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: 166

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

§ 10] Т Р А Е К Т О Р И И В К О Н К Р Е Т Н Ы Х М О Д Е Л Я Х 181

они в терминах модели 93?z (или СК1); поскольку, однако> связь между производственными отображениями моде­ лей Z и Ш% достаточно проста, зти результаты нетрудно перевести на язык модели Z.)

Отметим, в частности, что из каждой точки х конуса К исходят оптимальные траектории (см. лемму 8.1). Если

х ЕЕ i n t К,

то каждая

оптимальная

траектория, исходя­

щая

из

х,

допускает

характеристику (см. теорему 9.8).

В случае, когда Z — модель Неймана, последний резуль­

тат может быть существенно усилен.

 

Т

е о р е м а

10.1.

Пусть Z — модель Неймана и точка

х ЕЕ К

такова,

что

при всех натуральных t множество

а1 (х)

пересекается с К

и а1 (х) [)К

ф {0}. Тогда каждая

конечная оптимальная

траектория,

исходящая из

точки

х, допускает характеристику; каждая оптимальная

тра­

ектория, исходящая из х, допускает слабую характерис­ тику.

Д о к а з а т е л ь с т в о . Так как Z — многогранный конус, то конус ZT — график отображения аТ (Т = 1, 2, . . .) — также многогранен. Непосредственно из опре­

деления следует, что график

Z y j 0 производственного

ото­

бражения

ат,о модели

 

 

имеет вид ZT,O — Z r

П

X

X i?"). Из многогранности Z следует, что конус К

=

Ргх

Z

многогранен,

а потому и конус Z T i 0

многогранен. Из мно­

гогранности

ZT,O

следует

в

свою

очередь

что

конус

ат(К)

Рг2 ZT,O многогранен. Это означает, что конус Кт,

фигурирующий в определении модели SffiJ,—

многогра­

нен.

Используя,

наконец,

то

обстоятельство,

что

график

nZr,о

отображения пат.о выражается через

Z r , 0

n o

фор­

муле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nZT,0 =

(Z r , 0

-

({0}

х

Кт))

П ( i f

X Кт),

 

 

 

получим, что и конус

HZT,O

 

многогранен.

 

 

 

 

Рассмотрим теперь оптимальную Г-шаговую траекто­

рию

х =

(xt)J=o,

исходящую

из точки х.

Поскольку

ко­

нус

IIZT.O

многогранен,

то

и множество

(пат, о) - 1 (%т) —

— {Ж ЕЕ К\($,

хт) ЕЕ nZr,o}

 

многогранно. Используя

оп­

тимальность % и то обстоятельство, что ат,о(х)Ф

{0},

получим, привлекая предложение 8.4, что

х — гранич­

ный снизу элемент множества

(пат.оУ1 (хт)-

 

 

 

 


182 О П Т И М А Л Ь Н Ы Е Т Р А Е К Т О Р И Й [ГЛ. Ш

Из

сказанного

следует,

что

выпуклое

множество

(Яа;)хе(0,1) не

пересекается с многогранным

множеством

( « a T j 0 ) _ 1 ( x j ' ) ,

и потому,

используя

теорему

отделимости,

найдем

функционал / такой, что при % ЕЕ (0, 1)

 

 

 

/ ( t e ) < c =

miu

f(y).

(10.2)

 

 

 

 

!/S(naTo)-i(.vT)

 

 

 

Из

замечания

к предложению

 

8.5

вытекает,

что

/ ЕЕ К0-

Так

как

я ЕЕ (ияг,о)- 1 (^г), то,

используя

(10.2),

имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ (х) > с > / (Кх)

> 0.

 

 

(10.3)

Кроме того, снова привлекая

(10.2), получим

 

 

 

 

/ (х) =

l i m / (Кх) <

с.

 

 

(10.4)

 

 

 

 

X—1-0

 

 

 

 

 

 

Из (10.3) и (10.4)

вытекает,

что

 

 

 

 

 

 

 

0 < / ( i ) =

c =

m i u

/(у).

 

 

 

 

 

 

V & n a T

л)->(хт)

 

 

 

Таким образом, траектория % удовлетворяет необхо­ димому и достаточному условию характеристики (теоре­

ме 9.5) и, стало

быть, допускает характеристику.

Первая

часть

теоремы доказана.

