2023年北京大学金融硕士考研真题

我们整理了2023年北京大学金融硕士考研真题,并在此开放完整题面与答案要点。全卷分为微观经济学与统计学两部分,各四题,共八道题、合计150分。微观经济学部分考查跨期消费与预防性储蓄、公共品供给、Stackelberg与经理人激励,以及研发投资的战略承诺。统计学部分考查截断正态分布、比率置信区间与样本量、双样本均值差,以及OLS方差与FWL定理。

微观经济学部分

1.

跨期消费与预防性储蓄(20分)

考虑一个两期决策问题,时间记为 \(t=1,2\)。初始财富为 \(W\),分配给第一期消费 \(C_1\) 和储蓄 \(S\)。第二期消费来自于上一期储蓄所得 \(C_2=RS\),这里储蓄收益率 \(R\) 为确定性常数且 \(R=\mu>1\)。决策人在每一期的效用函数为 \(-\frac{1}{C}\)。因此他在第一期决定消费和储蓄,以最大化两期贴现效用和 \(-\frac{1}{C_1}-\frac{\beta}{C_2}\),其中 \(\beta\) 代表贴现率,\(0<\beta<1\)。

(1)(5分)请求出第一期的最优消费 \(C_1\) 和储蓄 \(S\) 的表达式。当 \(\mu\) 上升时,\(S\) 如何变化?

(2)(10分)假设储蓄收益率 \(R\) 有一定风险,即 \(R\) 是分布在 \([\mu-\varepsilon,\mu+\varepsilon]\) 上的均匀分布,其中 \(0<\varepsilon<\mu\)。在做决策时,决策人不知道 \(R\) 的具体数值。此时,决策人的目标是最大化两期的预期效用和 \(-\frac{1}{C_1}-E\left(\frac{\beta}{C_2}\right)\),其中 \(E\) 表示期望。请求出第一期的最优消费 \(C_1\) 和储蓄 \(S\) 的表达式。

(3)(5分)比较(1)(2)中的储蓄 \(S\),哪个更高?当(2)中 \(\varepsilon\) 上升,储蓄 \(S\) 如何变化?

参考答案要点 ›

(1)由 \(C_1+S=W\) 和一阶条件 \(1/C_1^2=\beta/(\mu S^2)\),得到 \[S^*=\frac{W}{1+\sqrt{\mu/\beta}},\qquad C_1^*=\frac{W\sqrt{\mu/\beta}}{1+\sqrt{\mu/\beta}}.\] 因此 \(\mu\) 上升时,最优储蓄下降。

(2)令 \[K=E\left(\frac1R\right)=\frac{1}{2\varepsilon}\ln\frac{\mu+\varepsilon}{\mu-\varepsilon}.\] 一阶条件给出 \[S^*=\frac{W\sqrt{\beta K}}{1+\sqrt{\beta K}},\qquad C_1^*=\frac{W}{1+\sqrt{\beta K}}.\]

(3)由于 \(1/R\) 严格凸,Jensen不等式给出 \(K>1/\mu\),故风险情形的储蓄高于确定收益率情形。均值不变时,\(\varepsilon\) 上升使分布更分散、\(K\) 上升,因此最优储蓄继续上升。

2.

公共品自愿供给与最优税率(20分)

考虑2个人,标记 \(i=1,2\),各自效用函数分别为 \(\sqrt{gC_i}\),其中 \(g\) 表示个体在公共品上的消费量,\(C_i\) 表示私人消费量。每个人将财富 \(W_i\) 分配到公共品投资 \(g_i\) 和私人消费 \(C_i\) 上,\(W_i=g_i+C_i\)。此时,每个人获得的公共品消费 \(g=g_1+g_2\)。

(1)(5分)假设有一个政府可以获得两人的财富,并直接决定个体的私人消费和公共品消费量。政府目标是最大化两人的效用之和 \(\sqrt{gC_1}+\sqrt{gC_2}\),请求出最优的公共品消费量和个体的私人消费量,并求出最优的效用和。

(2)(10分)考虑到每个人独立做决策,同时决定各自的私人消费和公共品投资(注:每个人在决定自己的公共品投资时无法知道对方的公共品投资)。求这种情况下总的公共品投资量和个体的私人消费量。比较此时得到的效用与(1)中的最优效用和,哪个更高?为什么?

