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: 105
Скачиваний: 1
320
Для предельного состояния равновесия z при нормировке ( Л , Т, 1 ) = 1 , очевидно, будет иметь место р (л, Т, 1) =
= 0 , что, как отмечалось выше, невозможно. Следователь
но, |
и при нормировке |
2.Р' (я > |
Т, 1) |
= |
1 множество Ет |
|||
|
|
|
i |
|
|
|
|
Е^т^^Т) |
является |
ограниченным. Обозначим |
через |
||||||
проекцию |
множества |
Ет |
на |
подпространство |
с коор |
|||
динатами, |
соответствующими номеру t, |
а именно, |
||||||
ET,T |
= |
|
|
|
|
|
|
|
- |
{z, \z, = |
(x (л, Т, t), |
с (л, Т, t), р (я, |
Т, *)), |
z ЕЕ Я т } . |
|||
Поскольку |
2?т — компакт, |
то |
Е1гт — также компакт. |
|||||
|
Докажем теперь справедливость включения Е, ^ |
гаЕит- |
Для этого возьмем произвольно z ЕЕ Ет+г- По определению, 2 удовлетворяет соотношениям (22.4) — (22.7), если в них Т заменить на Т + 1. Рассмотрим модель М (рт, Т). Непосредственно проверяется, что часть векторах ЕЕ #T+I, относящаяся к моментам времени А, 2, . . ., Т, удовлет воряет всем соотношениям, определяющим состояние рав новесия модели М (рт, Т). Следовательно, E,,T+I с; Еьт. Это утверждение используется далее следующим образом.
Поскольку |
Etlr |
(t ^ Т) |
непусто, не |
содержит |
нуля и |
|
|
|
оо |
|
|
компактно, |
то |
множество |
Е\ — f~| Et |
т непусю |
и не со- |
держит нуля для любого t. Построим искомое состояние
равновесия (£t, |
с,, pt)^Lx модели МВыберем |
произвольно |
|||||
Z\ = |
(^t, |
сг , рт) Е= Ех. |
По определению множества Ег для |
||||
St найдется z2 |
ЕЕ Es* |
такой, что ( г ъ |
z2) удовлетворяет соот |
||||
ношениям |
(22.1) — (22.3). По z2 |
паходим |
точно также |
||||
вектор z3 |
ЕЕ |
Е3 |
и т. д. Продолжая этот процесс, в резуль |
||||
тате |
получим |
последовательность |
z = (zt)tLu |
удовлетво |
|||
ряющую определению состояния равновесия. |
|
||||||
Теорема |
доказав. |
|
|
4. Связь между равновесными, эффективными и [/-оп тимальными траекториями. В модели (3R, U) были опре делены различные классы траекторий: эффективные тра ектории, [/-оптимальные и. наконец, равновесные траек тории. В этом пункте мы показываем, что при определен ных весьма широких условиях классы равновесных и эф-
§ 22] |
внрвЕс: :Е И (7-ОПТИМАЛЬНЫЕ |
ТРАЕКТОРИИ |
321 |
фективных траекторий совпадают. |
А поскольку |
класс |
[/-оптимальных траекторий является подклассом эффектив ных и ранее ^§ 20) были приведены некоторые условия, при которых эффективные траектории оказываются [/-оп тимальными, то этот факт совпадения переносит результа ты о соотношении эффективных и [/-оптимальных траекто рий на соотношение равновесных и U-оптимальных, а также помогает пролить свет на упоминавшуюся выше проблему об отыскании необходимых и достаточных ус ловий для [/-оптимальности траекторий.
Прежде чем сформулировать теоремы о совпадении множеств эффективных и равновесных траекторий, устано вим соответствие между эффективными и равновесными траекториями.
Рассмотрим модель Ма,, заданную последовательностя ми (Р,, ut, Пусть (xt, ct, Pi)(=i — состояние равно весия этой модели (равновесная траектория). По опреде
лению состоя аия равновесия, вектор ct |
является решением |
|||||||||
задачи |
максимизации: |
пайти |
max ut |
(с) |
при |
условии |
||||
pt |
(с) ^ |
Qtpt |
(xt + с4 ), |
с > |
0. |
Эту |
задтчу |
можно |
свести |
|
к |
зад 1че на |
безусловный |
экстремум, |
введя множитель |
||||||
Лагранжа, который обозначим *) |
через i/Xt. |
Соответству |
ющая функция Лагранжа будет иметь вид Х,ц( (с) — pt (с). Таким образом, рассматриваемому состоянию равнове сия соответствует последовательность положительных чи сел (Xj).
Заметим, что если взять другую последовательность (0( ) распределения прибылей, то, естественно, будет дру гое состояние равновесия и соответствелно другая после довательность (kt). Таким образом, можно говорить также о соответствии между последовательностями (9( ) и (А,,).
