В экономике и эконометрике производственная функция Кобба–Дугласа — это особая функциональная форма производственной функции , широко используемая для представления технологической связи между объемами двух или более ресурсов (в частности, физического капитала и труда) и объемом продукции, которая может быть произведена этими ресурсами. Форма Кобба–Дугласа была разработана и проверена на основе статистических данных Чарльзом Коббом и Полом Дугласом в период с 1927 по 1947 год; [1] по словам Дугласа, сама функциональная форма была разработана ранее Филиппом Уикстидом . [2]
В наиболее стандартной форме для производства одного товара с двумя факторами функция имеет вид:
где:
Капитал и труд являются двумя «факторами производства» производственной функции Кобба–Дугласа.
Пол Дуглас объяснил, что его первая формулировка производственной функции Кобба–Дугласа была разработана в 1927 году; когда он искал функциональную форму для связи оценок, которые он вычислил для рабочих и капитала, он поговорил с математиком и коллегой Чарльзом Коббом , который предложил функцию вида Y = AL β K 1− β , ранее использовавшуюся Кнутом Викселлем , Филиппом Викстидом и Леоном Вальрасом , хотя Дуглас признает только Викстида и Вальраса за их вклад. [3] Вскоре после смерти Кнута Викселля в 1926 году Пол Дуглас и Чарльз Кобб впервые реализовали функцию Кобба–Дугласа в своей работе, охватывающей предметный способ теории производителей. [4] Оценив это с помощью наименьших квадратов , он получил результат для показателя степени труда 0,75, который впоследствии был подтвержден Национальным бюро экономических исследований как 0,741. Более поздние работы в 1940-х годах побудили их допустить, что показатели степеней K и L могут меняться, что привело к оценкам, которые впоследствии оказались очень близки к улучшенной мере производительности, разработанной в то время. [5]
Главной критикой в то время было то, что оценки производственной функции, хотя и казались точными, основывались на таких скудных данных, что им было трудно придать большую достоверность. Дуглас заметил: «Я должен признать, что был обескуражен этой критикой и думал отказаться от усилий, но было что-то, что подсказало мне, что я должен держаться». [5] Прорыв произошел с использованием данных переписи населения США , которые были поперечными и предоставили большое количество наблюдений. Дуглас представил результаты этих выводов, наряду с результатами по другим странам, в своем выступлении в 1947 году в качестве президента Американской экономической ассоциации . Вскоре после этого Дуглас занялся политикой и был поражен плохим здоровьем, что привело к небольшому дальнейшему развитию с его стороны. Однако два десятилетия спустя его производственная функция широко использовалась, будучи принятой такими экономистами, как Пол Самуэльсон и Роберт Солоу . [5] Производственная функция Кобба-Дугласа особенно примечательна тем, что впервые была разработана, оценена и затем представлена специалистам для анализа совокупная или общеэкономическая производственная функция; она ознаменовала собой эпохальное изменение в подходе экономистов к макроэкономике с точки зрения микроэкономики. [6]
Предельный продукт фактора производства — это изменение объема производства при изменении этого фактора производства, при этом все остальные факторы производства, а также общая производительность факторов производства остаются неизменными.
Предельный продукт капитала соответствует первой производной производственной функции по капиталу:
Потому что (и также) мы обнаруживаем, что предельный продукт капитала всегда положителен; то есть увеличение капитала приводит к увеличению выпуска.
Предположим (единица измерения опущена для краткости).
Производство — .
Увеличение капитала до приводит к производству , увеличению .
Мы также обнаружили, что увеличение совокупной производительности факторов производства увеличивает предельный продукт капитала.
Аналогичное рассуждение справедливо и для труда.
Взяв производную предельного продукта капитала по капиталу (т.е. взяв вторую производную производственной функции по капиталу), имеем:
Потому что , тогда и так .
Таким образом, эта функция удовлетворяет закону «убывающей доходности»; то есть предельный продукт капитала, хотя всегда положительный, уменьшается. По мере увеличения капитала (при сохранении постоянной производительности труда и совокупной производительности факторов) выпуск увеличивается, но с убывающей скоростью.
Предположим (единица измерения опущена для краткости).
Производство — .
