Stone-Geary 效用函数与消费者均衡(20 分)
某消费者的效用函数为 \[ U(X,Y)=\ln(X-3)+\ln(Y+2), \] 商品 \(X\) 的价格为 \(p\),商品 \(Y\) 的价格为 \(q\),消费者的收入为 \(I\)。
(1)(5 分)求最优消费量,并说明为什么 \(I\geqslant 3p+2q\) 是存在有效消费量的必要条件。
(2)(5 分)\(X\) 和 \(Y\) 的收入需求弹性分别是多少?
(3)(5 分)\(X\) 和 \(Y\) 是正常品还是奢侈品?
(4)(5 分)\(X\) 和 \(Y\) 有可能是低档品吗?或者有可能是吉芬商品吗?请给出严格的数学证明。
参考答案要点 ›
(1)预算约束为 \(pX+qY=I\)。内部解的一阶条件给出 \(p(X-3)=q(Y+2)\),故 \[ X^*=\frac{I+3p+2q}{2p},\qquad Y^*=\frac{I-3p-2q}{2q}. \] 有效消费要求 \(Y^*\geq0\),即 \(I\geq3p+2q\);在此条件下 \(X^*>3\),所以定义域与非负性要求均得到满足。
(2)在 \(I>3p+2q\) 的内部解下,收入需求弹性为 \[ E_{X,I}=\frac{I}{I+3p+2q},\qquad E_{Y,I}=\frac{I}{I-3p-2q}. \] (3)因此 \(0<E_{X,I}<1\),\(X\) 是正常品中的必需品;\(E_{Y,I}>1\),\(Y\) 是正常品中的奢侈品。
(4)由于 \[ \frac{\partial X^*}{\partial I}=\frac1{2p}>0,\qquad \frac{\partial Y^*}{\partial I}=\frac1{2q}>0, \] 两者都不可能是低档品。又有 \[ \frac{\partial X^*}{\partial p}=-\frac{I+2q}{2p^2}<0, \qquad \frac{\partial Y^*}{\partial q}=-\frac{I-3p}{2q^2}<0, \] 其中第二个不等式由 \(I\geq3p+2q>3p\) 得到,故两者也都不可能是吉芬商品。