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: 133

Скачиваний: 1

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

254 А С И М П Т О Т И К А О П Т И М А Л Ь Н Ы Х Т Р А Е К Т О Р И Й [ГЛ . I V

функционалов X и |д, следует, что

 

 

 

Ц|) = Ца(|)),

£ =

ц (1) = |х(а(|)).

 

Пусть элементу Е= а (1) таков, что j i =

max р (ту) = р

(у).

Найдем элемент 5f ЕЕ \ такой, что у El

а (%). Покажем, что

£ = %Х. В самом деле, если

это

равенство неверно,

то

либо

 

 

 

 

1)3 не пропорционален X, либо

2)« = соя, где со<Я .

Впервом случае, благодаря строгости состояния равно­ весия о, имеем

? = Р ( У ) < Р Й < тахр(ж) = И-(13 — £ s e t

что невозможно.

Во втором случае имеем

Т ? е а ( | г ) = а М с а ( | ) ,

откуда вытекает соотношение

 

j l =

max р(гу)> - ^р(г/) = - ^ - ? > | * ,

 

 

 

1/Sa(£)

 

 

 

которое

также

невозможно.

 

 

 

Итак,

х ~КХ. Отсюда следует, что и у =

XX

против­

ном случае р (у) < р (XX) =

jx).

 

 

Из соотношений р (у) =

р (XX) — Кр (х)

= X и

выте­

кает равенство

 

 

 

 

 

 

р =

 

 

(14.21)

Для завершения доказательства достаточно проверить, что каждая предельная точка \ последовательности (Ь,) обладает тем свойством, что

b i i C l c f e .

(14.22)

В самом деле, если (14.22) выполнено, то, учитывая ра­ венства (14.19) и (14.21), име^м £ = Х^ и, стало быть,


I 15] Т Е О Р Е М А О М А Г И С Т Р А Л И В С И Л Ь Н Е Й Ш Е Й Ф О Р М Е 255

 

Докажем соотношение

(14.22). Пусть Е =

l i m btr

За­

фиксируем

некоторое

натуральное

L .

Поскольку

Ж cz btlo,

то при I >

10

 

 

 

 

 

Учитывая, что ат (х) —>- \г, получим, устремляя I к бес*

конечности,

включение

\ ZD л-,, | г . Устремляя

теперь

10

к бесконечности, получим

§

ЯЕг. С

другой стороны,

так

как

bth

d Щ,от], где

т) =

ЕЕ R+ | р (у) < 1}, то

при

I >

10,

имеем

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку

ат (л)

£а,

то при I ->• оо

имеем

| CZ [xf f o ^2 .

откуда при

Z0 -э- оо,

получим

g cz jZ£2-

Таким образом,

соотношения (14.22) доказаны. Как уже отмечалось, из этих соотношений вытекает равенство l i m а' (х0) = Я ^ .

Мы показали, что выполнены все условия теоремы 14.1, из которой и следует справедливость доказываемой теоремы.

З а м е ч а н и е

1. Теорема верна не только для точек х0 ^> О,

но и для точек гс0, которые удовлетворяют

условию:

 

а т (х о) П i n t

П Р Н

некотором

натуральном

Т.

З а м е ч а н и е

2. Пусть

£ — телесный

нормальный

компакт

в .й". Рассуждая так же, как при доказательстве п. 3) теоремы, не­ трудно проверить, что l i m а1 (£) = Я,|х (где X — некоторое поло­ жительное число). Отсюда, в частности, следует, что отображение о имеет единственный (с точностью до положительного множителя) собственный компакт. Отметим, что вопрос о единственности соб­

ственных множеств подробно изучен Рокафелларом

в работе

[1].

