次优和非最优的一般分析方法的创新.pdf
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1、次优和非最优的一般分析方法的创新Last revision on 21 December 2020次优和非最优的一般分析:方法的创新(黄泽先 曾令华湖南大学金融学院)A general analysis on the second and non-Pareto optimality:innovation of method摘要:本文运用理性预期思想和随机等价方法开拓性地研究了资源配置的效率,包括帕累托最优(无约束帕累托最优和有约束帕累托最优)和非帕累托最优;基本结论是,一个资源配置中所有商品价格波动的总方差等于零等价于在二阶条件具备下其处于帕累托最优状态,也等价于资源配置满足无约束条件下的帕累
2、托最优条件或有约束条件下的帕累托次优条件;而总方差大于零等价于资源配置处于非帕累托最优状态;总方差与资源配置中期望价格的比值越小,则这个配置的效率越高,反之,则越低;最后,设计了一个“信息逐步披露的预期帕累托改进”模型讨论了非帕累托最优配置的改进途径及其政策含义。关键词:最优条件次优条件最优配置非最优配置帕累托改进政策含义Abstract:Abstract:This paper developmentally researches on the efficiency of resourceallocation by means of rational expectation theory an
3、d random equivalence method,the problems of which involves Pareto optimality,including unbound Paretooptimality and bound Pareto optimality,and Non-Pareto optimality;Its basicconclusions concern with that the aggregate variance of price fluctuation of theoverall goods in the resource allocation is e
4、quivalent to its achieving at Paretooptimality,and is also equivalent to that the resource allocation satisfies Paretooptimality conditions under unbound conditions or Paretos second optimalityconditions under bound conditions;More than zero of the aggregate variance isequivalent to that the resourc
5、e is in non-Pareto optimality status;smaller is the ratio ofthe aggregate variance to the expectation price of the resource,lower is the efficiencyof the resource allocation,vice versa;finally,this article works out a model of“expected improving based on gradual exposure to information”,and discusse
6、s theroad of Pareto improvement and the policy implication.Key words:Key words:Optimal condition;Second optimal condition;Optimal allocation;Non-optimal allocation;Pareto improv;Policy implication作者简介曾令华,湖南大学金融学院教授、博士生导师;黄泽先,湖南大学金融学院博士生;通信地址:湖南大学金融学院博士生信箱联系人:黄泽先E-mail:次优和非最优的一般分析:方法的创新摘要:本文运用理性预期思想和
7、随机等价方法开拓性地研究了资源配置的效率,包括帕累托最优(无约束帕累托最优和有约束帕累托最优)和非帕累托最优;基本结论是,一个资源配置中所有商品价格波动的总方差等于零等价于在二阶条件具备下其处于帕累托最优状态,也等价于资源配置满足无约束条件下的帕累托最优条件或有约束条件下的帕累托次优条件;而总方差大于零等价于资源配置处于非帕累托最优状态;总方差与资源配置中期望价格的比值越小,则这个配置的效率越高,反之,则越低;最后,设计了一个“信息逐步披露的预期帕累托改进”模型讨论了非帕累托最优配置的改进途径及其政策含义。关键词:最优条件次优条件最优配置非最优配置帕累托改进政策含义一、问题的提出和研究的基本框
8、架有关概念参见:本杰明.M.弗里德曼等.货币经济学(第卷).陈雨露等译.第一版.北京:经济科学出版有关概念参见:黄有光.福利经济学.周建明等译.第一版.北京:中国友谊出版社.1991,:168社.2002,西方学者论证了在无约束(信息不完全、垄断、外部性、公共产品和政府干预不存在)条件下,资源配置达到帕累托最优必须具备三个条件,如图 1;R.Lipsy 和 K.Lancaster(1956-1957)的次优的一般理论研究了在一个约束条件下实现帕累托最优必须满足的条件,即次优条件;而且对非帕累托最优状态作出了断言:某些最优条件得到满足而另外一些条件没有得到满足的各种状态之间是不能先验地进行评价的
9、;因此,至少有两个问题值得进一步探讨,一是多个约束条件(其雅可比行列式不为零)下资源实现帕累托最优的次优条件是什么二是如果两个资源配置都不能实现帕累托最优,那么,如何判断哪一个资源配置的效率更高本文从这两个问题切入,基本的研究框架如图 1中虚线内的内容。首先,本文运用一些新的方法和思想对这些问题进行开拓性的研究,一是用随机方法(有别于传统的确定性方法)对资源配置状态(非最优或最优状态)进行了整体等价性描述,这有利于运用数学期望和方差理论对这两个问题有效而系统地描述和解决;二是引入理性预期思想,其主要目的是为非帕累托最优配置找出一个合理的参照状态即预期帕累托最优状态,以判定前者效率的参见:约翰.
