Файл: Макаров, В. Л. Математическая теория экономической динамики и равновесия.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.10.2024
Просмотров: 99
Скачиваний: 1
ЭК О Н О М И К О - М А Т Е М А Т И Ч Е С К А Я
БИ Б Л И О Т Е К А
В. Л. МАКАРОВ,
А. М. РУБИНОВ
Математическая теория экономической динамики и равновесия
Щ
Щ
ИЗ Д А Т Е Л Ь С Т ВО « Н А У К А »
ГЛ А В Н А Я Р Е Д А К Ц И Я
ФИЗИКО - МАТЕМАТИЧЕСКОЙ Л И Т Е Р А Т У Р Ы
М О С К В А 1 9 7 3
J)7
Математическая теория экономическое динамики п равновесия. В. Л . М а к а р о в, А. М. Р у б и н о в (Серия «Экономико-математическая библиотека»). Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», М., 1973.
С помощью моделей экономической динамики изу чают поведение экономической системы во времепп. В книге подробно исследуется одна из основных техно логических моделей динамики — модель Неймана — Гейла, а также некоторые ее обобщения. Особое вни мание уделено оптимальным (эффективным) траекто риям. В частности, изложены теоремы о магистрали, посвященные асимптотике этих траекторий, и теоремы о характеристике (о наличии двойственных оценок). Дается полное описание состояний равновесия модели Неймана — Гейла.
В книге исследуется также основная модель эко номического равновесия — модель Эрроу — Дебре. Приводятся ее обобщения, которые используются за тем для анализа динамических моделей, учитываю щих потребление в явном виде. Подробно изложена теория точечно-множественных отображений, служа щая аппаратом для исследования моделей.
Книга рассчитана на математиков: студентов, ас пирантов, научных работников, интересующихся ма тематической экономикой, математическим програм мированием и выпуклым анализом, а также на эконо мистов, анающих математику.
Вмонографии 27 рис., библ. 120 названий.
Издательство «Наука», 1973.
0224 — 1839
.М 042 (02)-73 73-73
О Г Л А В Л Е Н ИЕ
Список обозначений |
|
|
|
|
|
|
6 |
|||
Предисловие . . . . |
|
|
|
|
7 |
|||||
Введение |
|
|
|
|
|
|
9 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Г Л А В А |
I |
|
|
|
ТОЧЕЧНО - МНОЖЕСТВЕННЫЕ ОТОБРАЖЕНИ Я |
|
|||||||
§ |
1. |
Предварительные сведения |
|
|
|
|
19 |
|||
2. |
1. Выпуклые множества, конусы, аффинные |
многообразия (19). |
||||||||
Гиперплоскости. |
Отделимость |
(19). Я. |
Алгебраические |
опера |
||||||
ции над выпуклыми |
множествами |
(22). 4- |
Выпуклые конусы |
и со |
||||||
пряженные им (23). 5. Отношение предпоряпка, порожденное кону |
||||||||||
сом |
(24). В. Выпуклая и коническая оболочки |
(25). 7. Многогран |
||||||||
ные |
конусы |
(201. 8. |
Выпуклые |
функции |
(27). 9. |
Полунепрерыв |
||||
ные |
функции |
(28). |
|
|
|
|
|
|
|
|
§ |
2. Суперлпмейные функционалы и выпуклые |
множества |
30 |
1.Суперлппейньте функционалы (30). 2. Примеры (32). 3. Опор
ные |
линейные |
функционалы (34). 4. К-опорние |
множества (35). |
|||||
5. Функционалы, опорные в точке (ЗУ). 6. Функционалы, |
определен |
|||||||
ные |
на всем пространстве (41). 7. Сублинейные |
функционалы (41). |
||||||
8. |
Монотонные |
сублинейные |
функционалы |
(42). 9. Нормальные |
||||
множества |
(44). |
1(1. |
Свойства |
монотонных |
сублинейных |
функцио |
||
налов (47). 11. Полулинейные |
пространства |
выпуклых |
множеств |
|||||
(49). |
12. |
Мопотопные |
нормы |
(52). 13. Нормальные |
множества |
играни конуса (55).
