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蒋殿春《高级微观经济学》课后习题详解(第1章 生产技术)

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1.两种产品x 和y 唯一需要的要素投入是劳动L 。

一单位x 产品需要的劳动投入量是8,一单位y 产品需要的劳动投入量是1。

假设可投入的劳动量总共为48。

(1)写出生产可能集Z 的代数表达式; (2)写出生产(隐)函数; (3)在(),x y 平面上标示生产边界。

解:(1)由题意可知,总量为48,劳动L 是两种产品唯一需要的要素投入,所以有:848x y +≤ 因此,生产可能集Z 的代数表达式为(){},,848Z x y L x y L =+≤≤。

(2)一单位x 产品需要的劳动投入量是8,一单位y 产品需要的劳动投入量是1,所以生产(隐)函数为8x y L +=。

(3)由(1)可得,生产可能集Z 为(){},,848Z x y L x y L =+≤≤,如图1-1所示。

图1-12.试画出Leontief 生产函数()}{1,21221min ,f x x x x ββ=的等产量线。

解:由Leontief 生产函数()}{1,21221min ,f x x x x ββ=表达式可知,当1221x x ββ=时,2121x x ββ=,由此可得到其等产量线如图1-2所示。

图1-23.对Cobb-Douglas 生产函数()1,212f x x Ax x αβ=()0,,0A αβ>>(1)证明11MP y x α=,22MP y x β=。

(2)求技术替代率12TRS 。

(3)当y 或21x x 变化时,12TRS 如何随之变化? (4)画出等产量曲线。

解:(1)已知生产函数()1,212f x x Ax x αβ=,即12y Ax x αβ=,所以有: ()11112121,MP f x x Ax x y x αβαα-'=== ()12212122,MP f x x Ax x y x αβββ-'===即得证。

(2)在(1)中已经证明11MP y x α=,22MP y x β=,因此,技术替代率为:11212221MP y x x TRS MP y x x ααββ=-=-=-在Cobb-Douglas 生产函数中1αβ+=,整理得()21211x TRS x αα=--。

(3)由(2)可知,()21211x TRS x αα=--,技术替代率12TRS 与y 无关,不随y 的变化而变化;而21x x 变化时,技术替代率12TRS 随之等比例变化。

(4)已知Cobb-Douglas 生产函数()1,212f x x Ax x αβ=的技术替代率()21211x TRS x αα=--,12TRS 就是相应点处等产量曲线切线的斜率。

它的等产量线如图1-3所示。

图1-34.对CES 生产函数()11122y A x x αααδδ=+,121δδ+=,0A >(1)证明边际产出()1i i i MP A y x ααδ-=。

(2)求技术替代率12TRS 。

(3)当y 或21x x 变化时,12TRS 如何随之变化? (4)证明技术替代弹性)11σα=-。

解:(1)()11111112211AMP y x x x αααδδαδα--'==⨯+⨯ ()()()()()1111111211111121111A x x x A A x x x A y x αααααααααααααδδδδδδδ-----=+⎡⎤=+⎣⎦=同理可证()12122MP y A y x ααδ-'==,因此可得边际产出为[]1i i i MP A y x ααδ-=。

(2)由(1)得,[]1i i i MP A y x ααδ-=。

所以,技术替代率111212221MP x TRS MP x αδδ-⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭。

(3)已知技术替代率111212221MP x TRS MP x αδδ-⎛⎫=-=- ⎪⎝⎭,所以,当y 变化时,12TRS 保持不变;当21x x 变化时,12TRS 随之等比例变动。

(4)假设21z x x =,则11122TRS z αδδ-=-,那么:()()11212121212112d d d d 111TRS TRS TRS z TRS z z z z z αασδδαδδα----⎛⎫== ⎪⎝⎭⎛⎫⎡⎤=--- ⎪⎣⎦⎝⎭=-即得证。

5.证明:CES 生产函数在1α=时变为线性函数,在0α→时变为Cobb-Douglas 函数,在α→-∞时变为Leontief 生产函数。

证明:CES 生产函数为()11122y A x x αααδδ=+(1)当1α=时,()1122y A x x δδ=+,即为线性函数。

(2)当0α→时,化简得,()11122y x x Aαααδδ=+,两边同时取对数得: ()1122ln ln x x y A ααδδα+= 运用洛必达法则求极限:()112200111222112211221212ln lim ln lim ln ln ln ln ln a bx x yA x x x x x x x x x x ααααααααδδαδδδδδδδδ→→+=+=++=+= 其中,112a δδδ=+,212b δδδ=+。