10、伊特韦尔.新帕尔格雷夫经济学大辞典(第四卷).第一版.北京:经济科学出版社.1996,:302高低;三是引入了组合商品的概念,其主要目的是降低用模型描述次优条件的难度。其次,本文的第一个结论是,如果一个资源配置能达到帕累托最优,则其所有商品价格波动的总方差必定为零;反之,总方差为零,则资源配置必定是帕累托最优的;第二个结论与第一个结论是等价的,即在无约束条件下,资源配置实现帕累托最优必定满足帕累托最优条件;在有约束条件下,资源配置实现帕累托最优必定满足次优条件,即任何两个消费者对组合商品的边际效用相等;而且,在满足二阶条件的情形下,这个结论的逆命题也成立;第三个结论是,如果资源配置不能实现帕累
11、托最优,则其所有商品价格波动的总方差必定大于零;反之,总方差大于零,则资源配置必定是非帕累托最优的;而且,总方差越大,资源配置的效率越低,总方差越小,资源配置的效率越高;最后,一些论证过程和对策建议也颇有吸引力,如本文简明地给出了科斯第一定理的数学证明;再如本文的结论表明在理性人和市场不完全的情况下,提倡集体主义和利他主义可以提高整个资源配置的效率,甚至可以达到帕累托最优配置,这意味着我国提倡的马克思主义指导思想在本质上并不必然与市场经济相冲突。二、帕累托最优配置必定满足帕累托最优或次优条件;在二阶条件具备下,满足帕累托最优或次优条件的配置必定实现帕累托最优帕累托最优状态是指再也不能实施帕累托
12、改进的资源配置状态,或者说,所有人同时(非依次)获得了最大满足或效用(在不耗费成本的情况下谁也不愿意、也不能再改变现状)的一种状态,从另一视角来看,此时意味着资源配置处于一种稳定状态,而随机过程的稳定可以用方差是否等于零来进行判定;我们首先用边际方法来描述资源配置的最优性,在下一部分再用随机方法来描述资源配置的最优性。(一)无约束条件下的帕累托最优条件在无约束的条件下,帕累托最优必须满足三个必要条件:即交换的帕累托最优条件,即任何两个消费者对任意两种商品的边际替代率相等;生产的帕累托最优条件,任何两个生产者对任意两种生产要素的边际技术替代率相等;生产和交换的帕累托最优条件,即任一生产者的任何两
13、种产品边际转换率等于任一消费者的这两种产品的边际替代率,我们以交换的帕累托最优条件(下同)为例加以说明。1、帕累托最优条件假定整个经济中有M个消费者,K种商品,效用函数为iiUiUi(X1i,X2,XK);Wi为第i个消费者拥有的初始财富量,其中i 1,2,M;消费者在购买第l种商品时的价格为Pl,则根据帕累托最优定义,其一阶条件(必要条件)为:dUi dUj 0,(i,j 1,2,M)(2-1-1)二阶条件(充分条件)为:d2Ui 0,(i 1,2,M)(2-1-2)如何求一阶条件,实际上就是求下列问题的解:iimaxUi(X1i,X2,XK)iiii (2-1-P1X1 P2X2 PKXK
14、Ws.t.i 1,2,M3)运用拉格朗日法可得:dXkUiUiij/P/P MRS (2-1-4)ii MRSjlkiiXlXkXlXkjXlXkdXl上式中,i,j 1,2,M,且i j;l,k 1,2,K,且l k。这意味着当资源配置达到帕累托最优时,任何两个消费者对任何两种商品的边际替代率是相等的,或者说同一商品给不同消费者带来的边际效用之比相等;更深的含义是,每种商品的价格都准确地传递了消费者对该商品的效用达到了最大这一信息,这启迪了我们用价格变动来描述效用变动即效率,而在下面将看到,在有约束条件下,这个命题却不一定成立。2、帕累托最优条件的矩阵表示法帕累托最优条件也可用矩阵更直观地表