§ 15. ТЕОРЕМА О М А Г И С Т Р А Л И В С И Л Ь Н Е Й Ш Е Й

ФОРМЕ

 

1. Вспомогательные предложения. В этом параграфе мы покажем, что при некоторых предположениях в мо­ делях Неймана можно выделить достаточно обширный класс траекторий, обладающих тем свойством, что почти все процессы, их составляющие, лежат в неймановской грани.


256

А С И М П Т О Т И К А О П Т И М А Л Ь Н Ы Х Т Р А Е К Т О Р И И

[ГЛ . I V

 

Всюду в этом параграфе рассматривается модель Ней­ мана, определяемая многогранным конусом Z CZ R+ X Л " таким, что Pi'iZ = P r 2 Z = Предполагается также, что производственное отображение а модели Z нормально (если а не нормально, то можно рассмотреть его нормаль­

ную

оболочку).

 

 

 

 

 

 

 

Важную роль в дальнейшем играет следующее

 

П р е д л о ж е н и е

15.1. Пусть

Na

нейманов­

ская

грань

модели Z,

отвечающая темпу роста

а. Тогда

для любого

натурального

Т

найдется число е > 0, обла­

дающее следующим свойством: если траекториях

(Ж,)(=0

модели Z такова, что *) % =j= О и

 

 

 

 

 

 

 

- ,

tf«J<e,

t = (0,

 

i,...,T-i),

 

то

найдутся

такие траектории %' =

(xi)i=0

и %"

=

— (я()|=о модели Z, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

%t = х\ + x"t

 

{t = 0, 1 , T ) ,

 

 

 

 

Х'ф0,

 

(x'hx't+1)ElNa

 

(* = 0, 1

 

Г — 1 ) .

 

Д о к а з а т е л ь с т в о

предложения

мы

проведем

в несколько

этапов.

 

 

 

 

 

 

 

1) Рассмотрим

в

 

пространстве

 

(Rn)T+l

=

=Rn х Rn X .. . X Rn множество ZT, элементами которого

т+i

являются все Г-шаговые траектории модели Z. Нетрудно проверить, что Z T — выпуклый замкнутый конус.

Пусть функционал (/, g) ЕЕ (Rn)* X (Rn)* таков, что / (х) + g (у) > 0 для любой пары \х, у) ЕЕ Z, т. е. (/, g) GE GE Z * . Тогда, как следует непосредственно из определения,

функционалы над пространством

(Rn)T+1

Фо = (/,

g, 0, . . .,0), ф 1 = (0, /,

g, 0, . . ., 0), . . .

 

. • •, фт-i =

(0, 0, . . /, g)

входят г в

( Z T ) * (т. е. ф | (X) > 0. если

X ЕЕ ZT, t = 0,

1, . . . . Т — 1). С другой стороны,

если ср = (0, 0, , . .

f,g\

. . ., 0) GE(ZT)*, то (/, g)

GE Z* .

*) Запись X Ф 0 означает, что 50 Ф 0.


§ 15] Т Е О Р Е М А О М А Г И С Т Р А Л И В С И Л Ь Н Е Й Ш Е Й Ф О Р М Е

257

 

Из этого простого замечания следует, что ZT

многог­

ранный

конус. В самом деле, так как конус Z

многогра­

нен,

то он является пересечением конечного числа полу­

пространств

вида /<*> (х)

+

 

(у)

>

0 (к

=

1, 2, . . .,

т),

а потому ZT

является пересечением

конечного числа полу­

пространств,

определяемых

неравенствами

ф,№)

(X) >

О

(t

=

0, 1, . . .,

Г -

1,

к

-

1. 2, ... ., т);

здесь

<р[к)

=

=

(0,

0

 

f\

 

0, . . . ,0) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Обозначим через Nl

совокупность

всех

элементов

X =

0.

. . ., хТ)

конуса

ZT,

таких,

что и

 

xt+1)

ЕЕ i V u

it

=

0, 1. . . . , Т —

1). Множество i V j непусто, так как

оно

содержит

элемент

% =

(г, a

S, .