所以12a by Ax x =,即为Cobb-Douglas 函数。

(3)当α→-∞时,同(2)中得:1112221122ln ln lim ln x x x x y A x x αααααδδδδ→-∞+=+ 当12x x =时,12lim lnln ln yx x Aα→-∞==,即12y Ax Ax ==。

当12x x ≠时,先假设12x x >,则()121x x α>,那么:()()112122111222211221122ln ln ln ln lim ln ln x x x x x x x x y x A x x x x ααααδδδδδδδδ→-∞++===++ 同理,假设12x x <,则11122211122ln ln lim ln ln x x x x y x A x x αααααδδδδ→-∞+==+。

因此,当α→-∞时,生产函数为}{12min ,y Ax Ax =,即为Leontief 生产函数。

6.(1)试证明欧拉定理:对任何k 次(0k ≥)齐次生产函数()f x ,总有()i iif kf x x x ∂=∂∑(2)用生产函数()1,212f x x Ax x αβ=()0,,0A αβ>>验证欧拉定理。

证明:(1)对于k 次齐次生产函数,0t ∀≥,()()k f tx t f x =,等式两边同时对t 求微分,得()()()1k i ii f tx kt f x x tx -∂≡∂∑。

当1t =时,可以得到()x i iifkf x x ∂=∂∑。

(2)生产函数()1,212f x x Ax x αβ=()0,,0A αβ>>是αβ+次齐次函数,()1,21121,f x x A x x x αβα-∂=∂,()1,21122f x x A x x x ββ-∂=∂所以,()()()1,21,2121212121,2f x x f x x x x A x x A x x Ax x x x αβαβαβαβαβ∂∂+=+=+∂∂,即欧拉定理得证。

7.下列生产函数的规模收益状况如何? (1)线性函数:()1,212f x x ax bx =+,,0a b >; (2)Leontief 生产函数;(3)Cobb-Douglas 生产函数; (4)CES 生产函数。

解:(1)线性生产函数()1,212f x x ax bx =+,()()121212f tx tx atx btx t ax bx =+=+,,产量随要素投入变动同比例变化,规模收益是不变的。

(2)Leontief 生产函数也是产量随要素投入变动同比例变化,规模收益是不变的。

(3)Cobb-Douglas 生产函数()1,212f x x Ax x αβ=()0,,0A αβ>>,当1αβ+=时,是规模收益不变的;当1αβ+>时,规模收益是递增的;当1αβ+<时,规模收益是递减的。

(4)同理,CES 生产函数()11122y A x x αααδδ=+,产量随要素投入变动同比例变化,规模收益是不变的。

8.证明:(1)对于二元生产函数()12f x x ,,替代弹性可以表示为()()12112212221212121222112f f x f x f x x f f f f f f f σ+=--(2)如果生产函数()12f x x ,是一次齐次函数,则有()()()()()121212x x x x x f f f f σ=证明:(1)对于二元生产函数()1,2f x x ,替代弹性其为()2112121221d d x x TRS TRS x x σ=⋅。

令21z x x =,则()()()121121212121221d d d d x x TRS TRS TRS TRS x x z z σ-⎡⎤==⎢⎥⎣⎦将21x zx =代入生产函数,()11y f x zx =, 令()1x g z =,()1d d x g z z'=,对z 求导得,()()()()11220f x x g z f g x zg z ''++=⎡⎤⎣⎦, 解得,()11212d d x x fg z z f zf '==-+。

由于()()()()1122,,f g z zg z TRS f g z zg z ⎡⎤⎣⎦=-⎡⎤⎣⎦,所以:()()()()()()121222111212221222121211222112222112221112122212d d 1f f g f g zg f f g f g zg TRS zf f f f fg f f zf f f f g f x f f f f f f f f f zf ''''++-++⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦='-++-=⎡⎤+-⎣⎦=+将21z x x =代入上式,()()22211222111212122211221d d x f f f f f f f TRS zf x f x f ⎡⎤+-⎣⎦=+从而得,()()12112212221212121222112f f x f x f x x f f f f f f f σ+=--。

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