15、示出来,如(2-1-5)式所示:P1P11 P15)P2 PKP2 PK(2-1-P2 PK我们构造一个M K的矩阵,第l(l 1,2,K)列元素表示每个消费者购买第l种商品的边际效用;第i(i 1,2,M)行表示第i个消费者购买每一种商品的边际效用,显见任何两个消费者对任何两种商品的边际效用是相等的,因而,M K矩阵表示了帕累托交换最优条件;边际效用不方便测度,但在消费者均衡的条件下,则(2-1-4)式满足,因而,可以通过式(2-1-4)将表示成式(2-1-5)的中间一项,为方便起见,我们更进一步令影子价格1,则可以得出式(2-1-5)的最后一项矩阵。(二)有约束条件下的帕累托次优条件1、帕
16、累托次优条件的传统表示法在有约束条件(如外部性、公共产品、垄断、信息不完全和政府干预)下,每种商品的价格变动可能与其他商品的价格变动相关,即存在v个消费者i序列ii,XK)0,其中独立决策进行交易的线性无关的约束条件ih(X1i,X2i 1,2,M,h 1,2,v,且v M,Jv(1,2,)/(Xli1,Xli2,Xliv)0,其中Jv为阶雅可比行列式,1 l1,l2,lv K,且l1,l2,lv互不相等;另一方面,由于交易成本、不自主交易和信息不对称的存在,使经济体系中同一种商品的交易价格不同,如第1,2,M个消费者购买第l种商品的价格可能分别为P1l,P2l,PMl;因此,帕累托次优条件与
17、最优条件就会不同,我们仍然以纯交换经济的情况来进行说明。有约束条件下帕累托最优的一阶条件可描述为:dUi dUj 0,(i,j 1,2,M)(2-2-1)二阶条件(充分条件)为:d2Ui 0,(i 1,2,M)(2-2-2)如何求一阶条件,实际上就是求下列问题的解:iiii,XK)Wi(Pi1X1i Pi2X2 PiKXK)为消费者i上式中,可设1(X1i,X2的收入约束,运用拉格朗日法可得一阶条件为:iiLiUiih(X1i,X2,XK)h0,(h1,2,H;l 1,2,K,i 1,2,M)h1hXliXliXli(2-2-3)一般而言,此时的边际条件是相当复杂的,我们考虑一种特殊情况,当整
18、个资源配置只受到不完全市场(如信息不完备的条件下)下的收入约束(各商品之iiii PiKXKWi,而h(X1i,X2,XK)0,其中间不相关)时,即Pi1X1i Pi2X2h 2,3,v,则此时(2-2-3)可表示为:UiPil,(l 1,2,K,i 1,2,M)(2-2-4)iXl如果现实中每个消费者交易同一种商品的信息共享是需要很高成本的,那么,(2-2-4)式就是商品不相关情况下帕累托最优的次优条件;然而,现实中这种交易信息的共享成本并不很高,在可以忽略信息共享的成本时,那么,式(2-2-4)还可以进行帕累托改进,即通过资源组合保持边际效用较低者效用不变,而将资源转移到边际效用较高者处,
19、是一种帕累托改进;只有当所有消费者对同一种商品的边际效用都相等时,这种改进才不可取,即达到帕累托最优,故有(令影子价格为零):P1l P2l PMl,令il表示消费者i对商品l的交易量占所有消费者对商品l的总交易量的比重,则:上式中Pl商品l的平均交易价格,所以,此时的最优条件为:U1U2UM Pl (2-2-12MXlXlXl5)2、组合交易下的帕累托次优条件我们引入“消费者的组合交易效应”来简化模型,消费者的组合交易是指消费者在交易商品时并非序列地独立对商品进行一个接一个地交易,而是将所有要进行交易的商品组合起来一次性交易,对理性的消费者而言,独立交易和组合交易的结果应是一致的;一个消费者
20、一次性交易完所要交易的组合商品iiXi X1i X2 XK,则可以认定该消费者在交易之前已经对影响组合商品交易的所有可控因素都进行了充分的考虑,也就是说消费者已经将所有影响组合商品交易的可控因素都反映到其交易商品的种类及其价格和成交量这些结果上来,这意味着我们的模型中没有必要反映这些因素而只要反映组合商品的种类、价格和数量以及一些不可控因素;反之,如果一个消费者序列地独立交易一个或部分商品,此时,这一商品之外的其它影响本次交易的因素必须进入模型,显见,前者的模型描述要比后者的模型描述简单得多;同时,一般而言能ii XK够影响Xi X1i X2的不可控约束为收入约束条件,在此假定之下,帕累托次优