 

Пусть

теперь

% — оптимальная

траектория модели

Z. Рассматривая

% как траекторию модели 9Kz, нетрудно

установить, рассуждая так же, как

при доказательстве

первой части, что каждый Г-кусок % допускает характе­ ристику. Для завершения доказательства осталось сос­ латься на теорему 9.6'.

2. 12™-оптпмальные траектории.

Среди ^-шаговых

траекторий хт = (^г);=о модели

Неймана — Гейла Z

наибольший интерес с экономической точки зрения пред­

ставляют те, для которых

существует

функционал

/ ЕЕ (-R+)* такой, что

 

 

 

f(xT)=

max

f(y).

(10.5)

Эти траектории будем называть слабо Я^-оптималъными. Если, кроме того, хотя бы при одном /, удовлетворяющем равенству (10.5), выполняется неравенство / (хт) > 0, то траекторию % назовем Щ-оптпималъной. Интерес к


Т Р А Е К Т О Р И И В К О Н К Р Е Т Н Ы Х М О Д Е Л Я Х

183

этим траекториям вызван тем, что именно функционал / из (R+)* уместно трактовать как цены (при этом коорди­ ната /* функционала / интерпретируется как цена едини­ цы i-ro «продукта»). Очевидно, что слабо ^"-оптимальная траектория % слабо оптимальна. Если, кроме того, / (хт) ^> О, то эта траектория оптимальна.

 

К

 

сожалению,

для

 

/?"-оптимальных Г-траекторий

не

всегда

выполняется

принцип

оптимальности,

т.

е.

i-кусок

.й"-оптимальной тра­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ектории

не

обязан

быть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R+-

оптимальным.

 

Приведем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пример, подтверждающий это

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обстоятельство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р .

В

пространств

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R-

рассмотрим

конус

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

=

 

Л 2

\х"- >

х1}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н множество

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(рис.

25).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим модель Неймана — Гейла Z,

определяемую

произ­

водственным

отображением

а

: А' —» П (Л2 .),

где

а

(х)

=

а

х 1 )

|.

Отображение

а

суперлинейно;

оно

аддитивно

(т.

е. а

(ху +

х2)

=

=

a (xj)

-f- а

2 )); нетрудно проверить, что конус Z

многогранен и,

стало

быть, Z — модель Неймана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исследуем 2-шаговые траектории модели Z.

С этой целью

по­

строим модель

 

Поскольку

а

{К)

=

Л 2 ,

то

 

 

 

 

 

 

 

 

Ш\ -

{{0,1,

2}, (Л',),= 0 > 1 ,2 ,

(/c,),=0,li2,

к ,

 

, ) 0 < « ^ , Ь

 

где

Х0

 

=

Ху

=

Л% =

В2,

К0

 

=

Ку

= А", А'2

=

Л 2 ,

 

 

 

 

 

 

 

Д 1(х)

=

о (г)

П

К,

 

а г л

 

(х)

=

в (г),

а2 , 0 =

а-

(х).

 

 

 

Положим as 0 =(l, 2). Тогда

a

( х 0 ) = § , a 2

(a;0) =

U

2-

х1)

 

Каждая Л2 -онтимальиая 2-шаговая

траектория %2, исходящая

из

точки

0,

имеет вид

ул

= (х0 ,

хх,

я2 ),

где ^

 

=

(0, 1),

х2 =

(2,

X),

причем

0 <^ X

2: 1-кусок Xi =

(хо,

-Ч)

траекторпн

у_о оптимален,

но

не

Л2 -оптимален.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Этот пример показывает также, что Л"-оптимальная траектория не всегда допускает характеристику


184 О П Т И М А Л Ь Н Ы Е Т Р А Е К Т О Р И И [ Г Л . I I I

Ф = (/,)iLo такую, что /, ЕЕ (it1™)*. Действительно, траек­ тория %2, рассмотренная в примере, исходит из внутрен­ ней точки конуса X и потому допускает характеристику ф = (/0, /ц/о). При этом функционал fx обладает тем свой­ ством, что fx х) = max fx (у). Все функционалы, обладаю-

щие этим свойством, не принадлежат конусу (i?+)*. Представляет интерес описать те модели Неймана —

Гейла, в которых Л+-оптимальные Г-траектории обладают «хорошими» свойствами. Одна из этих моделей рассмат­ ривается в следующем пункте.

