

)

(

b

a

b

p

1

2

>0 

Oba dobra są normalne. 

 

Popyt krańcowy względem dochodu informuje                  

w przybliżeniu - o ile zmieni się popyt na i-ty towar jeśli 

dochód wzrośnie o jednostkę pieniężną (a ceny 

pozostają stałe).

Dla m=2 wpływ dochodu na popyt wyrażany 

jest za pomocą ścieżki ekspansji dochodowej i krzywej Engla.

 

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

405 

Ścieżka ekspansji dochodowej (krzywa oferty 

dochodowej, krzywa zapotrzebowania.) = krzywa 

łącząca optymalne koszyki przy różnych poziomach 

dochodów (przypominamy – ceny są ustalone). 

  x

2

                                               

 

 

 

 

                                                     x

1

                                      

 

 

Krzywa wyrażająca zależność popytu od dochodu 

nazywa się krzywą Engla (Ref.2. Rys. 6.3 B). 

  

      d 

 

 

                                                              

                                                            x

1

   

 

 

Przykłady. Por. Ref.2. Rys.6.4, Rys.6.5 i Rys 6.6 

ścieżka 

krzywe 

indyferencji 

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

406 

 

W przypadku dóbr  doskonale substytucyjnych , 

doskonale komplementarnych i preferencji Cobba-

Douglasa ścieżki ekspansji dochodowej i krzywe 

Engla są półprostymi wychodzącymi z początku 

układu.  

 

Okazuje się, że własność tę mają tzw. preferencje 

jednokładne.  

 

Def. 

Preferencje nazywają się jednokładne jeśli 

spełniają warunek 

(x

1

,x

2

) 

 (y

1

,y

2

)

 (t x

1

,t x

2

) 

 (t y

1

,t y

2

),  t > 0. 

 

 

Analiza popytu przy ustalonym dochodzie. 

 

Def. Towar nazywamy 

towarem zwykłym jeżeli popyt 

na towar maleje kiedy cena wzrasta (dochód i ceny 

pozostałych towarów są stałe) (por. Ref. 2. Rys 6.9.). 

 

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

407 

Def.  Towar nazywamy towarem Giffena

, jeżeli popyt 

na ten towar spada wraz ze spadkiem ceny (por.Ref.2. 

Rys.6.10) 

Dla m=2 wpływ cen na zmianę popytu wyrażany jest za 

pomocą ścieżki ekspansji cenowej i krzywej popytu ( lub 

odwróconej krzywej popytu)  

 

Ścieżka ekspansji cenowej (krzywa oferty cenowej) = 

krzywa łącząca optymalne koszyki otrzymane dla różnych 

wartości cen towaru 1 (2) przy ustalonym dochodzie i 

ustalonej cenie towaru 2 (1). 

    x

 

 

 

                                                         x

Ref.2. Rys.6.11. A. 

Krzywa popytu towaru 1 (2) przedstawia optymalne 

wybory towaru 1 (2) jako funkcję ceny towaru 1 (2).  

                                  p

1

 

                                                      

 

Ref. 2. Rys.6.11. B

.                                       x

1

     

krzywa oferty  

cenowej 

krzywa popytu 

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

408 

Przykłady. Krzywe oferty cenowej i krzywe popytu  w przypadku 

substytutów doskonałych, dóbr doskonale komplementarnych podane 

są w podręczniku Variana (por Ref.2) Rozdz. 6.6. 

Przykład. Preferencje opisane są za pomocą funkcji 

użyteczności:  u(x

1

,x

2

)= ln x

1

 + x

2

 

1. 

Znaleźć ogólną funkcję popytu. 

2. 

Znaleźć krzywą popytu dla dobra 1. 

3. 

Znaleźć odwróconą krzywą popytu dla dobra 1 

ln x

1

 + x

2

       

max 

p

1

x

1

 + p

2

x

= d, 

x

 

0,  x

 

Z warunku p

1

x

1

 + p

2

x

= d wynika, że x

2

 = (d - p

1

x

1

)/p

2

. Zatem 

x

2

 = (d - p

1

x

1

)/p

2

 

 

 d

 

 p

1

x

1

 

 x

 

 d/p

 

max

1

p

d

1

x

{ln x

1

 + (d - p

1

x

1

)/p

2

}. 

 

Mamy  jednowymiarowe  zadanie  optymalizacyjne.  Punkty,  w 

których może być realizowane maksimum to: punkt brzegowy 

x

1  = 

  d/p

oraz 

punkty  z  przedziału  (0,d/p

1

),  w  których  zeruje 

sie pochodna.     

 

(ln x

1

 + (d - p

1

x

1

)/p

2

)

 = 1/x

1

 

– p

1

/p

 = 0; x

1

=p

2

/p

Ad 1. Rozważmy dwa przypadki :  

a) d/p

1

 > p

2

/p

1.