21、条件的的一阶条件和二阶条件分别为:dUi dUj 0,(i,j 1,2,M)和d2Ui 0,(i 1,2,M)一阶条件就是下述规划问题的解:maxUi(Xi)iiih(X1i,X2,XK),h 1,2,v1(2-2-s.t.PiXiWi,i 1,2,M6)ii XK上式中,Xi X1i X2,Pi、Wi(i 1,2,M)分别为消费者i进行商品交易时的平均价格和初始财富量,我们注意到,iiih(X1i,X2,XK)/Xi 0,而一般而言在(2-2-3)中iiih(X1i,X2,XK)/Xli 0,运用拉格朗日法并令影子价格为 1 可得:dUi(Xi)idUj(Xj)j/P/P,(i,j 1,2,
22、M,且i j)(2-2-ijdXdX7)当交易信息不能充分共享时,上式为帕累托次优条件,即任何两个消费者对其交易的组合商品的边际效用与组合商品的价格之比是相等的,而当信息充分共享时,必有每个消费者对组合商品的边际效用相等,故有P1 P2 PM,令i表示消费者i所交易的商品量占商品总交易量的比重,则:上式中,P为所有交易商品的平均价格,所以此时帕累托的次优条件为:U1U2UM P (2-2-X1X2XM8)我们现在分析它的具体表现形式,由于:设uil(i 1,2,M;l 1,2,K)为消费者i在交易商品l时的交易量占消费者i总交易量的比重,即uil Xli/Xi Xli uilXi dXli/d
23、Xi uil,则:同时,所有交易商品的平均价格P i1i(i1Pi1i2Pi2iKPiK)dUiUiUiUi故有:ii1i2iKiidXX1iX2XKiM(i1ii1Pi1i1ii2Pi2i1iiMPiM)(2-2-9)即:(2iMiMiM-2-10)(2-2-10)表明(Ui/Xlii1iPil)未必为零,这意味着每种商品的平均价格未必传递了消费者相应的效用达到最大的信息;又:iMiil(Xli/Xi)(Xi/X)(Xli/Xl)(Xl/X)lil(2-2-11)如果各商品不相关(惟有收入约束),则由式(2-2-5)、(2-2-8)及(2-2-11)可、iK即1、2、K的秩为K 1,那么得:
24、iil,ill;则i1、i2、UiUiUiiMiMiMP、P、iK-1PiK-1必线性无关,故:i1 i1i2 i2iiii1i1i1X1X2XK-1i将上式代入(2-2-10),得Ui/XKi1iKPiK,从而可以得出:iMUiiMii1ilPilPl,(i1,2,M;l 1,2,K)(2-2-Xl12)(2-2-12)式意味着,各商品价格波动不相关时,每个消费者关于任意两种商品的边际效用之比等于他们交易的这两种商品的平均价格之比;又当同一种商品的价格是惟一时,式(2-2-12)和式(2-1-4)等价,故(2-2-12)是(2-1-4)的推广形式。总之,如果资源配置满足帕累托最优或次优条件且
25、在二阶条件具备下,则其必定实现了帕累托最优;反之,如果资源配置实现了帕累托最优,则其必定满足帕累托最优或次优条件。三、不满足帕累托最优条件或帕累托次优条件的资源配置效率也可以比较(一)非帕累托最优状态的随机等价法考虑用矩阵P将各消费者关于每种商品的最终成交价格表示出来:P11P21P PM11-1)P12P22PM 2P1KP2K(3-PMK在这里我们将矩阵中第l(l 1,2,K)列的元素看成是第l个价格随机变量l的不同的观测值Pil(i 1,2,M),而第i个消费者关于其第l种商品的交易量占第l种商品总交易量的比重il可看成Pil出现的概率,显见,1l2lMl1(l 1,2,K),这种描述方
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