- •Министерство образования и науки рф
- •Национальный исследовательский
- •Томский государственный университет
- •В.И. Рюмкин
- •Матрицы и векторы в экономике
- •1. Матрицы
- •1.1. Определения
- •1.2. Операции над матрицами
- •1.4. Числовые функции от матриц
- •1.5. Задачи
- •1.3. Квадратичная форма матрицы. Определенность матрицы
- •2. Определители
- •2.1. Понятие определителя и его свойства
- •2.2. Алгебраическое дополнение и минор элемента матрицы. Разложение определителей по строке и столбцу
- •2.3. Задачи
- •3. Ранг матрицы
- •3.1. Основные понятия и примеры
- •3.2. Понятия линейной независимости строк и столбцов матрицы. Базис в системе строк (столбцов) матрицы
- •3.3. Методы поиска ранга матрицы
- •3.3.1. Метод окаймляющих миноров
- •3.3.2. Метод элементарных преобразований
- •3.4. Задачи
- •4. Обратная матрица
- •4.1. Основные сведения
- •4.2. Методы поиска обратной матрицы
- •4.2.1. Метод союзной матрицы
- •4.2.2. Метод элементарных преобразований
- •4.3. Задачи
- •5. Векторы
- •5.1. Операции над векторами
- •5.1.1. Алгебраические операции над векторами
- •5.2. Линейная независимость и базис векторов
- •5.3. Геометрическая интерпретация векторов
- •5.3.1. Одномерные, двумерные и трехмерные пространства
- •5.3.2. Многомерные пространства
- •5.4. Задачи
- •6. Линейные преобразования
- •6.1. Основные сведения
- •6.2. Преобразование базиса
- •6.3. Характеристические числа и векторы
- •6.4. Задачи
- •7. Применение векторов и матриц в экономике
- •7.1. Балансовая модель Леонтьева
- •7.2. Модель равновесных цен
- •7.3. Модель международной торговли (модель обмена)
- •7.4. Задачи
- •Литература
- •Оглавление
7.2. Модель равновесных цен
Модель равновесных
цен является двойственной по отношению
к модели Леонтьева балансовой моделью.
Рассмотрим, как и разделе 7.1, экономику
из n
отраслей. Пусть S
– структурная матрица,
вектор
валового выпуска. Обозначим через
вектор цен, i-я
компонента которого равна цене единицы
продукции i-й
отрасли. Для того чтобы выпустить единицу
продукции в j-й
отрасли, на закупку продукции других
отраслей необходимо затратить сумму,
равную
Следовательно,
для обеспечения выпуска продукции в
объеме
требуются затраты
Оставшаяся часть дохода
отрасли называется добавленной
стоимостью
и расходуется на зарплату, налоги,
инвестиции. Таким образом, имеет место
равенство
Разделив это равенство на , получаем
где
норма
добавленной стоимости
(величина добавленной стоимости на
единицу выпускаемой продукции).
Полученные равенства удобно записывать в матричном виде:
где
вектор
норм добавленной стоимости.
Модель равновесных цен позволяет, зная величины норм добавленной стоимости, прогнозировать цены на продукцию отраслей. Она также позволяет прогнозировать изменение цен и инфляцию, являющиеся следствием изменения цены в некоторых из отраслей.
Пример 7.2.
Пусть экономика состоит из трех отраслей,
причем вектор
норм добавленной стоимости известен:
,
а структурная
матрица та же, что и в предыдущем примере:
.
Требуется определить равновесные цены.
Решение. Воспользуемся, как и в модели Леонтьева, формулой
(7.6)
где
транспонированная
матрица полных затрат. После необходимых
вычислений имеем
,
откуда
.
Предположим
теперь, что в первой отрасли произойдет
увеличение нормы добавленной стоимости
на 2. Определим равновесные цены при
этом условии. Так как в новой ситуации
,
то, согласно (7.6), получим
.
Таким
образом, продукция первой отрасли
подорожает на
,
второй – на 6,02%, третьей – на 7,52%.
Зная объемы выпуска, нетрудно также подсчитать вызванную этим повышением цен инфляцию.
7.3. Модель международной торговли (модель обмена)
Модель международной торговли (модель обмена) предназначена для ответа на следующий вопрос: какими должны быть соотношения между государственными бюджетами стран, торгующих между собой, чтобы торговля была взаимовыгодной, т.е. не было значительного дефицита торгового баланса для каждой из стран-участниц.
Проблема достаточно важна, так как дефицит в торговле между странами порождает такие явления, как лицензии, квоты, таможенные пошлины и даже торговые войны.
Рассмотрим
ситуацию
стран
–
участниц торговли с государственными
бюджетами
соответственно. Будем считать, что весь
госбюджет каждой страны тратится на
закупки товаров либо внутри страны,
либо на импорт из других стран.
Введем в рассмотрение структурную матрицу торговли:
,
где
часть
госбюджета, которую j-я
страна тратит на покупку товаров i-й
страны. Сумма элементов матрицы S
в каждом столбце должна быть равна
единице.
После
подведения итогов за некоторый период
страна
получит выручку
.
Для того чтобы торговля была
сбалансированной, необходимо потребовать
бездефицитность торговли для каждой
страны:
(7.7)
На самом деле все неравенства в (7.7) должны выполняться как точные равенства. Это следует из теоремы:
Теорема об условиях бездефицитной торговли [1]. Условием бездефицитной торговли являются равенства
(7.8)
В матричной форме соотношение (7.8) выглядит следующим образом:
, (7.9)
что является частным случаем уравнения
. (7.10)
Отсюда
следует, что вектор бюджетов
является собственным вектором структурной
матрицы торговли
,
а соответствующее собственное значение
этой матрицы равно 1.
Согласно (6.8) и (6.9), необходимым и достаточным условием существования решения уравнения (7.10) является условие существования решения уравнения
. (7.11)
Если
раскрыть определитель, стоящий в левой
части (7.11), то получится многочлен степени
n относительно
называемый характеристическим
уравнением матрицы
.
Отсюда вытекает, что собственные значения
матрицы
являются корнями ее характеристического
уравнения.
Таким образом, для того чтобы найти вектор бюджетов , необходимо и достаточно отыскать собственный вектор структурной матрицы торговли , соответствующий единичному собственному значению этой матрицы.
Пример
7.3. Пусть задана структурная матрица
торговли трех стран есть
.
Это означает, в частности, что страна
С1 тратит половину своего
бюджета на закупку товаров внутри
страны, ¼ бюджета – на товары из С2,
оставшуюся часть бюджета – на товары
из С3. Требуется найти вектор
бюджетов стран, гарантирующий бездефицитную
торговлю всех стран.
Решение. Уравнение для отыскания собственного вектора матрицы согласно (7.9) имеет вид
,
откуда получаем систему линейных уравнений
Эта
система имеет бесконечное множество
решений. Взяв за свободную переменную
,
нетрудно найти общее решение:
.
В
качестве собственного вектора можно
взять вектор
.
В частности, это означает, что
сбалансированность торговли рассмотренных
трех стран может быть достигнута только
в том случае, когда госбюджеты находятся
в отношении
.
