如何从CES功能获得Leontief和Cobb-Douglas生产功能?


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在大多数微观教科书中提到,该弹性常数的取代(CES)生产函数,

Q=γ[aK−ρ+(1−a)L−ρ]−1ρ

(其中替代弹性为σ=11+ρ,ρ>−1)的极限是Leontief生产函数和Cobb-Douglas函数。特别,

limρ→∞Q=γmin{K,L}

和

limρ→0Q=γKaL1−a

但是他们从来没有为这些结果提供数学证明。

有人可以提供这些证明吗?

此外,由于外部指数为,因此上述CES函数包含了恒定的比例缩放(度数的同质性)。如果是,则同质度将为。 - ķ / ρ ķ−1/ρ−k/ρk

如果,限制结果将如何受到影响?k≠1


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这似乎是解决它事先没有精力做作业的问题,请参见:meta.economics.stackexchange.com/questions/24/...
— FooBar的

1
这当然是一个热门话题,但是是一个低质量的问题。即使不是Huseyin的家庭作业,我们也希望您:a)注意您的符号(您使用和),以及b)提出一些解决问题的想法和方式。我们在这里是为了帮助自助的人,而不是无偿提供专业服务。pρp
— Alecos Papadopoulos

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数学对整个堆栈交换网络的其余部分的处理方式有所不同。只有在math.se上,您才可以毫不费力地将问题提交给其他人解决。请将该问题保存在math.se中,而不是在此处。
— EnergyNumbers 2014年

2
当您说“我需要证明”而没有说明为什么需要证明时,人们会认为这是家庭作业。
— 史蒂文·兰斯堡2014年

1
@Huseyin现在,问题已被重新打开并提供了答案,您是否会针对Cobb-Douglas限制发布答案?
— Alecos Papadopoulos

Answers:


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我将要提出的证明是基于与CES生产函数具有广义加权均值形式的事实相关的技术。
在最初引入CES功能的论文中使用了此功能,其中Arrow,KJ,Chenery,HB,Minhas,BS,&Solow,RM(1961)。资本劳动替代与经济效率。《经济与统计评论》,第225-250页。
那里的作者向读者推荐了Hardy,GH,Littlewood,JE和Pólya,G.(1952)这本书。不等式,章。2

我们考虑一般情况

Qk=γ[aK−ρ+(1−a)L−ρ]−kρ,k>0

⇒γ−1Qk=1[a(1/Kρ)+(1−a)(1/Lρ)]kρ

1)当ρ→∞ 时的极限由于我们对时的极限感兴趣,我们可以忽略的时间间隔,并将严格地视为正数。 ρ →交通∞ ρ ≤ 0 ρ
ρ→∞ρ≤0ρ

不失一般性,假设。我们也有。然后我们验证以下不等式成立:ķ ,大号> 0K≥L⇒(1/Kρ)≤(1/Lρ)K,L>0

(1−a)k/ρ(1/Lk)≤γQk−1≤(1/Lk)

(1)⟹(1−a)k/ρ(1/Lk)≤[a(1/Kρ)+(1−a)(1/Lρ)]kρ≤(1/Lk)

通过全面提高能力来获得ρ/k

(1)

(2)(1−a)(1/Lρ)≤a(1/Kρ)+(1−a)(1/Lρ)≤(1/Lρ)
很明显,在给定假设的情况下确实成立。然后返回的第一个元素,然后(1)

limρ→∞(1−a)k/ρ(1/Lk)=(1/Lk)

夹着中间术语到,所以(1 / L k)(1)(1/Lk)

(3)limρ→∞Qk=γ1/Lk=γLk=γ[min{K,L}]k

因此,对于我们可以获得基本的Leontief生产函数。k=1

2)极限时ρ→0
编写函数使用指数作为

(4)γ−1Qk=exp⁡{−kρ⋅ln⁡[a(Kρ)−1+(1−a)(Lρ)−1]}

考虑对数内项相对于一阶Maclaurin展开(Taylor展开以零为中心):ρ

a(Kρ)−1+(1−a)(Lρ)−1=a(K0)−1+(1−a)(L0)−1−a(K0)−2K0ρln⁡K−(1−a)(L0)−2L0ρln⁡L+O(ρ2)

=1−ρaln⁡K−ρ(1−a)ln⁡L+O(ρ2)=1+ρ[ln⁡K−aL−(1−a)]+O(ρ2)

将此插入回并去除外部指数,(4)

γ−1Qk=(1+ρ[ln⁡K−aL−(1−a)]+O(ρ2))−k/ρ

如果它是不透明的,则定义并重新编写r≡1/ρ

γ−1Qk=(1+[ln⁡K−aL−(1−a)]r+O(r−2))−kr

现在它看起来确实像一个表达式,其无穷大将为我们提供指数级的结果:

limρ→0γ−1Qk=limr→∞γ−1Qk=(exp⁡{ln⁡K−aL−(1−a)})−k

⇒limρ→0Qk=γ(KaL1−a)k

函数的同构度得以保留,如果我们将获得Cobb-Douglas函数。kk=1

正是最后一个结果使Arrow和Co调用 CES函数的“ distribution”参数。a


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获得Cobb-Douglas和Leotief的常规方法是L'Hôpital法则。

也应该使用其他方法。设置将返回和 By通过微分的总导数,我们将得到 我们将通过一些运算得到主方程。γ=1Q=[aK−ρ+(1−a)L−ρ]−1ρ

Q−ρ=[aK−ρ+(1−a)L−ρ]
−ρQ−ρ−1dQ=−aρK−ρ−1dK−(1−a)ρL−ρ−1dL

dQ=a(QK)1+ρdK+(1−a)(QL)1+ρdL

线性函数:limρ→−1dQ⇒Q=aK+(1−a)L

Cobb-Douglas函数: 从双方获得积分将产生

limρ→0dQ⇒1QdQ=a(1K)dK+(1−a)(1L)dL

∫1QdQ=a∫(1K)dK+(1−a)∫(1L)dL

Q=KaL(1−a)eC=AKaL(1−a)

Leontief函数:limρ→∞dQ⇒min(aK,(1−a)L)


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(+1)我特别喜欢如何获得Cobb-Douglas函数。
— Alecos Papadopoulos 2014年

谢谢@AlecosPapadopoulos。但我不知道为什么有些人不喜欢这篇文章?我认为这类问题可能至少给我带来了头脑风暴。
— Huseyin 2014年

1
严格地说侯赛因,他们是对的:你应该已经包括在你的答案中至少一部分问题:“这里是我的做事方式,有一些其他的方式?”
— Alecos Papadopoulos

是在求微分并积分到“等效”极限吗?总的来说,我们可以求微分并求积分吗?还是这是一个特殊的应用程序?
— PGupta
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