Имя материала: Математические методы в экономике

Автор: Замков Олег Олегович

13.7. применение аппарата теории игр для анализа проблем микроэкономики

Введенные понятия математической теории игр имеют прямое приложение для анализа проблем микроэкономики, в т.ч. для анализа рыночного равновесия как кооперативной игры многих лиц.

Представим себе экономику, в которой имеется два субъекта: Игрок 1 и Игрок 2, и два товара (блага):   и х2. (Естественно, число

игроков и товаров может быть большим, но в случае 2x2 все введенные понятия имеют наглядную интерпретацию.)

Каждый из игроков имеет свою функцию полезности, заданную на наборе товаров: АДдс,,*,), A,(x,,x2); предполагается, что эти функции непрерывны и монотонны по каждой из переменных и выпуклы. В начале игры в экономике имеется общее количество Хх первого товара и Х2 - второго товара. Предположим, что это начальное количество благ как-то распределено между игроками: 1-й Игрок обладает количеством Xі, первого товара иА1, - второго, 2-й Игрок - количествами X и Xі2 1-го и 2-го товаров соответственно, так что

хх+х=ххих2+х'-=х2:

Встают вопросы": могут ли игроки путем обмена имеющимися у них товарами улучшить свое положение, т.е. увеличить значение функций полезности А, и А2 по сравнению с начальными уровнями А,(Л1,,Л1,) и h2(XvX2); каковы свойства такого решения?

Для наглядного представления экономики с двумя игроками и двумя товарами традиционно используется так называемый ящик Эджворта (рис. 13.4). В ящике Эджворта длина горизонтальной оси, соответствующей первому товару, равна общему количеству этого товара Х{, длина вертикальной оси - общему количеству товара Хг Выделенное пространство является множеством всех возможных распределений имеющихся товаров между двумя игроками. Нижний левый угол считается началом координат для 1-го Игрока, верхний правый угол - началом координат для 2-го Игрока. На выделенном пространстве представлены также два множества кривых безразличия (линий уровня функций выигрыша), принадлежащих каждому из игроков. При этом точка начального распределения товаров имеет координаты (Х{,Х2) в системе отсчета 1-го Игрока (и, соответственно, (Х1Х,Х12) в системе отсчета 2-го Игрока).

 

Рассмотрим для начала проблему эффективного распределения товаров между игроками. Единственным требованием к распределению, которое мы можем предъявить на начальном этапе анализа, является требование Парето-оптимальности. Напомним, что распределение называется Парето-оптимальным, если положение ни одного из игроков нельзя улучшить, не ухудшая при этом положение его партнера.

Множество Парето-оптимальных распределений может быть наглядно представлено с помощью ящика Эджворта. В случае 2-х игроков Парето-оптимальное решение может быть найдено с помощью фиксации уровня полезности одного из игроков (скажем. Игрока 2) и поиска максимума функции полезности другого игрока.

В терминах ящика Эджворта это означает, что необходимо найти такую точку на фиксированной кривой безразличия Игрока 2, в которой Игрок 1 получает максимум своей функции полезности (рис.5). Очевидно, что такой точкой является точка, где кривые безразличия касаются друг друга, так как в противном случае Игрок 1 может, продвигаясь вдоль фиксированной линии уровня Игрока 2 внутрь, увеличить значение своей функции полезности (рис. 13.5). Это свойство можно доказать и математически: максимум функции полезности Игрока 1 при фиксированном уровне полезности Игрока 2 достигается в точке, в которой дифференциалы этих функций равны, т.е. в точке, где кривые безразличия имеют общую касательную.

Опираясь на этот факт, можно показать, что множество Парето-оптимальных распределений в ящике Эджворта будет множеством всех точек, в которых кривые безразличия Игрока 1 и Игрока 2 касаются друг друга (рис. 13.6). Множество Парето-оптимальных

Игрок 1

Игрок 2

распределений в пространстве товаров называется контрактным множеством, поскольку игрокам в общем случае имеет смысл договариваться между собой именно на этом наборе эффективных распределений (ср. с множеством Парето-оптимальных стратегий в кооперативных играх).

Рассмотрим теперь ситуацию, когда каждый игрок обладает некоторым начальным количеством каждого из товаров. Встает вопрос: может ли это начальное распределение быть улучшено путем обмена товарами между игроками? Исследуем эту проблему с помощью ящика Эджворта. Пусть (А1,, Л1,) - точка начального распределения товаров; проведем через эту точку кривые безразличия для Игрока 1 и Игрока 2 (рис. 13.7).

