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
§ 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 (К |
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 |
= |
{х |
|
Л 2 |
\х"- > |
х1} |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
н множество |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
(рис. |
25). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Рассмотрим модель Неймана — Гейла Z, |
определяемую |
произ |
||||||||||||||||||||
водственным |
отображением |
а |
: А' —» П (Л2 .), |
где |
а |
(х) |
= |
(яа |
—х 1 ) |
|. |
|||||||||||||
Отображение |
а |
суперлинейно; |
оно |
аддитивно |
(т. |
е. а |
(ху + |
х2) |
= |
||||||||||||||
= |
a (xj) |
-f- а |
(х2 )); 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,о (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 |
(х2- |
х1) |
|
|||||||||||||||
Каждая Л2 -онтимальиая 2-шаговая |
траектория %2, исходящая |
из |
|||||||||||||||||||||
точки |
.г0, |
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 (хх) = 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.