§3. Элементы топологической теории точечно-множествен
|
ных отображений |
|
|
|
|
58 |
|
|
1. |
Точечно-множественные |
отображения (58). 2. Замкнутые ото |
|
|||||
бражения (60). 3. |
Теорема |
Какутани |
(64). 4. |
Полунепрерывные |
|
|||
снизу |
и непрерывные (по Какутани) |
отображения |
(64). 5. |
Метрика |
|
|||
Хаусдорфа (66). 6. |
Непрерывность |
по |
Хаусдорфу (69). |
|
|
|||
§ 4. |
Суперлинейяые отображения |
и двойственные |
к ним |
71 |
1.Простейшие свойства точечно-множеотвенных отображений,
определенных |
на |
конусе (71). 2. |
Монотонные |
отображения |
(75). |
|||||
3. Свойства произведения отображений (77). 4. |
Супер линейные |
ото |
||||||||
бражения |
(77). 5. |
Двойственные отображения (82). 6. |
Второе |
двой |
||||||
ственное |
отображение |
и нормальная |
оболочка (87). 7. |
Суперлиней |
||||||
ные |
отображения |
и |
выпукло-вогнутые положительно однородные |
|||||||
функционалы |
(89). 8. |
Примеры (91). |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Г Л А В А |
I I |
||
|
|
|
|
|
МОДЕЛЬ Н Е Й М А Н А — Г Е Й Л А |
|||||
§ |
5. Пострееиие |
модели Неймана — Гейла |
|
|
|
94 |
||||
|
1. Определение |
модели Неймана — Гсйла (94). 2. Теорема |
о ка |
|||||||
нонической форме |
(99). |
|
|
|
|
|
||||
§ |
6. Темпы |
роста |
модели Неймана — Гейла |
|
|
105 |
1. Состояния равновесия и темпы роста. Неймановский темп роста (105). 2. Примеры (109). 3. Неймановское состояние равновесия
1*
4 |
О Г Л А В Л Е Н И Е |
(114). 4. Расположение состояний равновесия модели Неймана — Гейла. Конечность числа темпов роста модели (118). 5. Обобщенные темпы роста (124). 6. Экономический темп роста (125).
§7. Спектральная теория суперлинейиых отображений . . 1. Собственные числа и собственные множества (126). 2. Соб
ственные числа |
отображения о на П ^ (127). |
3. Собственные числа |
|
отображения а |
на |
(132). 4. Собственные |
множества, отвечающие |
темпам роста (135). 5. Собственные числа отображения а - 1 (138).
Г Л А В А I I I
О П Т И М А Л Ь Н Ы Е ТРАЕКТОРИ И И ИХ ХАРАКТЕРИСТИК А
§ 8. Общая технологическая модель экономической ди
|
намики |
|
|
|
|
|
|
|
1. |
Введение |
(141). |
2. Определение модели. Траектории |
(141). |
||||
3. Дискретные |
модели |
(146). 4. |
Подмодели |
(148). 5. |
Оптимальные |
|||
траектории в моделях |
первого |
рода |
(150). |
6. Правильные |
модели |
|||
(157). |
7. Оптимальные |
траектории в |
моделях |
второго |
рода (158). |
§9. Характеристика оптимальных траекторий
1.Двойственная модель (160). 2. е-характеристика слабо опти мальных траекторий (162). 3. Траектории, допускающие характери стику (163). 4. Теоремы о характеристике в моделях первого рода
(165). |
|
5. Характеристика траекторий |
модели второго |
рода |
(170). |
||||||
6. Согласованные |
траектории |
(175). |
|
|
|
|
|||||
§ 10 |
. Характеристика оптимальных траектории в некоторых |
||||||||||
|
|
конкретных |
моделях |
|
|
|
|
|
|
||
1. |
|
Модель |
Неймана — Гейла |
(179). |
2. Д™-оптимальпыс |
траек |
|||||
тории |
(182). |
3. |
Правильная модель |
Неймана — Гейла |
(184). |
4. Мо |
|||||
дель |
|
типа |
Неймана — Гейла |
(185). |
5. |
Модель, функционирующая |
внепрерывном времени (185).
§11. Обобщенная технологическая модель
1.Определение модели. Оптпмальпые траектории (192). 2. Прин цип оптимальности (194). 3. Суперлинейное расширение (198). 4. Ха рактеристика оптимальных траекторий (203). 5. Некоторые обобще
ния (205).
§ 12. Характеристика траекторий бесконечномерных моде лей
1. Введение (211). 2. Суперлинейные функционалы и К-опорные множества; вполне положительные сублинейные функционалы и нор мальные множества (211). 3. Точечно-мпожественные отображения (213). 4. Определение регулярной модели. Теоремы о характеристи ке (219). 5. Модель, учитывающая различие фондов по сроку служ бы (221).
