Giáo trình Các phương pháp toán kinh tế - Nguyễn Hải Thanh
MỤC LỤC
Trang
LỚI NÓI ðẦU 7
CHƯƠNG I. MỞ ðẦU 11
1. CÁC PHƯƠNG PHÁP TOÁN KINH TẾTRONG KINH TẾTOÁN 11
1.1. Khái niệm về kinh tế toán 11
1.2. Phân loại các phương pháp toán kinh tế 12
1.3. So sánh kinh tế toán với kinh tế lượng 13
2. CÁC YẾU TỐ CỦA MÔ HÌNH KINH TẾ TOÁN 14
2.1. Khái niệm về mô hình kinh tế 14
2.2. Biến, hằng số và tham số 15
2.3. Các loại phương trình 16
CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH CÂN BẰNG TĨNH 18
1. PHÂN TÍCH CÂN BẰNG TRONG KINH TẾ 18
1.1. Khái niệm về trạng thái cân bằng 18
1.2. Một số ví dụ về phân tích cân bằng tĩnh 19
2. CÁC MÔ HÌNH TUYẾN TÍNH TRONG PHÂN TÍCH
CÂN BẰNG TĨNH 21
2.1. Mô hình cân bằng thị trường tổng quát 21
2.2. Mô hình thu nhập quốc dân 23
2.3. Mô hình ñầu vào – ñầu ra Leontief 25
BÀI TẬP CHƯƠNG II 30
CHƯƠNG III. PHÂN TÍCH SO SÁNH TĨNH 34
1. PHÂN TÍCH SO SÁNH TĨNH TRONG KINH TẾ 34
1.1. Khái niệm phân tích so sánh tĩnh 34
1.2. ðạo hàm và tốc ñộ biến thiên của các biến kinh tế 35
1.3. Phân tích so sánh tĩnh mô hình thị trường riêng 38
1.4. Phân tích so sánh tĩnh mô hình thu nhập quốc dân 39
1.5. Phân tích so sánh tĩnh mô hình cân ñối liên ngành 40
2. PHÂN TÍCH SO SÁNH TĨNH CHO MÔ HÌNH KINH TẾ
TỔNG QUÁT 42
2.1. Hệ số co giãn 42
2.2. Một số ví dụ tìm vi phân toàn phần và ñạo hàm hàm ẩn 44
2.3. Mô hình thị trường tổng quát 47
2.4. Mô hình thu nhập quốc dân tổng quát 54
2.5. Một số ñiểm hạn chế của phân tích so sánh tĩnh 57
BÀI TẬP CHƯƠNG III 58
CHƯƠNG IV. MỘT SỐ MÔ HÌNH TỐI ƯU TRONG KINH TẾ 61
1. PHÂN TÍCH CÂN BẰNG THÔNG QUA MÔ HÌNH
TỐI ƯU KHÔNG RÀNG BUỘC 61
1.1. Mô hình tối ưu một biến không ràng buộc 61
1.2. Hàm tăng trưởng và tốc ñộ tăng trưởng của biến kinh tế 65
1.3. Phân tích cân bằng thông qua mô hình tối ưu nhiều biến
không ràng buộc 68
2. PHÂN TÍCH CÂN BẰNG THÔNG QUA MÔ HÌNH
TỐI ƯU CÓ RÀNG BUỘC 79
2.1. Phương pháp nhân tử Lagrange 79
2.2. ðiều kiện ñạt tới trạng thái cân bằng
2.3. Cực ñại hoá hàm thoả dụng của người tiêu dùng
83
85
3. HÀM SẢN XUẤT VÀ VẤNðỀ PHÂN BỔðẦU VÀO TỐIƯU 89
3.1. Các tính chất của hàm ñẳng cấp 89
3.2. Hàm sản xuất dạng Cobb – Douglas 92
3.3. Xác ñịnh các tổ hợp ñầu vào với chi phí tối thiểu 96
3.4. Hàm sản xuất dạng CES 100
BÀI TẬP CHƯƠNG IV 104
CHƯƠNG V. PHÂN TÍCH CÂN BẰNG ðỘNG 107
1. KHÁI NIỆM PHÂN TÍCH CÂN BẰNGðỘNG 107
1.1. Một số ñịnh nghĩa 1071.2. Một số ứng dụng của phép tính tích phân và phương trình
vi phân 108
2. MÔ HÌNH TĂNG TRƯỞNG DOMAR 112
2.1. Phát biểu mô hình 112
2.2. Tìm ñường cân bằng bền cho mô hình tăng trưởng Domar 113
3. PHÂN TÍCH CÂN BẰNGðỘNGðỐI VỚI GIÁ CẢTHỊTRƯỜNG 114
3.1. Bổ sung về phương trình vi phân tuyến tính cấp một 114
3.2. Phát biểu mô hình cân bằng ñộng 115
3.3. Khảo sát tính ổn ñịnh ñộng của mức giá cân bằng 117
4. MÔ HÌNH TĂNG TRƯỞNG SOLOW 118
4.1. Bổ sung thêm về phương trình vi phân cấp một 118