Игрок 1

Игрок 2

Если эти лис кривые не касаются друг друга (т.е. если начальное распределение не является Парето-онтимальным). то в своем пересечении они образуют область, двигаясь внутрь которой каждый из игроков может увеличивать значение обеих функций полезности. При этом, как легко показать, часть контрактного множества оказывается внутри области, образованной проведенными кривыми безразличия.

Как мы уже убедились, игрокам имеет смысл вести переговоры относительно распределений, находящихся на контрактном множестве, а с учетом начального распределения - относительно участка контрактного множества, заключенного между двумя кривыми безразличия. Эти кривые, фиксируя начальные уровни полезности для каждого из игроков, аналогичны точке угрозы в теории кооперативных игр (поэтому назовем их линиями угрозы), а выделяемый ими участок на контрактном множестве - переговорному множеству (в микроэкономике оно также называется переговорным множеством). Для того чтобы переместиться на переговорное множество, в случае рис. 13.7 Игрок 1 должен передать (продать) некоторое количество имеющегося у него товара 1 Игроку 2 в обмен на определенное количество товара 2, имеющегося у Игрока 2.

Линии угрозы в данном случае означают, что за их пределами (т.е. ниже и левее исходной кривой безразличия для Игрока 1 и выше и правее кривой безразличия для Игрока 2) какому-либо из игроков становится незачем вести переговоры - ему лучше (или, по крайней мере, не хуже) оставаться в ситуации начального распределения. Точка Нэша, соответствующая максимуму произведения приращений полезностей игроков по сравнению с начальной ситуацией, будет находиться внутри переговорного множества.

В результате проведенного анализа можно сделать вывод, что игроки могут улучшить свое первоначальное положение, обмениваясь товарами, и Игроку I выгодно уступить Игроку 2 некоторое количество товара 1 в обмен на товар 2.

Рассмотрим в заключение решение сформулированной в разделе 3 задачи о дуополии. В этой задаче, как было сказано, две фирмы сталкиваются с проблемой удовлетворения спроса на некоторый товар. Объем спроса зависит от уровня назначаемых цен и описывается функцией d(p) (ей соответствует нисходящая линия на рис. 13.8). Объем предложения товара каждой из фирм также зависит от уровня цен и в микроэкономике описывается функциями предложения s,(p), s2(p); эти функции определяются уровнем предельных издержек каждой из фирм. Предположим для простоты, что Фирма 1 и Фирма 2 имеют одинаковые функции предложения sl{p)=s2{p) (рис. 13.8).

 

Поиск решения в задаче о дуополии (т.е. определение уровня цен и объемов предложения каждой из фирм) базируется на принципах, общих для решения задач теории игр: каждая из сторон располагает информацией о себе и своем партнере (в данном случае - о функциях предложения каждой из фирм), об условиях игры (в данном случае - о функции спроса) и действует, исходя из предположения, что ее партнер располагает такой же информацией и действует рационально (т.е. стремится максимизировать свой доход).

Если Фирма 1 назначит цену на предлагаемый ею товар />,, а Фирма 2 примет эту цену, то Фирма 1 сможет продать объем товара, равный

>-,(/»,) = d(ps) - s2(pt).

Функция rt(p) называется остаточной функцией спроса, с которой сталкивается Фирма 1 (рис. 13.8). Поскольку величина описывает объем спроса, приходящийся только на продукцию Фирмы 1, то она получит максимум дохода, полностью удовлетворив этот спрос, т.е. при условии, что

*,(/>,) = фхУ

В итоге Фирма 1, опираясь на имеющуюся у нее информацию, решает задачу поиска равновесного уровня цен р , при которых

s,(/0 = d<J>l - s2(p'). Аналогичную задачу поиска равновесных цен решает Фирма 2:

s2(p') = d{p') - 5,0?*).

Учитывая, что sx(p)=s2(p), мы получим, что в ситуации равновесия а доход каждой из фирм будет равен

 

Таким образом, в задаче о дуополии фирмы должны найти такой уровень цен р', при котором они смогут полностью удовлетворить спрос на продукцию d(p'), распределив между собой производство этой продукции поровну и получив при этом одинаковый доход. Уровень равновесных цен и объем предложения каждой из фирм определяют в данной задаче ситуацию равновесия по Нэшу (рис. 13.8).

В итоге, как мы видим, проблемы рыночного взаимодействия близки к проблемам теории игр и могут быть эффективно описаны и исследованы в ее терминах.

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 |