. Zatem   

x

1

(p

1

,p

2

,d ) = p

2

/p

1

 ,  

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

409 

    

x

(p

1

,p

2

,d) = 

2

1

2

1

p

p

p

p

d

 = 

2

2

p

p

d

  

 

b) d/p

1

<p

2

/p

1

 . Zatem   

x

1

(p

1

,p

2

,d) = d/p

1

                                     

x

(p

1

,p

2

,d) =0. 

Ad 2. x

1

 (p

1

) = min {

2

p

,d}/p

1

,  

 Ad 3. p

1

 (x

1

) = min {

2

p

,d}/x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

410 

WYKŁAD 6 

Analiza popytu przy zmianie cen. Tożsamość Słuckiego.  

m=2. 

 

Założenia.  Preferencje  są  monotoniczne  i  ściśle  wypukłe. 

Optymalne wybory są optimami wewnętrznymi. 

x

1

(p

1

,p

2

,d ) 

– popyt na dobro 1. 

     Niech:   

2

p

  = const., d = const. 

 

Pytanie. Jak działa zmiana p

1

 n 

a popyt? 

 

Problem. Wydobyć efekt substytucyjny i dochodowy. 

 

    x

       A 

 

 

 

 

 

                                                                         x

Ref.2 . Rys. 8.1. Komentarz

: obrót i przesuniecie 

Kiedy  cena  p

1

  np.

 

zmaleje  przy  d=const.,p

=const.,  to  linia  budżetu  obraca  się 

wokół  punktu  A  i  robi  się  mniej  stroma.  Ten

 

ruch  rozbijamy  na  obrót  wokół  

początkowego wyboru i przesunięcie równoległe do punktu A.

      

wybór początkowy 

wybór końcowy 

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

411 

       

 

                  
      

drugie dobro

    

        d/p

 A               x

1

=x

1

(p

1

,d),     y

1

=x

1

(

 

 

 

,

  

 

 ),  z

1

=x

1

(

 

 

 

,d) 

 

        

 

 

/p

                                                                      

Por. Ref.2 . Rys. 8.2.)

 

                         x       y                 z 

                                                       

                  

efekt substytucyjny

   

efekt  dochodowy

   

d/

 

 

 

     

pierwsze dobro

 

                                                                            
                         

 

Efekt substytucyjny: 

1

1

s

1

p

x

x

(

,

d

) - 

)

,

(

d

p

x

1

1

 

Efekt dochodowy:      

1

1

d

1

p

x

x

(

,

d

) - 

1

1

p

x

(

,

d

Efekt całkowity:           

1

1

1

p

x

x

(

,d) - 

)

,

(

d

p

x

1

1

 

 

Tożsamość Słuckiego: 

1

1

p

x

(

,d)-

)

,

(

d

p

x

1

1

=[

1

1

p

x

(

,

d

)-

)

,

(

d

p

x

1

1

]+[

1

1

p

x

(

,d)-

1

1

p

x

(

,

d

)] 

        

1

x

                =         

s

1

x

                  +               

d

1

x

 

Efekt całkowity       =  Efekt substytucyjny  +  Efekt dochodowy 

 

Zauważmy,  że 

d = p

1

x

1

(p

1

,d) +

2

p x

2

(p

1

,d) 

d

 = 

1

p

x

1

(p

1

,d) +

2

p x

2

(p

1

,d)

d

 -

d

 = 

1

p

x

1

(p

1

,d) - p

1

x

1

(p

1

,d) 

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

412 

(*)  

d

 = 

d

 + (

1

p

-

p

1

x

1

(p

1

,d)

 

        

 

Wyznaczania efektów. Przykład numeryczny. 

Popyt na dobro 1 dany jest wzorem:  

)

,

(

d

p

x

1

1

 = 

1

p

3

d

Początkowy dochód: d = 150; początkowa cena p

1

 = 10; nowa 

cena 

1

p

 = 5. Wyznacz efekt substytucyjny i dochodowy. 

Rozwiązanie. 

a) Początkowy wybór: 

)

,

(

d

p

x

1

1

 = 

1

p

3

d

 = 

30

150

 = 5. 

b)  Wyznaczanie 

d

  - 

pomocnicza    wielkość  dochodu  przy 

obróconej linii budżetowej. Ze wzoru (*) mamy 

d

d

 + (

1

p

-p

1

) x

1

(p

1

,d) = 150 

– 5 5=125. 