(3)(5分)假设政府首先对两人财富课税(税率为 \(t\)),将所得 \(t(W_1+W_2)\) 投入到公共品,然后两人对各自剩余的财富 \((1-t)W_i\) 独立决策,分配到私人消费 \(C_i\) 和公共品投资 \(g_i\),即 \(g=t(W_1+W_2)+g_1+g_2\)。确定税率 \(t\),使得此时得到的效用和能达到最大。

参考答案要点 ›

记 \(W=W_1+W_2\)。(1)给定 \(g\) 时,凹性要求 \(C_1=C_2=(W-g)/2\);再最大化 \(g(W-g)\),得到 \[g^*=\frac W2,\qquad C_1^*=C_2^*=\frac W4,\qquad U^*=\frac{W}{\sqrt2}.\]

(2)在两人的选择均为内点时,一阶条件为 \(2g_1+g_2=W_1\)、\(g_1+2g_2=W_2\),故 \[g_1=\frac{2W_1-W_2}{3},\quad g_2=\frac{2W_2-W_1}{3},\quad g=C_1=C_2=\frac W3.\] 效用和为 \(2W/3<W/\sqrt2\)。个人没有内部化公共品对他人的正外部性,因而公共品供给不足;若财富差异使上述 \(g_i\) 为负,则需改用角点解。

(3)源答案在通常的对称财富情形 \(W_1=W_2\) 下求解:当 \(t<1/3\) 时,税收等额挤出私人供给,总公共品仍为 \(W/3\);当 \(t\geq1/3\) 时,私人供给为零,\(g=tW\),且 \(U(t)=\sqrt{2t(1-t)}W\),故 \(t^*=1/2\),实现第(1)问配置。题干没有明确给出 \(W_1=W_2\);若财富不对称,私人供给的角点随财富分布变化,不能直接声称 \(t=1/2\) 实现第(1)问的同一配置。

3.

Stackelberg模型与经理人激励(15分)

在一个由两家企业组成的双寡头(duopoly)市场上,市场需求函数为 \(P(q_1,q_2)=1-q_1-q_2\),其中 \(q_1\) 和 \(q_2\) 分别为企业1、2的产量。出于简化分析的考虑,假设两家企业的生产成本均为0。市场需求函数和两家企业的生产成本均为两家企业的共同知识(common knowledge),两家企业的决策变量均为其产量(亦即 \(q_1\) 和 \(q_2\))。

(1)(5分)假设该市场结构为斯塔克伯格(Stackelberg)模型,其中企业1为领导型企业(leader),企业2为追随型企业(follower),求解该假设条件下两家企业的均衡产量 \(q_1\) 和 \(q_2\)。

(2)(10分)现在假设该市场为古诺模型,即两家同时决定产量。不过与经典的古诺模型不同,企业1的所有者决定聘用一位职业经理人,其薪酬与企业的产量挂钩。出于简化分析的考虑,假设该条件下,企业1的目标函数转为:\(\pi_1(q_1,q_2)+\eta q_1-\omega=(1-q_1-q_2)q_1+\eta q_1-\omega\),其中 \(\eta\) 与 \(\omega\) 为两家企业的共同知识。现企业1通过选择产量 \(q_1\) 来最大化其目标函数。企业2的目标函数仍为 \(\pi_2(q_1,q_2)=(1-q_1-q_2)q_2\)。求解该假设条件下两家企业的均衡产量(将其表达为关于 \(\eta\) 的函数即可)。

参考答案要点 ›

(1)追随者反应函数为 \(q_2=(1-q_1)/2\)。领导者代入后最大化 \((1-q_1)q_1/2\),得到 \[q_1^*=\frac12,\qquad q_2^*=\frac14.\]

(2)两家企业的反应函数分别为 \[q_1=\frac{1+\eta-q_2}{2},\qquad q_2=\frac{1-q_1}{2}.\] 联立得到内点均衡 \[q_1^*=\frac{1+2\eta}{3},\qquad q_2^*=\frac{1-\eta}{3}.\] 固定薪酬 \(\omega\) 不影响边际产量选择;\(\eta\) 越大,企业1产量越高、企业2产量越低。

4.