4.2. Tiếp cậnñịnh tính giải phương trình vi phân phi tuyến cấp một 122
4.3. Phát biểu mô hình tăng trưởng Solow
4.4. Phân tích ñịnh tính trên biểu ñồ pha
4.5. Phân tích ñịnh lượng
126
127
129
5. MÔ HÌNH THỊTRƯỜNG VỚI KỲVỌNG GIÁðƯỢC DỰBÁO TRƯỚC 129
5.1. Bổ sung về phương trình vi phân tuyến tính cấp hai
với hệ số hằng
5.2. Phát biểu mô hình
5.3. Xác ñịnh ñường biến ñộng giá và ñiều kiện ổn ñịnh ñộng
129
133
134
6. MÔ HÌNH KINH TẾVĨMÔ VỀLẠM PHÁT VÀ THẤT NGHIỆP 139
6.1. Phát biểu mô hình
6.2. Khảo sát ñường biến ñộng lạm phát, giá cả và thất nghiệp
139
140
BÀI TẬP CHƯƠNG V 143
CHƯƠNG VI. ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN
TRONG PHÂN TÍCH CÂN BẰNG ðỘNG 147
1. MỘT SỐDẠNG PHƯƠNG TRÌNH SAI PHÂN 147
1.1. Khái niệm về phương trình sai phân 147
1.2. Phương trình sai phân tuyến tính cấp một 1481.3. Phương trình sai phân tuyến tính cấp hai
1.4. Khảo sát tính ổn ñịnh của nghiệm của các phương trình
sai phân tuyến tính cấp một và cấp hai
150
152
2. PHÂN TÍCH CÂN BẰNGðỘNG TRONG MỘT SỐMÔ HÌNH
KINH TẾ 154
2.1. Mô hình Cobweb cân bằng cung cầu 154
2.2. Mô hình thị trường có hàng tồn kho
2.3. Mô hình thị trường với giá trần
155
156
3. MÔ HÌNH THU NHẬP QUỐC DÂN VỚI NHÂN TỬTĂNG TỐC
SAMUELSON 159
3.1. Phát biểu mô hình 159
3.2. Khảo sát tính ổn ñịnh ñộng của mô hình 160
4. MÔ HÌNH KINH TẾVĨMÔ VỀLẠM PHÁT VÀ THẤT NGHIỆP
VỚI THỜI GIAN RỜI RẠC 163
4.1. Phát biểu mô hình 163
4.2. Phân tích các ñường biến ñộng của giá cả và lạm phát 164
5. ÁP DỤNG HỆPHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN VÀ SAI PHÂN TRONG
PHÂN TÍCH KINH TẾ 166
5.1. Hệ phương trình vi phân tuyến tính cấp một
5.2. Hệ phương trình sai phân tuyến tính cấp một
166
169
5.3. Mô hình cân ñối liên ngành ñộng
5.4. Mô hình tương tác lạm phát và thất nghiệp
5.5. Biểu ñồ pha hai biến và ứng dụng
171
176
179
BÀI TẬP CHƯƠNG VI 185
TÀI LIỆU THAM KHẢO 189
(6.63) Mô hình này tuân theo giả thiết: tác ñộng của dư thừa mức cung tiền tệ so với mức cầu tiền tệ (Ms > Md) sẽ làm tăng tốc ñộ lạm phát p và không có tác ñộng ñến mức giá cả P. Do ñó việc loại bỏ sự dư thừa trên trong thị trường tiền tệ sẽ làm cho tốc ñộ lạm phát ổn ñịnh, chứ không làm cho giá cả ổn ñịnh. Nếu chúng ta giả thiết thêm rằng mức cầu về tiền tệ tỉ lệ với tổng sản phẩm quốc dân thì tỉ lệ cầu – cung tiền tệ Md/Ms ñược viết như sau: d s s M aPQ M M µ = = , với a > 0. Lấy ñạo hàm theo t cả hai vế, chúng ta sẽ có: s s dM / dtd / dt da / dt dP / dt dQ / dt a P Q M µ = + + − µ = p + q – m, (6.64) y y’ = 0 x’ = 0 x + – O + – Hình VI.11d. Các ñng qu ño pha vi nút trung tâm E E y’ = 0 x’ = 0 x + – y O – + Hình VI.11c. Các ñng qu ño pha vi nút tiêu ñi m E E Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Các phương pháp toán kinh tế ..182 trong ñó p, q và m là các tốc ñộ lạm phát, tốc ñộ tăng trưởng (ngoại sinh) sản