- •Система открытого образования
- •Глава I. Основные понятия и методы Экономико-математического моделирования 11
- •Тема 1. Основные понятия и определения 11
- •Тема 2. Основы математического моделирования взаимосвязи экономических переменных 21
- •Тема 3. Оптимизационные методы математики в экономике 34
- •Глава II. Базовый комплекс экономико-математических моделей 52
- •Тема 4.Математические Модели формирования и использования запасов 52
- •Тема 5. Математические модели потребительского поведения и спроса 65
- •Тема 6. Математические модели производственных функций предприятия 101
- •Тема 7. Элементы математических моделей экономического равновесия 143
- •Тема 8. Экономико – математические модели «национальный доход – эффективный спрос». (курсовая работа) 187
- •Тема 9. Экономико – математическое моделирование межотраслеВого равнровесия (курсовая работа) 203
- •Введение
- •Глава I. Основные понятия и методы Экономико-математического моделирования Тема 1. Основные понятия и определения Лекция 1. Основные понятия и определения
- •Понятие и типы моделей. Моделирование
- •З аключение
- •Определение параметров линейного однофакторного уравнения регрессии
- •Параметры линейного однофакторного уравнения регрессии
- •Оценка величины погрешности линейного однофакторного уравнения
- •Некоторые значения t – критерия Стьюдента
- •Проблема автокорреляции остатков. Критерий Дарбина-Уотсона
- •Построение уравнения степенной регрессии
- •Двухфакторные и многофакторные уравнения регрессии
- •З аключение
- •Контрольные вопросы к теме №2
- •Тема 3. Оптимизационные методы математики в экономике Лекция 3. Оптимизационные модели
- •Понятие оптимизационных задач и оптимизационных моделей
- •Оптимизационные задачи с линейной зависимостью между переменными
- •Геометрическая интерпретация оптимизационных задач линейного программирования
- •Симплексный метод решения оптимизационных задач линейного программирования
- •Решение оптимизационной задачи линейного программирования в Excel
- •Двойственная задача линейного програмирования
- •Решение двойственной задачи линейного програмирования
- •Свойства объективно обусловленных оценок и их анализ
- •З аключение
- •Контрольные вопросы к теме №3
- •Построение модели управления запасами в условиях детерминированного спроса Оптимальные партии поставки для однопродуктовых моделей
- •Оптимальные партии поставки для многопродуктовых моделей
- •Определение оптимальных параметров системы управления движением запасов
- •З аключение
- •Контрольные вопросы к теме №4
- •Тема 5. Математические модели потребительского поведения и спроса Лекция 5. Математические модели потребительского поведения и спроса
- •Введение
- •Модели распределения доходов
- •Количественный подход к анализу полезности и спроса
- •Отношение предпочтения и функция полезности
- •Кривые безразличия. Решение задачи об оптимальном выборе потребителя
- •Функции спроса. Коэффициент эластичности
- •Изменение цен и компенсация
- •Заключение
- •Изокванта и ее типы
- •Оптимальная комбинация ресурсов
- •Функции предложения и их свойства
- •Моделирование издержек и прибыли предприятия (фирмы)
- •Данные об объемах выпуска, затратах и прибыли
- •Методы учета научно-технического прогресса
- •Модели фирмы (производителя) (курсовая работа) Издержки предприятия на производство продукции, задача их минимизации
- •Задача минимизации издержек
- •Задача максимизации объема выпуска продукции
- •Заключение
- •Тема 7. Элементы математических моделей экономического равновесия Лекция 7. Основы микроэкономического анализа рынка
- •Рыночное равновесие. Сравнительная статика
- •Моделирование процесса достижения равновесия
- •Моделирование рыночных механизмов в условиях ограниченности ресурсов
- •Модели частного экономического равновесия. Паутинообразная модель рынка (курсовая работа) Паутинообразная модель динамики рыночных цен. Допущения и основные составляющие модели
- •Паутинообразная модель с запаздыванием спроса
- •Паутинообразная модель с запаздыванием предложения
- •Итерационное решение задачи Постановка задачи
- •Дополнительные примеры. Анализ полученных результатов
- •Заключение
- •«Цены предшествующего периода Текущее предложение Текущий спрос и существующие цены Предложение следующего периода и т. Д.»