Траекторию, соответствующую состоянию равновесия (xh ch р^, относительно которой будет доказываться, что
она эффективна, обозначим через (xt. Y/)«M>> Г Д 6 (хд — т» же самая последовательность, что и в состоянии равнове-
сия, а Эффективность траектории
(xt. yt) понимается в обычном смысле, т. е. не существует
*) Так как функция и возрастает, то множитель Лагранжа положителен, и потому Kf ^> 0,
322 М О Д Е Л И Д И Н А М И К И С У Ч Е Т О М П О Т Р Е Б Л Е Н И Я [ Г Л . V I
другой |
траектории |
(ж', yi), |
момента врем чти Т и числа |
||||
б > |
1 |
таких, |
что |
х'о = |
ж0, |
(ж<\ ж('+1 + |
ci+i) GE Ot , Yt = |
= |
S ^ т и т ( с т ) |
для всех t, и, наконец, (х'т, |
у'т) -- б (жг, ут)- |
||||
|
Т е о р е м а |
22.2. Пусть |
имеется модель Мао-, задан |
||||
ная последовательностями |
(Р<. uh В,). Пусть (ж,, с,, р^) — |
состояние равновесия этой модели. Тогда соответствующая
ему траектории (ж,, yt) является эффективной. |
|
|
||
Д о к а з а т е л ь с т в о . |
Рассмотрим модель Ш, |
V), |
||
отличающуюся от исходной |
модели (351, U) |
только |
тем, |
|
что вместо функций U = (ut) |
взяты функции |
U' |
= |
(X,ut), |
где (Xt) — последовательность, соответствующая |
последо |
вательности (9,). Непосредственно из определения состоя ния равновесия следует, что последовательность р { являет ся характеристической (в смысле теоремы 20.2). Следова тельно, как было показано в п. 5 § 1 1 , траектория (ж,, у,) является эффективной.
Установим теперь обратное соответствие. А именно,
пусть X = (Xt) |
— произвольно |
взятая последовательность |
|||
положительных чисел. Эта последоват.)льность X порожда |
|||||
ет из |
каждой |
допустимой |
траектории |
(ж,, с( ) |
модели |
(351, U) |
траекторию (ж„ yt), где yt = 2 К»х |
(сх)- |
|
||
Рассмотрим |
эффективную |
траекторию (Xt, f t ) , |
порож |
денную траекторией {Xt. с,). Согласно теореме 11.4, траек тория (г, , f() допускает характеристику (р,). Справедлива
Т е о р е м а 22.3 |
Траектория |
i X t с,, p t ) определяет |
||||
состояние равновесия |
модели |
Moo = |
(35J, 17, 0), где в = |
(0( ) |
||
вычислена по формуле |
0( = .. |
р. |
1с.) |
для |
всех t. |
|
._ |
' _ |
|
||||
|
Pt |
\Xt |
~Г с ( ) |
|
|
|
Д о к а з а т е л ь с т в о . |
|
Для |
доказательства |
надо |
||
проверить выполнение условий (22.1) — |
(22.3). Соотно |
шение (22.1) выполняется, поскольку траектория (£,, с,) допустима по определению. Соотношение (22.2) также имеет место, так как оно нспоср -дственно следует из опре деления характеристики. Поэтому остается показать лишь
выполнение |
соотношения (22.3). |
Заметим |
что и, (с,) — |
||
— Pt |
(5|) = |
max (и, (с) — р, (с)). |
Далее |
по |
определению |
тисла |
0( имеет место равенство |
р, (с,) |
= |
0,р, (xt + «<). |
К О М М Е Н Т А Р И И |
323 |
Следовательно; ut |
(с,) = шах ut (с), где Максимум берется |
по всем с > О, удовлетворяющим бюджетному неравенству |
|
pt (с) sgC Q,pt (Ж, + |
с,). Последнез означает, что (г,, с,, — |
состояние равновесия модели (Ш, U, 0), что и требовалось |
|
доказать. |
|
В заключение сформулируем теорему, аналогичную' теореме 20.3, которая выделяет в классе равновесных тра екторий U -ошимальные. Условия этой теоремы, так же как условия теоремы 20.3, являются лишь достаточными. Более того доказательство по существу использует одну и ту же идею.
Т |
е о р е м а 22. 4. Состояние равновесия (St, с,, р,) мо |
|
дели |
|
U, 0) порождает 17-опт.ималъную траекторию |
(Ж/, Т(), |
где U — (A.,U,)J!=I» если |
(а)l i m 0, > 0,
СО
(б) 2 v< = k > °>v ' = pt & + г<)—pt-i
1=1 |
|
|
|
|
|
Д о к а з а т е л ь с т в о . |
Условие |
(б) теоремы гово |
|||
рит о том, что pt ($[ + с,) |
ро (х0) |
- j - к = к' |
для всех |
||
t. Далее, поскольку l i m 0, > |
0, то найдутся последова |
||||
тельность (th) |
и Е ^> 0 такие. что 8 ,FC ^ > |
Б для всех к. |
|||
Поэтому |
pt (3, + с,) ^ к' |
(1 — е)'к для |
всех |
i > th. |
|
Последнее неравенство означает, что l i m pt |
(St) = |
0. Сле- |
1-*СО
довательио, по теореме 20.3, траектория ( s t , ft) [/-опти мальна, что и требовалось доказать.
