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影子价格

影子价格 (Shadow Price) 影子价格(对偶变量/拉格朗日乘数)是在受约束优化问题中放松约束一单位时最优目标函数值的变化量。代表稀缺资源的边际价值或约束的机会成本——非市场直接交易"影子"价格,而是通过计算得出的内在价值。仅当资源被完全用尽时影子价格才可能大于零(约束性资源/有效约束)。 线性规划对偶推导 原始最大化问题: Z = c_i x_i,

浏览 73 更新 2025-10-10

影子价格 (Shadow Price)

影子价格对偶变量/拉格朗日乘数)是在受约束优化问题中放松约束一单位时最优目标函数值的变化量。代表稀缺资源边际价值或约束的机会成本——非市场直接交易"影子"价格,而是通过计算得出的内在价值。仅当资源被完全用尽时影子价格才可能大于零(约束性资源/有效约束)。

线性规划对偶推导

原始最大化问题:maxZ=cixi\max Z = \sum c_i x_i,s.t. ajixibj\sum a_{ji}x_i \le b_jxi0x_i\ge0。对偶最小化问题引入对偶变量yjy_j(影子价格):

minW=bjyj,s.t. ajiyjci,  yj0\min W = \sum b_j y_j,\quad \text{s.t. } \sum a_{ji}y_j \ge c_i,\; y_j\ge0

强对偶定理Zmax=WminZ_{\max} = W_{\min}。最优对偶解 yj=Zmax/bjy_j^* = \partial Z_{\max}/\partial b_j(目标函数对约束常数的偏导数)。

计算示例

工厂产桌子(T)和椅子(C)。利润:T=80 USD,C=60 USD。木材:4T+2C604T+2C\le60,工时:2T+4C482T+4C\le48。解:T=12,C=6→Pmax=1320P_{\max}=1320 USD。对偶建立(设ywy_w木材影价,yly_l工时影价):min60yw+48yl\min 60y_w+48y_l s.t. 4yw+2yl804y_w+2y_l\ge802yw+4yl602y_w+4y_l\ge60互补松弛性:T>0,C>0→约束取等号→yw=50/316.67y_w=50/3\approx16.67yl=20/36.67y_l=20/3\approx6.67

解释:额外一单位木材→利润增16.67 USD(低于此价购入有利);额外一小时→利润增6.67 USD(加班费低于此率高则可)。影子价格仅在敏感性分析确定的有效范围内适用。

应用

资源配置(识别最有价值资源优先供给);成本效益分析(评估扩大产能效益);产品定价参考;经济学延伸→无市场价格的物品估值(清洁空气/生物多样性的边际社会成本)。