研发投资与子博弈完美均衡(20分)

在一个由两家企业组成的双寡头市场上,市场需求函数为 \(P(q_1,q_2)=9-q_1-q_2\),其中 \(q_1,q_2\) 为企业1、2的产量,两家企业的边际生产成本均为常数,分别为 \(C_1\) 和 \(C_2\)。市场需求函数和两家企业的生产成本均为两家企业的共同知识,两家企业的决策变量均为其产量(亦即 \(q_1\) 和 \(q_2\))。

(1)(5分)假设该市场结构为古诺(Cournot)模型,两家企业边际生产成本为 \(C_1=C_2=3\)。求解该假设条件下两家企业的均衡产量。

(2)(5分)假设企业1可以通过研发投入来改善其经营绩效。具体而言,假设企业1可通过一次性(lump sum)的投入 \(f=11\),将其边际生产成本降为 \(C_1=0\);如果企业1不进行该研发投入,其边际生产成本仍为 \(C_1=3\)。关于企业2的假定条件保持不变,其边际生产成本仍为常数 \(C_2=3\)。在该问题中,假设企业1是否进行研发与两家企业的产量选择为序列决策(sequential decisions),亦即企业2在观测到企业1是否进行研发之后,再对其产量 \(q_2\) 进行决策。假设该博弈结构(the structure of the game)为两家的共同知识。请求解该假定条件下的纯策略子博弈完美均衡(pure strategy subgame perfect equilibrium),注意企业1的决策包括是否进行研发和产量两个方面。

(3)(10分)在该问题中,假设企业1是否进行研发与两家企业的产量选择为同时决策(simultaneous decisions),其他题设条件与问题(2)保持一致。注意该问题和问题(2)的关键区别在于:在同时决策的假定条件下,企业2选择产量时并不知晓企业1是否进行了研发。求解该假定条件下的纯策略纳什均衡(pure strategy Nash equilibrium)。

参考答案要点 ›

(1)两家的反应函数均为 \(q_i=(6-q_j)/2\),对称古诺均衡为 \[q_1^*=q_2^*=2.\]

(2)逆向归纳:若不研发,企业1作为产量领导者选择 \(q_1=3\),企业2选择 \(q_2=3/2\),企业1利润为 \(9/2\);若研发,最优产量为 \(q_1=6\)、\(q_2=0\),扣除研发成本后的利润为 \(7\)。由于 \(7>9/2\),子博弈完美均衡是企业1研发并选择 \(q_1^*=6\),企业2选择 \(q_2^*=0\)。

(3)若研发,古诺候选为 \((q_1,q_2)=(4,1)\),企业1净利润为5,但改为不研发并选 \(q_1=5/2\) 可得 \(25/4\),故不是均衡。若不研发,候选为 \((2,2)\),企业1利润为4;改为研发并选 \(q_1=7/2\) 仅得净利润 \(5/4\)。因此纯策略纳什均衡是企业1不研发,且 \(q_1^*=q_2^*=2\)。

统计学部分

1.

截断正态分布的条件期望(15分)

假设随机变量 \(X\) 满足标准正态分布 \(N(0,1)\),请计算条件期望 \(E(X^3\mid X\geq0)\)。

参考答案要点 ›

因为 \(P(X\geq0)=1/2\),条件密度在 \(x\geq0\) 上为 \(2\phi(x)\)。因此 \[E(X^3\mid X\geq0)=\frac{2}{\sqrt{2\pi}}\int_0^\infty x^3e^{-x^2/2}\,dx.\] 令 \(u=x^2/2\),积分值为2,故 \[E(X^3\mid X\geq0)=\frac{4}{\sqrt{2\pi}}=2\sqrt{\frac{2}{\pi}}.\]

2.

比率的置信区间与样本量(20分)

某电脑品牌商在互联网上发起调查,询问 \(n\) 个客户所使用的电脑的品牌,使用得出的样本比率 \(\hat p\) 来估计全国用户使用其品牌的比率 \(p\)。

(1)(8分)请给出 \(90\%\) 置信水平下,比率 \(p\) 的置信区间。

(2)(12分)如果该电脑品牌商希望在 \(90\%\) 置信水平下,比率 \(p\) 的置信区间的长度无论如何都不超过 \(1\%\),请计算该电脑品牌商需要询问的客户人数 \(n\) 的最小值。

参考答案要点 ›

(1)用大样本正态近似,\(90\%\) 置信水平对应 \(z_{0.95}=1.645\),故近似置信区间为 \[\hat p\pm1.645\sqrt{\frac{\hat p(1-\hat p)}{n}}.\]

(2)区间长度为 \(2\times1.645\sqrt{\hat p(1-\hat p)/n}\)。最不利情形是 \(\hat p(1-\hat p)=1/4\),要求 \[2\times1.645\sqrt{\frac{0.25}{n}}\leq0.01,\] 得 \(n\geq27060.25\)。样本量取整数,因此 \(n_{\min}=27061\)。

3.

