动态优化:如果二阶条件不成立怎么办?


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考虑以下动态优化问题

最大值ü∫0ŤF(X,ü)dŤST X˙=F(X,ü)

方便旗

哈密​​顿量由 最优性的必要条件由最大值给出原理

H(X,ü,λ)=F(X,ü)+λF(X,ü)
∂H∂ü=0∂H∂X=-λ˙

假设是一个最大化器,即。ü∗=精氨酸⁡最大值üH(X,ü,λ)Hüü<0

SOC

箭头充分定理指出,如果最大化的哈密顿量 是凹入的,则必要条件就足够了 。,即如果。 xHxx<0

H0(X,λ)=最大值üH(X,ü,λ)
XHXX<0

问题

假设FOC成立,但SOC失败。

  • 可以说解决方案的最优性是什么?

1
凸凹并非没有凹凹。
— Michael Greinecker 2015年

我删除了错误的部分,希望您不要介意。答案是:不要太多,尝试其他方法(例如,另一个满足条件,或者,如果您认为它是凸的,则表明它是凸的)。
— 全能的鲍勃·鲍勃(

Answers:


5

没有一个答案,这取决于每个问题的细节。让我们看一个标准的例子。

考虑Ramsey模型的基准跨期优化问题

最大值ü∫0∞Ë-ρŤü(C)dŤSTķ˙=一世-δķSTÿ=F(ķ)=C+一世

哈密​​顿量的当前值为

H〜=ü(C)+λ[F(ķ)-C-δķ]

在最大化独自我们C

∂H〜∂C=ü′(C)-λ=0⟹ü′(C∗)=λ⟹C∗=(ü′)-1个(λ)

如果效用函数为凹面,则二阶条件成立,

∂2H∂C2=ü''(C∗)<0

此外,从关于消费的一阶条件来看,如果保持局部不满足,则。假设我们确实有这种“通常”的偏好。λ>0

最大化的过度消费哈密顿量为

H〜0=ü[(ü′)-1个(λ)]+λ[F(ķ)-(ü′)-1个(λ)-δķ]

关于状态变量的偏导为ķ

∂H〜0∂ķ=λ[F′(ķ)-δ],∂2H〜0∂ķ2=λF''(ķ)

因此,在这里,Arrow-Kurz充分性条件归结为资本的边际产品是减少,不变还是增加(这将取决于生产函数的二阶导数的符号)。在标准情况下,我们有充分的条件。F''(ķ)<0

在最著名的偏差情况下,Romer的模型引发了内生增长文献,而资本的边际乘积是一个正常数。f ''(k )= 0一个ķF''(ķ)=0

那么在这种情况下我们能说什么呢?

在这里, Seierstad,A.和Sydsaeter,K.(1977)。最优控制理论中的充分条件。国际经济评论,367-391。提供各种可以帮助我们的结果。

特别是,他们证明了如果哈密顿量在和共同凹,则这是最大的充分条件。哈密​​尔顿的黑森州是ķCķ

(我们可以忽略折扣期限)

HËH=[ü''(C)00λF''(ķ)]

在的标准情况下这是一个负定矩阵,因此哈密顿量在和共同严格地凹入。 c kü''(C)<0,F''(ķ)<0Cķ

当,使用定义直接检查矩阵是否为负-半确定的。考虑向量和乘积ž = (Ž 1,Ž 2 )Ť ∈ - [R 2F''(ķ)=0ž=(ž1个,ž2)Ť∈[R2

žŤHËHž=ž1个2ü''(C)≤0

这个弱的不等式拥有,因此Hessian在和共同凹。 Ç ķ∀ž∈[R2Cķ

因此,在内生增长的模型中,解决方案的确是最大的(当然,要明确定义问题所需的参数约束)。一个ķ


谢谢。但是,我认为我应该澄清我的动机。我知道哈密顿量在不是严格凹的,在也不是共同凹的。这里,因为驱动哈密顿的形状为界。它是小型严格凸函数和任何并且对于大的严格的凹函数和任何。我想知道在这种情况下是否可以对最优性做出一般的陈述。(x ,u )x u x u x uX(X,ü)XüXüXü
— 笨拙的2015年

@clueless这是一个不同(有趣)的问题,因此最好在单独的帖子中提出。
— Alecos Papadopoulos
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