. ., ат£)

(здесь

Ж — элемент, входящий

в

состояние

равновесия

( а ,

(г,

аЖ) р ) ; такое состояние существует, так как производ­ ственное отображение модели Z нормально). Покажем,

что Na

является

гранью конуса ZT.

С этой

целью рас­

смотрим

функционалы

р ЕЕ ri па

и

ф( =

(0,

0, . . .

....

,ар,

— р , 0

 

0) над пространством(i?n )T + 1 . Положим

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф =

2

ф|-

Так

как

ф (

(х) > 0

для

любого

элемента

X 6 E Z ~ r

V =

0, .. ., Т

- 1 ) , т о и Ф ( х ) > 0 . Еслиф(х) =

0,

то ф( (х)

=

0 при всех

Это означает, что % ЕЕ i V j . С дру­

гой стороны,

если % ЕЕ N^, то ф (%) =

0. Таким

образом,

множество

Na

совпадает с пересечением конуса

Z

и ги­

перплоскости Н<?

функционала ф. Так как ф ЕЕ {ZT)*,

то

Я Ф

является гранью конуса ZT(CM.

П . 13 § 2).

 

 

 

 

 

3) Поскольку

ZT — многогранный

 

конус,

то

он

яв­

ляется конической оболочкой конечного числа элементов

Хи

• • ••> %i- Пусть

элементы %t занумерованы так, что

Xi.

Хз. • • %i е Nl,

Xj+i, . . ., X; GE Nl. Обозначим че­

рез Q пересечение конической оболочки элементов Xj+ii . . .

. . . , Xi с единичной сферой S пространства

(Rn)T+1.

Так

как ф (х) =

0 (х ЕЕ Nl)

и ф (%) >

0 (% ЕЕ Q)

(здесь

ф —

функционал,

построенный в п. 2)), то множества Na

и Q

не пересекаются, а потому р (Nl,

Q) =

б >

0.

 

4) Рассмотрим траекторию % = (50,

%п .

. ., Жт ), фи­

гурирующую

в условии

предложения.

Эту

траекторию

9 В. Л. Макаров, A . M. Рубинов


258

А С И М П Т О Т И К А О П Т И М А Л Ь Н Ы Х Т Р А Е К Т О Р И Й

[ Г Л . XV

можно рассматривать как элемент конуса Z T . Так как

здесь р ЕЕ

r i я а ,

Я р есть

гиперплоскость функционала

(ар, — р).

Иными

словами, ср, ( J ) <;s||S,|| U = 0,

1, ...

. . ., Т —

1). Суммируя

полученные

иеравепства

по t,

получим перавепство

 

 

 

 

 

1=0

(=0

(=0

 

Не умаляя общности, можно считать, что норма в прост­

ранстве

( Д " ) т + 1

 

введена

таким

образом, что || % |] =

т

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2)1 г<

II» поэтому

Ф (X)<^ в. Используя предложение 13.4,

(=0

 

 

" Х 1 1

 

 

 

 

 

 

получим теперь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V и х Г

/

Ф (X)

^

е

 

 

Х||||Ф|| ^

ИФ1

 

Так как i V j = # ф

f] ZT

и конус Z r

многогранен, то най­

дется константа

С

такая, что

р (х,

JVj)

^ Ср (%, Я ф )

для

любого

элемента

% из

Z T ,

имеющего

единичную норму.

Учитывая это обстоятельство,

им-„ем

 

 

 

 

 

\ 11x11

/

И ' 1

 

 

5) Пусть число 8 удовлетворяет неравенству е <^

б,

где б = () (Na, Q) > 0 (Р — множество, определенное в п. 3) доказательства). Тогда р ^ ц ~ ц > -Wj^<^6. Это не­ равенство показывает, что элемент % конуса ZT не входит в конус, натянутый на образующие Xj+ь • • -,Хо н е при­ надлежащие грани N a - Таким образом, если % представ-