- •Контрольные вопросы к теме №7
- •Тема 8. Экономико – математические модели «национальный доход – эффективный спрос». (курсовая работа) Лекция 8. Экономико – математические модели «Национальный доход – эффективный спрос»
- •Введение
- •Определение национального дохода
- •Личный доход после вычета налогов
- •Совокупный личный доход
- •Национальный доход (в узком смысле слова)
- •Процесс кругооборота доходов в снс
- •Счета доходов
- •Счет вторичного распределения доходов
- •Сводный счет распределения доходов
- •Счета использования доходов
- •Счет использования валового национального располагаемого дохода
- •Определение национального дохода. Графики
- •Заключение
- •Контрольные вопросы к теме №8
- •Тема 9. Экономико – математическое моделирование межотраслеВого равнровесия (курсовая работа) Лекция 9. Экономико – математическое моделирование межотраслевого равнровесия
- •Введение
- •Определение равновесного выпуска итеративным методом
- •Основные элементы межотраслевых таблиц и межотраслевого анализа
- •Модель расширяющейся экономики Неймана
- •Контрольные вопросы к теме №9
- •Вопросы к экзамену
- •Литература
- •Экономико-математические методы и модели Курс лекций
- •220007, Г. Минск, ул. Московская, 17.
Моделирование рыночных механизмов в условиях ограниченности ресурсов
Развитием модели «нащупывания» состояния равновесия является модель функционирования рынка, построенная на базе итерационного метода решения задач выпуклого программирования, суть которого состоит в следующем: рассматривается задача максимизации выпуклой вверх функций n-переменных
при условиях:
,
где функции также выпуклые.
Неотрицательной седловой точкой функции Лагранжа:
где ui – множители Лагранжа (двойственные переменные), называется точка ( ), для которой выполнены соотношения
для всех .
Справедлива следующая теорема (Куна-Таккера).
Если:
1) выпуклые функции при ;
2) существует вектор такой, что , то вектор будет оптимальным решением сформулированной выше задачи максимизации тогда и только тогда, когда существует такой вектор , что ( ) является неотрицательной седловой точкой функции Лагранжа L(x,u).
Таким образом, решение задачи максимизации сводится к нахождению седловой точки Лагранжа, которое в свою очередь осуществляется путем применения следующего итерационного процесса (К.Эрроу, Л.Гурвиц):
.
Здесь t – номер итерации.
Начальные значения предполагаются известными (заданными) числами. Присутствие знака max обеспечивает неотрицательность переменных в ходе реализации итерационного процесса.
Положительные величины называются параметрами настройки и должны быть выбраны достаточно малыми, чтобы обеспечит устойчивость процесса. Применяются различные правила для фиксации момента окончания итерационного процесса. В качестве основных используется как критерий совпадения вида:
,
где – достаточно малое число, так и задание определенного числа (Т) итераций, после чего полученные значения:
считаются координатами искомой седловой точки. При этом вектор есть решение задачи максимизации, а вектор характеризует сравнительную важность ограничений оптимизационной задачи.
Рассмотрим сложную экономическую систему, состоящую из потребительского сектора, производственного сектора и сектора ресурсного обеспечения.
Пусть потребительский сектор представлен единой функцией полезности:
где – набор потребляемых благ, которые он стремится максимизировать.
Производственный сектор состоит из n предприятий (производств) (j = 1, ..., n) каждое из них производит один продукт (в количестве ) и все они производят различные продукты. Уровень производства определяется производственной функцией
где – объемы используемых производственных ресурсов.
