DSGE建模与编程入门(2):厂商理论

原文于2016年9月11日首发于“宏观研学会”微信公众号!


上一篇推文中,我给出了DSGE迄今为止所收集整理地研究领域及其相关文献。我的目的就是能有更多的人能进入到DSGE的研究或者应用中,而不会出现目前大部分经济兴趣者望而生畏的现象。因此,定位为入门,即会用。

入门即会用,这并不意味着不求甚解,感兴趣者自会上下求索!


厂商理论主要介绍Solow model。Solow model是学习其他增长模型好的起点(Acemoglu,2009)。在Solow模型之前,最常用的增长模型是Harrod-Domar模型(Harrod,1939;Domar,1946),Solow模型和HD模型最主要的区别就是新古典综合生产函数。下面我们将会看到,大部分时候以C-D生产函数形式出现。不说废话了,直接上菜吧。

任何一个一般均衡模型,都是从偏好、技术(家庭偏好、生产技术)开始,Solow模型也是一样(注,很多人都以为Solow模型是不涉及家庭的,因此是一个纯生产者理论,正如上述题目,这是误导!切记!)

假设1:家庭储蓄率为常数,那么,家庭的储蓄(投资,回忆一下初级宏观中,S=I的恒等式)决策总是恒定的,因此家庭决策可忽略。(知道为什么说Solow模型也是涉及家庭了吧)

假设2:唯一产品、代表性生产函数(代表性厂商,这一点可以去搜索Gorman’s aggregate theorem)。代表性厂商就是说,所有厂商都是一模一样的,我们也可以把这些个多胞胎打包在一个盒子里,把资本K和劳动L装进这个盒子里,咣当,出来了唯一产品Y,如图:


这样,为了用数学表达,以前那些就给盒子用了一个函数F来表达:

Y(t)=F(K(t),L(t),A(t)),所以总的生产函数就出来了。数学嘛,总是要解出来才行,但是数学嘛又不是什么都能解出来。就又来了一大堆假设:连续、可微、正的递减边际产量、规模报酬不变,然后听说,数学中有个欧拉定理,好像拿过来用用,灯亮了,企业最优就可以求出来了:

w_t=F_L(K_t,L_t,A_t)

R_t=F_k(K_t,L_t,A_t)

回忆一下,初级微观经济学知识,企业追求利润最大化,且在完全竞争环境中,企业最大化利润为0,也就是说企业的要素边际收益等于要素价格,完全竞争环境中,企业产品是价格的接受者,因此可以标准化为1,那么,要素边际产量就等于要素价格。劳动的边际产量等于劳动价格——工资率w;资本边际产量等于资本价格——利率R。这就是上面两个数学公式。有了它们之后,就可以定义均衡了。企业利润为0,且

Y_t=w_tL_t+R_tK_t

(不要问我从哪里来,我来自欧拉方程,有兴趣自己去找找什么是欧拉方程吧)

完了吗?肯定没有啊。千万不要忘记横截条件(稻田条件,Inada condition)。这个条件说的是什么,哭了,又不知道。公式复杂,打出来费劲,反正就是在没有生产(要素为0)的时候,你往盒子里加一点点K或者L,K或者L的边际产量就冲的一下到无穷了;而当K或者L取之不尽用之不竭的时候,它们的作用没有了,也就是其边际产量为0。

Y_t=F(A_t,K_t,L_t)=A_{H,t}[\gamma(A_{k,t}K_t)^{\frac{\sigma-1}{\sigma}}+(1-\gamma)(A_{L,t}L_t)^{\frac{\sigma-1}{\sigma}}]^{\frac{\sigma}{\sigma-1}}

到这里其实就讲完了Solow模型了,可是可能有人哭了,这个跟我们在“高大上”论文和课本里看到的不一样啊,人家都是巴拉巴拉一大堆公式推导,多“高大上”,好吧,我们也来一个吧。

上面说了,一般见到的生产函数是C-D形式的,也就是科布-道格拉斯生产函数。但是也有一些其他形式,例如下面的(你用在论文里,绝对高大上)

这个生产函数就是CES(常替代弹性)生产函数。三种A(AH、AK、AL)都是技术或者生产率,H那个是Harrod中性、K是资本扩张型、L是劳动扩张型,这三个一般在论文中出现一个就行了。\gamma(像r那个家伙,在0-1之间)是分配参数,控制中资本和劳动在产出中的份额。\sigma(像趴着的6的家伙,在0-无穷之间)是替代弹性。看看这个函数的神奇之处吧。

(1)当这个\sigma趋近于1的时候,就变成了C-D函数

Y_t=A_{H,t}A_{K,t}^\gamma A_{L,t}^{1-\gamma}K_t^\gamma L_{t}^{1-\gamma}

(2)当sigma趋近于无穷的时候,就变成了线性生产函数

Y_t=\gamma A_{H,t}A_{K,t}K_t+(1-\gamma)A_{H,t}A_{L,t}L_t

(3)当sigma趋近于0的时候,就是列昂惕夫生产函数

Y_t=A_{H,t}min\{\gamma A_{K,t}K_t,(1-\gamma)A_{L,t}L_t\}

上面这些是怎么来的,我们这是个入门嘛,搞得那么复杂干嘛,知道是这么回事就好。有兴趣的可以自己去查资料。

由于C-D函数在论文中见得最多,我们就来看看C-D函数吧。

Y_t=F(A_t,K_t,L_t)=A_tK_t^\alpha L_t^{1-\alpha}

(这个函数应该大家非常熟悉了,这里的alpha就是CES中的\gamma)。我一般在论文中写“其中,\alpha表示资本份额”,是不是天下论文一大“抄”,哈哈。还记得上面的规模报酬不变假设吗?(什么,又忘记了。好吧,就是所有要素同增同减,产出也同增同减一样多。)那么,所有的要素都同减劳动数量那么多倍,即

