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

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

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

Ет — 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-


Qt)tLv

§ 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

х)-

 

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

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