Ресурсный сектор определен объемами ресурсов (труда, капитала, земли, энергетики и т.д.) Rl (l = 1, ..., s), предназначенных для использования в производственном секторе. При этом имеют место соотношения:
Состояние равновесия в широком смысле в рассматриваемой системе определяется как следующее соотношение между спросом (xj) и предложением (yj) для всех видов благ:
В дальнейшем будем исходить из того, что функция полезности U(x) и все производственные функции являются выпуклыми. В этом случае задача о нахождении состояния равновесия может быть сформулирована как задача выпуклого программирования:
Найти:
при условиях:
1) где
2) ;
3)
Как было показано выше, решение этой задачи в свою очередь сводится к отысканию неотрицательной седловой точки функции Лагранжа:
где;
– вектор множителей Лагранжа, соответствующих производственным ограничениям (1). Эти величины имеют смысл цен на различные виды продукции;
– вектор множителей Лагранжа, связанных с ресурсными ограничениями (2). Компоненты этого вектора представляют собой оценки важности используемых в производстве факторов. Например, ставка заработной платы выступает как оценка трудовых ресурсов; стоимость услуг капитала выражается оценкой капитальных ресурсов и т.д.
Условия первого порядка для отыскания седловой точки (условия Куна-Таккера) имеют вид:
1)
2)
3)
4)
Условия первой группы имеют следующий экономический смысл: если равновесный объем какого-либо блага ( ) отличен от нуля, то необходимо выполняется равенство:
которое совпадает с условием максимума функции полезности потребителя в условиях ограниченного дохода (см. гл. 1.). Таким образом, эти условия суть выражения оптимального поведения потребителя. Заметим, что из требования максимальности функции Лагранжа по переменным вытекает, что при :
т.е. предельная полезность неиспользуемого блага не превосходит его цены в состоянии равновесия.
Условия второй группы состоят в том, что при , т.е. в том случае, когда j-тое предприятие использует ненулевой объем l-того ресурса, должно быть выполнено соотношение:
которое может быть интерпретировано как необходимое условие максимума прибыли j-того предприятия (см. гл. 4). Это означает, что в состоянии равновесия осуществляется оптимальная производственная программа для всех предприятий.
Если l-тый ресурс не потребляется на j-том предприятии, т.е. , то из максимальности функции Лагранжа по имеем:
т.е. маргинальная продуктивность этого ресурса на j-том предприятии не выше его цены (ресурс слишком дорог и относительно малоэффективен).
Условия третьей группы характеризуют соотношения между спросом и предложением всякого блага в состоянии равновесия. Если цена блага , то необходимо:
т.е. имеет место равенство спроса ( ) и предложения ( ) этого блага. Если же равновесная цена , то из требования минимальности функции Лагранжа по следует, что:
т.е. предложение блага (как правило) превосходит спрос на него.
Условия четвертой группы связаны с распределением ресурсов между предприятиями и оценкой значимости этих ресурсов. Если равновесная цена l-того ресурса , то имеет место равенство:
которое свидетельствует о полном использовании запаса ресурса (спрос на ресурс равен его предложению). Если же , то из условия минимальности функции Лагранжа по переменной вытекает: т.е. предложение ресурса не меньше, чем спрос на него.
Процедура отыскания неотрицательной седловой точки реализуется путем конкретизации общего итерационного процесса, представленного выше. Исходные значения фазовых переменных:
,
а также двойственных переменных (цен)
считаются известными. Последующие значения определяются по формулам:
Здесь положительные числа являются параметрами настройки. В качестве признака окончания расчетов обычно используют либо фиксированное число итераций (Т), либо итерационный процесс прекращается и равновесное состояние считается найденным, если выполняется условие:
где – заданное число;
Полезно привести также аналоги итерационных формул в дифференциальной форме:
г
если
для
всех остальных случаев
если
для
всех остальных случаев
если
для
всех остальных случаев
если
для
всех остальных случаев
Анализ приведенного итерационного процесса показывает, что он достаточно точно имитирует рыночный механизм достижения состояния равновесия при помощи изменения объемов спроса на блага и ресурсы, а также путем варьирования соответствующими ценами. Как видно, спрос потребителя на некоторое благо возрастает до тех пор, пока предельная полезность его превышает цену этого блага, которая в свою очередь возрастает, если спрос оказывается больше предложения блага со стороны производственного сектора. Подобным же образом регулируется спрос производства на ресурсы: он возрастает пока предельная эффективность ресурса больше его цены, т.е. предприятие имеет дополнительную прибыль от приобретения ресурса, и рост прекращается, когда эта прибыль становится нулевой. Цена ресурса также увеличивается, если спрос на него превышает предложение со стороны ресурсного сектора, а при достижении равенства спроса и предложения, цена становится неизменной.