\frac{Y_t}{L_t}=A_t(\frac{K_t}{L_t})^\alpha (\frac{L_t}{L_t})^{1-\alpha}=A_t(\frac{K_t}{L_t})^\alpha

这个太复杂,简单点,我们令\frac{Y_t}{L_t}=y_t表示人均产出,\frac{K_t}{L_t}=k_t表示人均资本,那么,我们得到

y_t=A_tk_t^\alpha

好了,AK模型出来了。上面表示的都是人均量。为什么很多论文都假设生产函数只用资本,没有劳动,就是这么来的。有人可能会说,这个太扯了,直接生产函数两边同时除以劳动L不也可以得到上面的AK模型吗?这个简单的除法,上过高中的都会,上面还扯一大堆什么假设,装吧。Ok,你们明白了理论模型了:理论模型不难!

注:我想为自己辩解一下,上面那么做只是为了跟大家回忆初级理论知识,好更像经济学,而不是数学加减乘除。

有了这个,我们就可以解企业最优化了。企业最优化问题是,利润最大化,利润是销售收入减去生产成本。因为价格为1(为什么?去上面吧),生产成本就是要素支出,及要素价格乘以要素数量。好了,利润公式有了

\Pi_t =Y_t-(w_tL_t+R_tK_t)

要最大化上式,记起来了吗?求导啊,偏导为0,不就是极大值点吗?记起来了吧。把生产函数带进入,分别对K和L求导

\alpha A_tK_t^{\alpha-1}L_t^{1-\alpha}-R_t=0

(1-\alpha) A_tK_t^{\alpha}L_t^{-\alpha}-w_t=0

所以,一阶条件(FOC,first order condition)就出来了

R_t=\alpha A_tK_t^{\alpha-1}L_t^{1-\alpha}=\alpha \frac{Y_t}{K_t}=\alpha A_tk_t^{\alpha-1}

w_t=(1-\alpha) A_tK_t^{\alpha}L_t^{-\alpha}=(1-\alpha)\frac{Y_t}{L_t}

注:第二个等号后面的式子是缩减形式,有时候也出现在论文里,只是让大家看看,混个脸熟。这个两个一阶条件的经济学含义是:(上面已经论述过了,但是还要说一遍,因为经济学含义很重要,这是经济学不是数学) 劳动的边际产量等于劳动价格——工资率w;资本边际产量等于资本价格——利率R。

我们这是一个DSGE note嘛,那随机项呢?不要慌,这个简单,引入随机过程(这个也不懂,算了,懂了干嘛,入门嘛,会用就好,哈哈,反正我就知道它叫随机过程)。我们常常见到的是生产率的随机过程,生产率A_t服从AR(1)(也就是一阶自回归)过程

lnA_t=\rho_a lnA_{t-1}+\epsilon_{a,t}

DSGE模型的冲击就是这个家伙,叫生产率外生冲击,也就说它突然就变大了,就好导致生产率提高,生产率提高了,产出自然会增长,这就使产出的响应。而是自回归系数,如果看过DSGE论文的人,回忆一下那些脉冲响应图,临时性冲击,A是曲线下降的形状,这个形状的陡峭就是被控制的,称为冲击的衰减率。

好了,厂商理论入门结束了。其实,上面呈现的是一个离散时间的Solow模型,还有连续时间的,这里就不过多论述了。需要注意的是,上面那个求导过程,其实是拉格朗日公式得到,而连续时间中,则需要用到汉密尔顿函数(可参见,维基百科)。


参考文献

Solow模型是由Solow(1956)和Swan(1956)首先提出。Solow(1970)给了一个nice的处理。

Barro和Sala-i-Martin(2004)的课本第一章呈现了一个中高级版Solow模型,而Jones(1998)课本的第二章呈现了初级版本。高鸿业版微观经济学也有相应内容(这个应该是非常熟悉了吧)。另外Acemoglu(2009)第二章也有更加详细的论述。

生产者理论和一般均衡理论的数学细节,可参考MWG(1995)微观经济理论。

欧拉定理可参考Simon和Blume(1994)第20章。

CES生产函数首先是Arrow etal.(1961)引入。

稻田条件来自于Inada(1963),也可参考Romer(2010)第一章。另外,有兴趣的可以看看Hakenes和Irmen(2006)。

(To be continued...下周日是消费者理论)

免责声明:本人只是一枚学生,仍有非常多的知识需要学习与积累。因此,由于学识所限,错误在所难免,如造成“严重后果”,本人概不负责,也希望各位大人大量,予以最大的包容之心,在此谢过!o(^▽^)o

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