1

1

p

x

(

,

d

) = 

3

25

5

3

125

p

3

d

1

 

c)  Efekt  substytucyjny:   

s

1

x

1

1

p

x

(

,

d

)  -  x

1

(p

1

,d)  =  

3

10

5

3

25

    

                                  x 

                                          y        

                                               

 

Obserwacja 

: Znak 

s

1

x

 = - Znak (

1

1

p

p

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

413 

Ogólnie.  Efekt  substytucyjny  jest  ujemny  w  następującym  sensie: 

zmiana  popytu  wywołana  efektem  substytucyjnym  zachodzi  w 

kierunku przeciwnym do ruchu cen. 

c) Przykład c.d. Wyznaczanie efektu dochodowego 

          x

 

 

           

    

                     x 

                                   y              z                              

 

                                                                         x

1

         

1

1

d

1

p

x

x

(

,

d

)     ---   

1

1

p

x

(

,

d

 

)

,

(

d

p

x

1

1

10

3

30

5

3

150

p

3

d

1

 

)

,

(

d

p

x

1

1

3

25

5

3

125

p

3

d

1

 

3

5

3

25

10

x

d

1

 

 

Obserwacja

przeciwieństwie 

do 

efektu 

substytucyjnego, znaku efektu dochodowego nie można 

ustalić na podstawie ruchu cen.  

  

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

414 

1

x

 

----- 

całkowita zmiana popytu. 

Pytanie: czy można ustalić znak efektu całkowitego? 

 

Rozważmy dobro normalne

 ( takie 

dobro ,że jeśli dochód 

rośnie, to popyt na nie rośnie, dochód maleje, to popyt maleje) 

 

Niech 

1

p

>p

1

Zatem 

0

p

p

p

1

1

1

a więc 

d

 > 

d bo 

 

d

 = 

d

 + (

1

p

-p

1

) x

1

(p

1

,d)

 

Mamy więc 

1

1

p

x

,d)-

)

,

(

d

p

x

1

1

=[

1

1

p

x

,

d

)-

)

,

(

d

p

x

1

1

]+[

1

1

p

x

,d)-

1

1

p

x

,

d

)] 

        

1

x

              =         

s

1

x

         +       

d

1

x

 

(----)               

     (---)                    (---) 

                            

 

bo efekt subst.

       

bo dobro normalne. 

dobro zwykłe 

 

Wniosek. 

Prawo popytu: Jeśli popyt na 

dobro wzrasta, kiedy dochód rośnie ( tzn. 

dobro jest normalne) to popyt na to dobro 

musi spadać kiedy cena dobra rośnie 

(dobro zwykłe). 

background image

R.Rempała.  Ekonomii matematycznej. 2015.   Wykłady 5-6          
 

 

415 

Ćwiczenia. Zestaw 3.  

1. 

Relacja  preferencji  opisana  jest  za  pomocą  funkcji  użyteczności   

)

,

(

2

1

x

x

u

2

1

x

x

. Podaj nazwę dóbr, których dotyczy ta relacja. 

2. 

Relacja  preferencji  opisana  jest  za  pomocą  funkcji  użyteczności   

)

,

(

2

1

x

x

u

)

,

min(

2

1

x

x

. Podaj nazwę dóbr, których dotyczy ta relacja. 

3. 

Obliczono,  że  krańcowa  użyteczność  pierwszego  i  drugiego  dobra  w  ustalonym 

koszyku  wynoszą  odpowiednio: 

3

2

x

u

4

1

x

u

2

1

/

/

,

/

/

.  Czy 

prawdą  jest,  że  krańcowa  stopa  substytucji  pierwszego  dobra  przez  drugie  w 

przypadku wspomnianego koszyka wynosi 

–3/8? 

4. 

Relacja preferencji jest opisana funkcją użyteczności   

)

,

(

2

1

x

x

u

2

1

x

2

x

Czy prawdą jest, że 

a)   (2,3) 

 (3,3) 

 ..........  

b)  (1,2) 

 (1,1) 

 ..........  

5. 

Zauważono,  że  relacja  preferencji  jest  monotoniczna  a  optymalnym  wyborem 

jest  optimum  wewnętrzne.  Podaj  wartość  krańcowej  stopy  substytucji  

pierwszego  dobra  przez  drugie  w  punkcie  optymalnego  wyboru  przy  linii 

budżetowej.

15

x

3

x

2

2

1

6. 

Funkcja popytu wyrażona jest wzorem: 

1

1

p

d

5

2

x

2

2

p

d

5

3

x

  ; (p

1

,p

2

 )-

ceny, d-

dochód. Czy prawdą jest, że 

a) 

dobra 1i 2 są normalne,? 

b) 

dobra 1i 2 są zwyczajne 

c) 

krzywa  Engla dla każdego dobra jest opisana funkcją liniową. 

d) 

krzywa popytu, dla dobra 1 jest opisana równaniem: 

1

1

1

p

d

5

2

p

x

)

(

.