phẩm quốc dân và tốc ñộ mở rộng qui mô cung tiền tệ. Các phương trình (6.63) và (6.64) dẫn tới hệ phương trình sau: p h(1 ) (p q m) . ′ = − µ ′µ = + − µ (6.65) Do h > 0 nên p’ = 0 khi và chỉ khi 1 – µ = 0. Do µ > 0 nên µ’ = 0 khi và chỉ khi p + q – m = 0. Vậy các ñường ranh giới của p’ = 0 và µ’ = 0 là các ñường sau: 1 p m q. µ = = − (6.66) Theo (6.65) ta có: p h 0 ′∂ = − < ∂µ và 0. p ′∂µ = µ > ∂ (6.67) Trường hợp 1. Giả sử m = const. Do các ñường ranh giới là các ñường thẳng và dấu của các ñạo hàm riêng thu ñược như trong biểu thức (6.67) nên chúng ta có thể áp dụng các phân tích tương tự như trên hình VI.11d, với p’ ñóng vai trò của x’ và µ’ ñóng vai trò của y’. Do ñường ranh giới µ’ = 0 phân mặt phẳng thành hai phần trái và phải với các dấu – và +, còn ñường p’ = 0 phân mặt phẳng thành hai phần trên và dưới với các dấu – và +, nên chiều mũi tên trên các quỹ ñạo pha là ngược chiều kim ñồng hồ. Lúc này ñiểm E có tọa ñộ p = m – q và µ = 1 chính là ñiểm nút trung tâm. Trên hình VI.12a, ta thấy: khi thời gian thay ñổi các ñiểm (p, µ) sẽ chạy vòng quanh E, tức là ñiểm cân bằng E (tại ñó p’ = 0 và µ’ = 0) sẽ không bao giờ xảy ra trừ khi nền kinh tế có xuất phát ñiểm tại E. Trường hợp 2. Giả sử m = m(p’), với m’(p’) < 0 do p’ càng tăng thì nhà nước sẽ ñiều chỉnh ñể m giảm (ñây là quy tắc thông thường trong việc ñiều chỉnh mức cung tiền tệ). Lúc này, (6.65) trở thành: p h(1 ) [p q m(p )] . ′ = − µ ′ ′µ = + − µ (6.68) Do ñó, các ñường ranh giới sẽ là: p 0 1 0 p m(p ) q. ′ = ⇔ µ = ′ ′µ = ⇔ = − (6.69) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Các phương pháp toán kinh tế ..183 Theo (6.68) ta có: p h 0 ′∂ = − < ∂µ và 0. p ′∂µ = µ > ∂ (6.70) Từ phương trình thứ hai của (6.69), tức là trên ñường µ’ = 0, chúng ta có: dp dp m (p ) m (p )( h) 0. d d ′ ′ ′ ′ ′= = − > µ µ Theo ñịnh lí hàm ngược, trên ñường µ’ = 0 sẽ có dµ/dp > 0. Lúc này, với p’ ñóng vai trò của x’ (ñường ranh giới p’ = 0 chính là ñường thẳng nằm ngang µ = 1), với µ’ ñóng vai trò của y’, chúng ta có thể áp dụng các phân tích tương tự như trên hình VI.11c. Do ñường ranh giới µ’ = 0 phân mặt phẳng thành hai phần trái và phải với các dấu – và +, còn ñường p’ = 0 phân mặt phẳng thành hai phần trên và dưới với các dấu – và +, nên chiều mũi tên trên các quỹ ñạo pha là ngược chiều kim ñồng hồ. Lúc này ñiểm E có tọa ñộ p = m(0) – q (do p = m(p’) – q = m(0) –q khi p’ = 0) và µ = 1 chính là nút tiêu ñiểm. Trên hình VI.12b, ta thấy: khi thời gian thay ñổi các ñiểm (p, µ) sẽ chạy vòng quanh và cuốn vào ñiểm E, tức là ñiểm cân bằng E (tại ñó p’ = 0 và µ’ = 0) sẽ ñạt ñược sau một thời gian ñủ lớn. 1 p’ = 0 µ’= 0 E m – q – + – + Hình VI.12a µ’= 0 1 E m(0) – q – + – + Hình VI.12b p’= 0 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Các phương pháp toán kinh tế ..184 Chú ý. ðể phân tích ñịnh lượng mô hình (6.62), hệ (6.62) có thể ñược tuyến tính hóa bằng cách áp dụng khai triển Taylor cho tới vi phân toàn phần cấp một tại ñiểm cân bằng E( x, y ). Lúc ñó ta có hệ phương trình tương ñương sau ñây: x y x y x y x y x f (x, y)x f (x, y)y f (x, y)x f (x, y)y y g (x, y)x g (x, y)y g (x, y)x g (x, y)y. ′ − − = + ′ − − = + (6.71) Bằng cách phân tích nghiệm bù của hệ (6.71) nhận ñược thông qua giải hệ thuần nhất ( ) x y x y x,y f fx x 0 y g g y 0 ′ − = ′ (6.72) chúng ta có thể khảo sát ñược tính ổn ñịnh ñộng của nghiệm của hệ (6.62). Bài tập Chương VI Bài 1. Hãy tìm mức giá cân bằng liên thời và cho biết nó có ổn ñịnh ñộng không, nếu biết các hàm cung cầu trong mô hình Cobweb sau ñây: Qdt = 18 – 3Pt, Qst = –3 + 4Pt–1, Qdt = 19 – 6Pt, Qst = –5 + 6Pt–1. Bài 2. Xét mô hình thị trường ñược biểu diễn bởi hệ phương trình sai phân sau: dt st dt t st t t t 1 t 1 t 1 Q Q Q P ( , 0) Q P ( , > 0) P P (P P ) (0 < 1). ∗ ∗ ∗ ∗ − − − = = α − β α β > = −γ + δ γ δ = + η − η ≤ Trong mô hình trên: tP ∗ là kì vọng giá tại giai ñoạn t, phương trình thứ tư mô tả tính “thích nghi” của kì vọng giá. Phát biểu ý nghĩa kinh tế của phương trình thứ tư. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Các phương pháp toán kinh tế ..185 Hãy cho biết mô hình Cobweb (6.8) có phải là trường hợp riêng của mô hình trên hay không? Chứng tỏ rằng mô hình ñã cho có thể ñược biểu diễn bởi phương trình sai phân: ( ) ( )t 1 tP 1 / P / .+ − − η − ηδ β = η α + γ β Tìm ñường quỹ ñạo thời gian của giá cả và chứng minh rằng: nếu 1 – 2/η < –δ/β thì ñường biến ñộng giá cả có dạng dao ñộng tắt dần. Bài 3. Xét mô hình thị trường với hàng tồn kho: dt t st t t 1 t st dt dt st Q 21 2P Q 3 6P P P 0,3(Q Q ) Q Q . + = − = − + = − − = Hãy tìm quỹ ñạo thời gian của giá cả Pt và cho biết nó có dạng hội tụ hay không? Bài 4. Xét mô hình thị trường với hàng tồn kho: dt t st t 1 t st dt dt st Q P ( Q k P P (Q Q ) ( Q Q . + = α −β α β = = − σ − σ = víi , > 0) víi > 0) Hãy khảo sát sự biến ñộng của giá cả theo thời gian. Cần ñưa ra ñiều kiện nào cho tham số k ñể mô hình có ý nghĩa? Bài 5. Giả sử ñường pha (xem lại mục 2.3) có dạng chữ U ngược và cắt ñường phân giác của góc phần tư thứ nhất tại hai ñiểm phân biệt L (bên trái) và R (bên phải). Hãy cho biết: Trường hợp này có dẫn tới nhiều ñiểm cân bằng hay không? ðường quỹ ñạo thời gian yt có dạng như thế nào nếu giá trị ban ñầu y0 nằm giữa L và R? bên trái L? bên phải R? Có thể ñưa ra kết luận như thế nào về tính ổn ñịnh ñộng của các mức cân bằng tại L và tại R? Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Các phương pháp toán kinh tế ..186 Bài 6. Giá trị xoắn k (hoành ñộ của giao ñiểm giữa ñường giá Pt+1 = f(Pt) và ñường Pt+1 = ˆP ) cho phép tìm Pt+1 trong mô hình thị trường với giá trần như sau: Pt+1 = t t t ˆP (khi P k) P (khi P k). ≤ α + γ δ − >β β Hãy chứng minh rằng: ˆk P.