Г Л А В А I V
АСИМПТОТИКА О П Т И М А Л Ь Н Ы Х ТРАЕКТОРИ Й
§ 13. Теорема о магистрали в слабой форме
1.Введение (225). 2. Траектории, имеющие средний темп роста а
(226). 3. Асимптотика траекторий, имеющих средний темп роста а
(227) . 4. Асимптотика оптимальных |
конечных |
траекторий |
(232). |
|||
5. |
Асимптотика |
при наличии |
строгого |
состояния |
равновесия |
(234). |
6. |
Асимптотика |
траекторий |
в произвольных моделях Неймана — |
Гейла (238).
|
|
|
|
|
О Г Л А В Л Е Н И Е |
|
|
|
|
5 |
||
§ 14. Теорема |
о |
магистрали |
в сильной |
форме |
|
239 |
||||||
|
1. Положительная граница нормального множества |
(230). 2. Фор |
|
|||||||||
мулировка теоремы о магистрали в |
сильной |
форме. |
Леммы |
(242). |
|
|||||||
3. Доказательство теоремы 14.1 (245). |
4. Некоторые замечания |
(248). |
|
|||||||||
5. |
Теорема Никайдо |
(25П). |
|
|
|
|
|
|
|
|||
§ 15. Теорема |
о |
магистрали |
в |
сильнейшей форме . . . . |
255 |
|||||||
в |
1. |
Вспомогательные |
предложения |
(255). 2. Теорема |
о магистрали |
|
||||||
сильнейшей |
форме |
(2fil). |
|
|
|
|
|
|
|
|||
§ 16. Асимптотика траекторий общей технологической модели |
263 |
|||||||||||
|
1. |
Асимптотика |
траекторий, |
допускающих |
согласование |
(2R3). |
|
|||||
*!. Приложение |
полученных результатов к модели Неймана — Гей- |
|
||||||||||
па |
(269). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г Л А В А V |
|
|
|
|
МОДЕЛ И |
ЭКОНОМИЧЕСКОГО |
РАВНОВЕСИЯ |
|
|||||||
§ 17. Игры п. лиц |
|
|
|
|
|
|
|
274 |
|
1.Определение игры (274). 2. Вспомогательные предложения
(276). 3. Существование состояния равновесия (278).
§ 18. Модели |
экономического |
равновесии на конечном вре |
менном |
интервале |
280 |
1.Модель Эрроу — Дебре (280). 2. Существование равногеспя
(283). 3. Замечания об экономическом смысле теоремы 18.1 (285).
§ 19. Конкурентное равновесие и оптимальность . . . . 286
1.Видоизменение первоначальной модели (286). 2. Оптималь
ность состояния равновесия (289). 3. Замечание к теореме 19.1 (291).
|
|
|
|
|
|
|
|
Г Л А В А |
V I |
МОДЕЛ И ЭКОНОМИЧЕСКОЙ Д И Н А М И К И С УЧЕТО М |
|||||||||
|
|
|
|
ПОТРЕБЛЕНИ Я В ЯВНОМ ВИДЕ |
|||||
§ 20. Определение общей модели экономической динамики |
|||||||||
Связь с технологическими |
моделями |
|
. 293 |
||||||
1. Определение модели; оптимальные траектории (293). 2. Суще |
|||||||||
ствование |
[/-оптимальных |
траекторий |
(295). |
3. |
Характеристика |
||||
[/-оптимальных траекторий (300). 4. Необходимые и достаточные |
|||||||||
условия |
и-оптимальтостя |
(304). |
|
|
|
|
|
||
§ 21. Магистрали |
|
|
|
|
|
|
|
306 |
|
1. Введение (306). |
2. Магистрали для случая |
\х = |
1 (307). 3. Маги |
||||||
страли для случая |
р. > 1 |
(310). |
|
|
|
|
|
||
§ 22. Экономическое равновесие на |
бесконечном временном |
||||||||
интервале |
и |
^/-оптимальные |
траектории |
314 |
|||||
1. Введение (314). |
2. Модель |
(315). 3. |
Существование |
сос |
|||||
тояния равновесия |
(316). |
4. Связь между равновесными, эффектив |
|||||||
ными и |
[/-оптимальными |
траекториями |
(320). |
|
|
|
|||
§ 23. Исторические и литературные комментарии |
323 |
||||||||
Литература |
|
|
|
|
|
|
329 |
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
а 61 |
|
||
а-1 |
|
59 |
|
а'„ 8 |
2 |
|
|
" |
Д % я |
|
|
а ( й |
5 ° |
0 |
|
^ |
° |
«1 5 |
9 |
I « | 7 8 |
|
||
2 |
19S |
|
|
Л „ |
|
127 |
|
Л |
(JST,, if 2 ) 78 |
'1 ц № . ^а) 216
В(ЛГг, tf2) 198 coQ 25
CoQ 26
|
239 |
|
£ 141 |
|
|
f n t Q 2 0 |
||
К* |
23 |
|
Lf |
148 |
|
м ~3 1 5 |
||
Га |
215 |
|
n'Q |
42 75 |
|
пЖ 161 |
||
па 57 |
|
|
ЛГ |
228 |
|
|
|
41 |
Рт |
(К) |
49 |
р шг 1 4 |
3 |
|
Rn |
32 |
|
ЛП |
on |
|
U |
34 |
|
m„\* |
oa |
|
(Up)x |
|
