效用函数
U(x₁,x₂,...) 描述消费者从商品组合中获得的满足程度
效用函数 Utility Function
效用函数是消费者偏好关系的数值表示,将每个商品束映射为一个实数,使得消费者偏好较高的效用值。基数效用论认为效用可度量,序数效用论认为只需排序。
核心公式
• 效用函数:U = U(x₁, x₂, ..., xₙ)
• 边际效用:MUᵢ = ∂U/∂xᵢ
• 边际替代率:MRS₁₂ = MU₁/MU₂
• 柯布-道格拉斯效用:U = x₁ᵅ · x₂ᵝ
原文引用
一物的价值,不取决于该物所能带来的总效用,而取决于消费者从该物最后一单位所获得的效用增量。——卡尔·门格尔《国民经济学原理》
无差异曲线
同一曲线上所有商品组合提供相同效用水平
无差异曲线 Indifference Curve
无差异曲线是在(x₁, x₂)平面上效用水平相同的点的集合。其斜率的绝对值为边际替代率(MRS),反映消费者愿意用多少单位的x₂来交换一单位x₁。无差异曲线不相交、凸向原点、远离原点效用更高。
关键性质
• 凸性:MRS递减,反映边际效用递减规律
• 不相交:违反传递性公理
• 完备性:对任意两个商品束,消费者可比较偏好
• 完全替代品:无差异曲线为直线(MRS恒定)
• 完全互补品:无差异曲线为L形(里昂惕夫偏好)
预算约束
p₁x₁ + p₂x₂ = m,消费者在收入和价格限制下选择商品组合
预算约束 Budget Constraint
预算约束表示消费者在给定收入和价格下可负担的所有商品组合。预算线的斜率为-p₁/p₂,表示市场交换比率。收入增加使预算线外移,价格变化使其旋转。
核心表达
• 预算线方程:p₁x₁ + p₂x₂ = m
• 斜率:-p₁/p₂
• 预算集:{(x₁,x₂) | p₁x₁ + p₂x₂ ≤ m, x₁≥0, x₂≥0}
• 角点解:最优选择在坐标轴上(当无差异曲线非凸时)
最优选择
MRS = p₁/p₂ 时,无差异曲线与预算线相切,效用最大化
最优选择 Optimal Choice
消费者的最优选择是预算线上使效用最大化的商品组合。在内点解处,无差异曲线与预算线相切,即边际替代率等于价格比。这等价于最后一元花费在任何商品上的边际效用相等(等边际原则)。
求解方法
• 拉格朗日法:max U(x₁,x₂) s.t. p₁x₁+p₂x₂=m
• 一阶条件:MU₁/p₁ = MU₂/p₂(等边际原则)
• 马歇尔需求函数:xᵢ* = xᵢ(p₁,p₂,m)
• 斯卢茨基方程:∂xᵢ/∂pⱼ = ∂hᵢ/∂pⱼ - xⱼ·∂xᵢ/∂m
原文引用
Every choice involves a cost—what you give up to get it.——曼昆《经济学原理》