Увеличение капитала на 10 приводит к производству , увеличению более чем на случай.
Дальнейшее увеличение капитала на 10 приводит к производству , увеличению более чем на случай.
Аналогичные рассуждения справедливы и для труда.
Мы можем изучить, что происходит с предельным продуктом капитала при увеличении труда, взяв частную производную предельного продукта капитала по труду, то есть перекрестную производную выпуска по капиталу и труду:
Так как , увеличение труда увеличивает предельный продукт капитала.
Предположим (единица измерения опущена для краткости).
Производство — .
Увеличение капитала на 10 приводит к производству , увеличению на .
Теперь предположим (единица измерения опущена для краткости).
Производство — .
Увеличение капитала на 10 приводит к производству , увеличению
Эластичность выпуска измеряет чувствительность выпуска к изменению уровня труда или капитала, используемого в производстве, при прочих равных условиях . Например, если α = 0,45 , то увеличение использования капитала на 1% приведет к увеличению выпуска примерно на 0,45% .
Иногда этот термин имеет более узкое значение, требуя, чтобы функция демонстрировала постоянную отдачу от масштаба , что означает, что увеличение капитала K и труда L в k раз также увеличивает выпуск Y в том же размере, то есть . Это справедливо, если .
Подключение :
Если , то отдача от масштаба уменьшается, что означает, что увеличение капитала K и труда L в k раз приведет к увеличению выпуска Y, меньшему, чем в k раз , то есть . [7]
Если , то отдача от масштаба увеличивается, что означает, что увеличение капитала K и труда L в k раз приводит к увеличению выпуска Y больше, чем в k раз , то есть . [7]
В условиях совершенной конкуренции факторы производства вознаграждаются по их совокупному предельному продукту.
Предельный продукт капитала определяется по формуле: . Это вознаграждение за каждую единицу капитала. Чтобы узнать вознаграждение за весь капитал, умножим эту величину на :
.
Таким образом, доля продукции будет вознаграждать капитал.
Рассуждая аналогичным образом, мы можем обнаружить, что доля продукции будет вознаграждать труд.
Эти акции составляют в сумме 100% объема производства только в том случае, если .
В обобщенном виде функция Кобба–Дугласа моделирует более двух товаров. Функция Кобба–Дугласа может быть записана как [8]
где
Функция подверглась критике за отсутствие обоснованности. На Кобба и Дугласа повлияли статистические данные, которые, по-видимому, показывали, что доли труда и капитала в общем объеме производства были постоянными с течением времени в развитых странах; они объяснили это статистической подгонкой регрессии наименьших квадратов их производственной функции. В настоящее время широко признано, что доля труда снижается в индустриальных экономиках. [9] [10] Производственная функция содержит основное предположение, которое не всегда может обеспечивать наиболее точное представление производственных возможностей страны и эффективности предложения. Это предположение представляет собой «постоянную долю труда в объеме производства», что может быть неэффективным при применении к случаям стран, рынки труда которых растут значительными темпами. [11] Еще одной проблемой в фундаментальной композиции производственной функции Кобба–Дугласа является наличие смещения одновременного уравнения. Когда предполагается конкуренция, смещение одновременного уравнения влияет на все типы функций, включающие решения фирм, включая функцию Кобба–Дугласа. В некоторых случаях это смещение одновременного уравнения не проявляется. Однако оно очевидно при использовании асимптотических приближений наименьших квадратов. [12]
Производственная функция Кобба-Дугласа не была разработана на основе каких-либо знаний в области инженерии, технологий или управления производственным процессом [ требуется ссылка ] . Это обоснование может быть верным, учитывая определение термина Капитал. Рабочие часы и Капитал нуждаются в лучшем определении. Если капитал определяется как здание, труд уже включен в разработку этого здания. Здание состоит из товаров, труда, рисков и общих условий. Вместо этого оно было разработано, потому что имело привлекательные математические характеристики [ требуется ссылка ] , такие как убывающая предельная доходность любого фактора производства и свойство, что оптимальные доли расходов на любой заданный ввод фирмы, эксплуатирующей технологию Кобба-Дугласа, являются постоянными. Первоначально для этого не было никаких полезных основ. В современную эпоху некоторые экономисты пытаются строить модели на основе действий отдельных агентов, а не навязывать функциональную форму всей экономике [ требуется ссылка ] . Производственная функция Кобба-Дугласа, если она правильно определена, может применяться на микроэкономическом уровне вплоть до макроэкономического уровня.