53 |
Z' 82 уа 231
Шх 148
Зй' 160 §ГОв 147 9Л Т 158
5DJZ 179
g)i 203
(дд, U) 295
щ184
£аШ 242
жт (s) 241
а(а) 105
a (х, т/) 107 a ( Z ) 108 V (с) 294
T ( Q ) 5 6 r f 148
(Л) 195
?! iS§
я = 2 2 6 ' 2 3 8
П(О) 58
П(£3) 66
ПО (К) 36
(К)42
ПР » ( Я ) 4 9
П,1; 127 1Й 127
|
1 |
5 |
8 |
Q 22 |
|
|
|
;й>^4 |
|
||
>> |
> i |
32 |
|
< , |
> 25 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящая книга посвящена математическому анализу моделей экономической динамики и равновесия. Эти мо дели представляют собой важный раздел математической экономики.
Модели экономической динамики описывают поведение экономической системы во времени. Основным объектом изучения в этих моделях является траектория, т. е. по следовательность элементов фазового пространства, кото рая описывает допустимый (возможный) путь развития экономики. Среди всех траекторий выделяются «жела тельные», т. е. оптимальные в смысле некоторого критерия.
С помощью моделей экономического равновесия изуча ются траектории, порождаемые тем или иным экономиче ским механизмом.
Удобным математическим аппаратом для исследования моделей являются точечно-множественные отображения. При изучении моделей равновесия (так же, как и в тео рии игр) используется топологический аспект теории этих отображений (в частности, теорема Какутани). Для ис следования моделей динамики потребовалось рассмотреть специальный класс отображений, которые в этой книге названы суперлинейными. Теория суперлинейных точечномножественных отображений представляет, по-видимому, и самостоятельный интерес. Эта теория излагается в первой главе.
Главы I I — I V посвящены моделям экономической ди намики. Подробно изучены свойства оптимальных траек торий этих моделей. Эти свойства описываются теоремами о характеристике (наличии двойственных оценок) и теоре мами о магистрали (об асимптотике траекторий).
В главе V формулируются и исследуются модели рав новесия. Основное внимание уделено теореме о сущест вовании состояния равновесия в модели Эрроу — Дебре и некоторых ее обобщениях.
8 |
П Р Е Д И С Л О В И Е |
Наконец, |
в главе V I результаты, полученные ранее, |
применяются для исследования модели экономической ди намики, в которой явно учтено потребление. Исследуются асимптотика и характеристика оптимальных траекторий и указывается связь этих траекторий с так называемыми рав новесными траекториями.
Некоторые разделы книги были прочитаны нами на спецкурсах в Новосибирском государственном универси тете.
При наппсании книги мы ориентировались на читателя,
владеющего |
некоторой математической |
культурой и хо |
рошо знающего теорию конечномерных |
пространств, точ |
|
нее говоря, |
конечномерный линейный |
анализ. Заметим, |
впрочем, что глубокие результаты теории линейных опе раторов (матриц) в кнпге, как правило, не используются. Необходимые для понимания книги и не общеизвестные сведения из конечномерного выпуклого анализа изложены без доказательств в § 1. При изложении некоторых во просов не удалось обойтись без привлечения сведений из функционального анализа. Соответствующие места в кни ге набраны петитом.
В книге принята автономная нумерация формул, тео рем, предложений и лемм. Они нумеруются с помощью двойного индекса, первая часть которого указывает номер параграфа, а вторая — номер формулы или соответствую щего утверждения в этом параграфе.
Многие результаты, вошедшие в эту книгу, неоднократ но обсуждались на семинаре по математической экономике Института математики СО А Н СССР. Эти обсуждения во многом способствовали улучшению книги. Мы признатель ны всем участникам этого семинара.
Мы глубоко благодарны Л . В. Канторовичу за постоян ную помощь и внимание к нашей работе.
Авторы