双样本均值差的估计与检验(20分)

假设随机变量 \(X_1,X_2,\ldots,X_n\) 是由均值 \(\mu_1\) 和方差 \(\sigma_1^2\) 的正态分布形成的随机样本,其中 \(\mu_1\) 未知,\(\sigma_1^2\) 已知。同时,假定随机变量 \(Y_1,Y_2,\ldots,Y_m\) 是由均值 \(\mu_2\) 和方差 \(\sigma_2^2\) 的正态分布形成的随机样本,其中 \(\mu_2\) 未知,\(\sigma_2^2\) 已知。另外,两个样本互相独立。定义参数 \(\theta=\mu_1-\mu_2\)。

(1)(5分)请给出 \(\theta\) 的极大似然估计量 \(\hat\theta\)。

(2)(10分)假定总样本量 \(N=n+m\) 是固定的,请问如何调整 \(n\) 和 \(m\),使得 \(\hat\theta\) 的均方误差(mean squared error)最小?

(3)(5分)给定原假设 \(H_0:\theta=0\) 和备择假设 \(H_1:\theta\neq0\)。利用问题(2)中的结果,如何检验原假设 \(H_0:\theta=0\)?请给出统计量的形式,找到它的分布,并给出显著性水平 \(\alpha\) 下的拒绝域。

参考答案要点 ›

(1)由正态总体均值的极大似然估计及不变性,\(\hat\theta=\bar X-\bar Y\)。

(2)该估计量无偏,所以 \[\operatorname{MSE}(\hat\theta)=\frac{\sigma_1^2}{n}+\frac{\sigma_2^2}{m}.\] 在 \(n+m=N\) 下,一阶条件给出 \(n:m=\sigma_1:\sigma_2\),即 \[n^*=\frac{\sigma_1}{\sigma_1+\sigma_2}N,\qquad m^*=\frac{\sigma_2}{\sigma_1+\sigma_2}N,\] 最小方差为 \((\sigma_1+\sigma_2)^2/N\)。

(3)在最优分配和 \(H_0\) 下, \[Z=\frac{\bar X-\bar Y}{(\sigma_1+\sigma_2)/\sqrt N}\sim N(0,1).\] 显著性水平 \(\alpha\) 的双侧拒绝域为 \(|Z|>z_{1-\alpha/2}\)。

4.

OLS估计量的方差与FWL定理(20分)

考虑简单线性回归 \(Y=X\beta+\varepsilon\),其中 \(Y\) 是 \(n\times1\) 的被解释变量,\(X\) 是 \(n\times p\) 的解释变量,\(\beta\) 是 \(p\times1\) 的未知参数,\(\varepsilon\) 是 \(n\times1\) 的误差项并且满足 \(E(\varepsilon\mid X)=0\)。假定 \(\varepsilon\) 的方差是 \(\operatorname{Var}(\varepsilon\mid X)=\sigma^2V(X)\),其中 \(\sigma^2\) 是一个未知的大于0的常数,\(V(X)\) 是一个正定矩阵。假设 \(\operatorname{Rank}(X)=p\)。

(1)(5分)请计算 \(\beta\) 的普通最小二乘(OLS)估计量的方差(假设 \(X\) 给定)。

(2)(10分)假定 \(V(X)=I_n\),其中 \(I_n\) 是 \(n\times n\) 的单位矩阵。把 \(X\) 和 \(\beta\) 分块,使得 \(X\beta=X_1\beta_1+X_2\beta_2\)。请给出 \(\beta_2\) 的最小二乘估计量。

(3)(5分)请计算问题(2)中的 \(\beta_2\) 的普通最小二乘估计量的方差(假设 \(X\) 给定)。

参考答案要点 ›

(1)由 \(\hat\beta=(X^\top X)^{-1}X^\top Y\),有 \[\operatorname{Var}(\hat\beta\mid X)=\sigma^2(X^\top X)^{-1}X^\top V(X)X(X^\top X)^{-1}.\]

(2)令 \[M_1=I_n-X_1(X_1^\top X_1)^{-1}X_1^\top.\] 由Frisch–Waugh–Lovell定理, \[\hat\beta_2=(X_2^\top M_1X_2)^{-1}X_2^\top M_1Y.\]

(3)同方差条件下,利用 \(M_1\) 的对称性和幂等性, \[\operatorname{Var}(\hat\beta_2\mid X)=\sigma^2(X_2^\top M_1X_2)^{-1}.\]

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