§ 23. ИСТОРИЧЕСКИЕ И Л И Т Е Р А Т У Р Н Ы Е К О М М Е Н Т А Р И И
§ 2. Сублинейные функционалы (калибровочные и опорные функции) были введены в рассмотрение Минковским в связи с ис следованиями по геометрической теории чисел. Важным шагом в раз
витии взглядов Минковского явилось установление Фенхелем изо морфизма полулинейного пространства выпуклых компактов и по лулинейного пространства сублинейных функционалов. В работах Фенхеля и его последователей показано, что сублинейные функцио налы являются удобным аппаратом для исследования выпуклых множеств.
ЛГ-опорные и нормальные множества применяются в теории функций комплексного переменного (в частности, при исследовании асимптотики роста целых функций). Связи между ЛГ-опорными множествами и суперлинейными функционалами, определенными на конусе К, а также между нормальными компактами и моно-
324 М О Д Е Л И Д И Н А М И К И С У Ч Е Т О М П О Т Р Е Б Л Е Н И Я [ Г Л . "VI
тонными сублинейными функционалами отмечены Рубиновым в ра
боте [9]. В тон же |
работе введено понятие нормальной оболочки |
||
и установлены результаты |
пп. 8 — 1 0 . |
|
|
§ 3. Изложение |
общих |
свойств точечно-множественных |
ото |
бражений, не связанных со структурой выпуклого конуса, |
см. |
в монографиях Бержа [1], [2]. В указанных работах приводится до статочно полная теоретико-множественная и топологическая теория
этих отображений. Заметим, что изучение |
топологически |
свойств |
точечно-множественных отображений стимулировалось, в |
частно |
|
сти, потребностями теории игр, в которой |
систематически |
исполь |
зуется теорема Какутани. Доказательство |
этой теоремы изложено, |
например, в книге Ннкайдо [2]. Метрика Хаусдорфа введена в
рассмотрение и изучена Хаусдорфом и Бляшке (см. по этому поводу
Хадвигер [1], где, в частности, |
доказывается |
теорема |
выбора |
|
Бляшке). Связь между метрикой |
Хаусдорфа |
и равномерной нор |
||
мой (предложение 3.9) указана, например, в |
работе Хермандера |
|||
[1]. Представляет интерес вопрос |
о днфференцируемости |
точечно- |
||
множественных отображений (определение см. в |
п. 4 § 9). Этот |
|||
вопрос изучался Тюриным [1]. |
|
|
|
|
§ 4. Исторически сложилось, |
что сначала |
суперлинейные ото |
бражения изучались неявно, в форме моделей экономической ди намики, точнее говоря, модели Неймана — Гейла. Как самостоя тельный объект исследования, они появились в работах Рокафеллара [1], [2] и Рубинова [2], [3], [5]. В этих работах, в частности, определены и исследованы двойственные отображения. Рокафеллар рассматривал лишь нормальные отображения из А (Д™, Л " ) . В ра боте Рубинова [7] теория двойственности развита для отображений, определенных на конусах в локально выпуклых пространствах, Наше изложение следует, в основном, этой работе. Идеи выпук лого анализа играют при исследовании двойственности суперлпнейных отображений решающую роль. Это исследование можно по-видимому провести непосредственно на языке выпуклого ана лиза с помощью предложенного Рокафелларом [3] понятия бифункции. Однако специфика, вызываемая экономическими прило жениями (особая роль отношения порядка и, в частности, поло жительных функционалов), делает более удобным аппарат суперли нейных и сублинейных функционалов, используемый в этой книге, или родственный аппарат выпукло-вогнутых положительно однород ных функций, применяемый Рокафелларом [1J. (Эти функции рас сматривались в предложении 4.20.)
Для исследования выпуклых экстремальных задач, где поло жительность уже не играет решающей роли, весьма удобным ока зывается понятие сопряженной бифункции (Рокафеллар [3J), нося щее глобальный характер, или введенное Б. Н. Пшеничным [1] понятие сопряженного отображения, носящее локальный характер.
Мы совершенно не касались весьма интересных результатов Рокафеллара [1] — [4], относящихся к «выпуклой» алгебре ото бражений.
§ 5. Модель Неймана была введена в рассмотрение Нейманом в работе [1], опубликованной в 1937 г. Гейл [2] рассмотрел обобще ние модели Неймана, которое впоследствии стало называться мо делью Неймана — Гейла. Экономическая интерпретация модели