Однако многие современные авторы [ кто? ] разработали модели, которые дают микроэкономически обоснованные производственные функции Кобба-Дугласа, включая многие новые кейнсианские модели. [13] Тем не менее, было бы математической ошибкой предполагать, что только потому, что функция Кобба-Дугласа применяется на микроэкономическом уровне, она также всегда применяется на макроэкономическом уровне. Аналогично, не обязательно, что макро-Кобба-Дугласа применяется на дезагрегированном уровне. Раннее микрооснование совокупной технологии Кобба-Дугласа, основанное на линейных видах деятельности, получено в Houthakker (1955). [14] Производственная функция Кобба-Дугласа не согласуется с современными эмпирическими оценками эластичности замещения между капиталом и трудом, которые предполагают, что капитал и труд являются валовыми дополнениями. Метаанализ 3186 оценок 2021 года приходит к выводу, что «вес доказательств, накопленных в эмпирической литературе, решительно отвергает спецификацию Кобба-Дугласа». [15]
Функция Кобба–Дугласа часто используется как функция полезности . [16] [8] Полезность является функцией количества потребляемых товаров :
Функции полезности представляют порядковые предпочтения и не имеют натуральных единиц, в отличие от производственных функций. В результате монотонное преобразование функции полезности представляет те же предпочтения. В отличие от производственной функции Кобба–Дугласа, где сумма показателей определяет степень экономии масштаба , для функции полезности сумма может быть нормализована до единицы, поскольку нормализация является монотонным преобразованием исходной функции полезности. Таким образом, определим и , так что , и запишем функцию полезности как:
Потребитель максимизирует полезность при условии бюджетного ограничения, что стоимость товара меньше его богатства . Обозначив цены товаров, она решает:
Оказывается, решение для спроса Кобба–Дугласа следующее:
Поскольку , потребитель тратит часть своего богатства на товар j . Обратите внимание, что это решение для или , поскольку одни и те же предпочтения порождают один и тот же спрос.
Косвенную функцию полезности можно рассчитать, подставив спрос в функцию полезности. Определим константу и получим:
что является частным случаем полярной формы Гормана . Функция расходов является обратной функцией косвенной функции полезности: [17] : 112
Форму функции Кобба–Дугласа можно оценить как линейную зависимость, используя следующее выражение:
где
Модель также может быть записана как
Как уже отмечалось, обычная функция Кобба–Дугласа, используемая в макроэкономическом моделировании, имеет вид
где K — капитал, а L — труд. Когда показатель степени модели в сумме равен единице, производственная функция является однородной первого порядка , что подразумевает постоянную отдачу от масштаба — то есть, если все входы масштабируются общим множителем, большим нуля, выпуск будет масштабироваться тем же множителем.
Производственная функция постоянной эластичности замещения (CES) (в двухфакторном случае) имеет вид
в котором предельный случай γ = 0 соответствует функции Кобба–Дугласа с постоянной отдачей от масштаба. [18]
Чтобы увидеть это, рассмотрим журнал функции CES:
можно довести до предела, применив правило Лопиталя :
Поэтому, .
Транслогарифмическая производственная функция является аппроксимацией функции CES полиномом Тейлора второго порядка по переменной около , т.е. случай Кобба–Дугласа. [19] [20] Название транслогарифмическая означает «трансцендентный логарифмический». Она часто используется в эконометрике из-за того, что она линейна по параметрам, что означает, что можно использовать обычный метод наименьших квадратов, если входные данные можно считать экзогенными .
В двухфакторном случае выше транслогарифмическая производственная функция имеет вид
где , , , , и определены соответствующим образом. В трехфакторном случае транслогарифмическая производственная функция имеет вид:
где = совокупная производительность факторов производства, = труд, = капитал, = материалы и принадлежности, = выпуск продукции.
{{citation}}
: CS1 maint: multiple names: authors list (link)