3.Правильная' модель Нейиаиа — Гейла. Модель

Неймана — Гейла назовем правильной, если конус

К =

= PrxZ совпадает с Д+- Наряду с моделью (10.1) для

изу­

чения траектории правильной модели можно использо­

вать

модель

 

 

 

 

 

 

 

 

3JZ = {Е, ( Х (

( 1 )

) , е Е ,

(K^)teB,

( а $ ) ( х . ц е В } ,

 

где, как и раньше, Е

=

{0, 1, 2, . . .},

XJl)

= Rn,

К$° =

= R+

(t ЕЕ Е), а% =

дг -(

(т, t)

ЕЕ Е).

Очевидно, -что

2RZ — правильная конечномерная

модель

второго

рода,

пучок траекторий которой совпадает с совокупностью всех

траекторий модели

Z. Из

предложения 8.6 следует, что

Г-траектория % = (xt)f=0

 

модели

3?z, исходящая

из точ­

ки х такой, что

ат

(х)

-j=

{0},

является

оптимальной

Г-траекторией этой

модели тогда и только

тогда,

когда

X Л+-оптимальна,

как

Г-гдаговая

траектория модели Ъ.

Это простое замечание позволяет легко установить спра­ ведливость следующих утверждений.

1)Для Д"-оптимальных Г-шаговых траекторий пра­ вильной модели Неймана — Гейла Z выполнен принцип оптимальности.

2)Из каждой точки х конуса R\ исходит Д"-оптималь- ная траектория модели Z (т. е. траектория, обладающая

тем свойством, что каждый ее Г-кусок Л"-оптимален).

3)Если Л""оптимальиая траектория % исходит из

внутренней точки х конуса

то она допускает характе­

ристику ф = (/() такую, что ft ЕЕ (#+)*.


§ 10]

Т Р А Е К Т О Р И И В К О Н К Р Е Т Н Ы Х М О Д Е Л Я Х

185

4) Если Z — модель Неймана, то каждая /^-опти­ мальная траектория %, исходящая из точки х, для которой а1 (х) Ф {0} при всех t Ф 0, допускает слабую характе­ ристику ф = (/() такую, что /, £5 (i?+)*; каждая ^ - о п ­ тимальная Г-шаговая траектория, исходящая из х, до­ пускает характеристику, обладающую тем же свойством.

4. Модель типа Неймана — Гейла. Рассмотрим дина­ мическую модель нестационарной экономики, функцио­

нирующую

в

дискретном времени, которая

называется

моделью типа

Неймана— Гейла. Она определяется как

последовательность

выпуклых замкнутых конусов

(Z,)^0 ,

где Zt С

Д ?

X ЁТ\

(0,

у) $ Z,

при у ф

0 и Pr2 Z, f]

f] i n t

Ф

ф. (Иногда

под

моделью

типа

Нейма­

на — Гейла понимают модель, определяемую лишь конеч­ ным числом конусов (см. § 5); эта модель, однако, очевид­ ным образом вкладывается в определенную выше, и мы ее отдельно не рассматриваем.) Траекторией модели Ней­

мана — Гейла

называется

последовательность % = (xt)

такая,

что (xt,

x i + 1 ) Е- Zt (t

= 0, 1,. . .). Нетрудно пост­

роить,

подобно

тому, как это было сделано в п. 1, техно­

логическую модель второго рода, пучок траекторий ко­ торой совпадает с совокупностью всех траекторий рас­

сматриваемой модели.

Если Pr x Zt

=

i?"',

т.

е. модель

типа Неймана — Гейла

правильна,

то

для

ее

изучения

можно использовать правильную технологическую мо­ дель второго рода, построенную так же, как и в п. 3.

Модель Неймана — Гейла является частным случаем модели типа Неймана — Гейла (в этом случае последо­ вательность (Zt) постоянна). Исследуя траектории модели Неймана — Гейла, мы по существу нигде не использо­ вали ее специфику (т. е. постоянство последовательности (Zt )), поэтому все результаты пп. 1 3 верны с естествен­ ными оговорками и для случая модели типа Неймана — Гейла.

5. Модель, функционирующая в непрерывно» времени. Траектории рассматриваемой модели определяются с помо­ щью дифференциального включения вида х Ez а (х) — х. Покажем прежде всего правомерность такого определения с помощью предельного перехода для последовательности моделей с дискретным временем, когда временной интер­ вал между двумя смежными моментами стремится к нулю.