α + γ β= − δ δ Bài 7. Xét mô hình tương tác với nhân tử tăng tốc Samuelson và hình VI.9. Hãy cho biết các cặp giá trị (α, γ) sau ñây thuộc vào vùng nào (từ 1C cho tới 4D) và mô tả ñịnh tính các quỹ ñạo thời gian tương ứng của mức thu nhập quốc dân Yt: α = 3,5; γ = 0,8; α = 0,2; γ = 0,9. Hãy tìm phương trình các ñường quỹ ñạo thời gian với các cặp giá trị (α, γ) trong các câu a) và câu b). Bài 8. Hãy khảo sát tiếp các trường hợp 2 và 3: ∆ = 0 và ∆ < 0 khi giải phương trình sai phân (6.29): t 2 t 1 t 1 hj (1 j)(1 k ) 1 j(1 h) j kmp p p 1 k 1 k 1 k+ + + + − + β − − β − + = + β + β + β . Từ ñó cho biết cần ñưa ra các ñiều kiện nào ñể mức tăng trưởng giá sẽ dần ổn ñịnh trong các trường hợp trên. Bài 9. Xét mô hình tương tác lạm phát – thất nghiệp với thời gian rời rạc sau ñây: t t tp T U h= α − −β + pi (với α, β > 0, 0 < h ≤ 1) t 1 t t tj(p )+pi − pi = − pi (với 0 < j ≤ 1) t 1 t tU U k(m p )+ − = − − (với k > 0). Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Các phương pháp toán kinh tế ..187 Tìm phương trình sai phân ñối với pt và phân tích tính ổn ñịnh của nghiệm. Cho h = j = 1. Tìm các ñiều kiện ñể phương trình ñặc trưng rơi vào các trường hợp 1, 2 và 3 (tương ứng với ∆ > 0, ∆ = 0 và ∆ < 0). Bài 10. Xét mô hình cân ñối liên ngành ñộng hai ngành hàng “trễ một giai ñoạn” (6.44), với: A = 1/10 4/10 3 /10 2/10 và a) dt = t t (12 /10) (12 /10) hoặc b) d(t) = t /10 t /10 e 2e . Tìm các ñường quỹ ñạo thời gian với các ñiều kiện ban ñầu sau ñây: x1,0 = 187/39, x2,t = 72/13 (áp dụng hệ phương trình sai phân), x1(0) = 53/6, x2(0) = 25/6 (áp dụng hệ phương trình vi phân). Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Các phương pháp toán kinh tế ..188 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Alpha C. Chiang, Fundamental methods of mathematical economics, McGraw–Hill Book Company, New York, 1984. 2. Alpha C. Chiang and Kevin Wainwright, Fundamental methods of mathematical economics, McGraw–Hill Book Company, New York, 2005. 3. Michael W. Klein, Mathematical methods for economics, Addison– Wesley Higher Education Group, 2002. 4. Hoàng ðình Tuấn, Lí thuyết mô hình toán kinh tế (dành cho sinh viên ngành toán kinh tế và toán tài chính), Nxb. Khoa học và Kĩ thuật, 2003. 5. Nguyễn Hải Thanh, Toán ứng dụng, Nxb. ðại học Sư phạm Hà Nội, 2005. 6. Nguyễn Hải Thanh, Tối ưu hóa, Nxb. Bách khoa, ðại học Bách khoa Hà Nội, 2006. 7. Nguyễn Hải Thanh, Một số vấn ñề về tính toán tối ưu trong lĩnh vực nông nghiệp, Tạp chí ứng dụng Toán học, Tập IV, Số 2, trang 33−50, 2006. 8. Nguyễn Quang Dong, Ngô Văn Thứ, Hoàng ðình Tuấn, Giáo trình mô hình toán kinh tế (dành cho sinh viên ngành kinh tế), Nxb. Giáo dục, 2002. 9. Tô Cẩm Tú, Một số phương pháp tối ưu hóa trong kinh tế, Nxb. Khoa học và Kĩ thuật, 1997.
File đính kèm:
- GT Các PP toán kinh tế- ĐH NN1[1].pdf