Pořadový nástroj - Ordinal utility
v ekonomika, an pořadová užitečnost funkce je funkce představující předvolby agenta na pořadová stupnice. Pořadové teorie užitečnosti tvrdí, že je smysluplné ptát se, která možnost je lepší než ta druhá, ale nemá smysl se ptát jak moc lepší nebo jak dobré je. Celá teorie spotřebitelské rozhodování za podmínek jistota může být, a obvykle je, vyjádřeno jako pořadová užitečnost.
Předpokládejme například, že nám George říká, že „dávám přednost A před B a B před C“. Georgeovy preference mohou být reprezentovány funkcí u takové, že:
Ale kritici hlavní nástroj tvrdí, že jedinou smysluplnou zprávou této funkce je objednávka ; skutečná čísla nemají smysl. Georgeovy preference tedy mohou být také reprezentovány následující funkcí proti:
Funkce u a proti jsou pořadově ekvivalentní - stejně dobře představují Georgeovy preference.
Obyčejný nástroj kontrastuje s hlavní nástroj teorie předpokládá, že rozdíly mezi preferencemi jsou také důležité. v u rozdíl mezi A a B je mnohem menší než mezi B a C, zatímco v proti opak je pravdou. Proto, u a proti jsou ne kardinálně ekvivalentní.
Koncept řadového užitku poprvé představil Pareto v roce 1906.[1]
Zápis
Předpokládejme, že množina všech států světa je a agent má preferenční vztah na . Je běžné označit slabý preferenční vztah pomocí , aby zní „agent chce B minimálně stejně jako A“.
Symbol se používá jako zkratka k vztahu lhostejnosti: , který zní „Agent je mezi B a A lhostejný“.
Symbol se používá jako zkratka k silnému preferenčnímu vztahu: , který zní „Agent přísně upřednostňuje B před A“.
Funkce říká se zastupovat vztah li:
Související pojmy
Mapování křivek indiference
Místo definování numerické funkce lze preferenční vztah agenta graficky znázornit indiferenčními křivkami. To je obzvláště užitečné, když existují dva druhy zboží, X a y. Poté každá indiferenční křivka ukazuje sadu bodů takové, pokud a jsou tedy na stejné křivce .
Níže je uvedena ukázková křivka indiference:
Každá indiferenční křivka je sada bodů, z nichž každý představuje kombinaci množství dvou zboží nebo služeb, se kterými je spotřebitel stejně spokojen. Čím dále je křivka od počátku, tím vyšší je úroveň užitečnosti.
Sklon křivky (zápor mezní míra substituce X pro Y) v kterémkoli okamžiku ukazuje míru, jakou je jednotlivec ochoten vyměnit dobrý X proti dobrému Y při zachování stejné úrovně užitečnosti. Křivka je konvexní vůči původu, jak je uvedeno za předpokladu, že spotřebitel má klesající mezní míru substituce. Lze ukázat, že spotřebitelská analýza s indiferenčními křivkami (ordinální přístup) poskytuje stejné výsledky jako ta založená na hlavní nástroj teorie - tj. spotřebitelé budou spotřebovávat v bodě, kdy se mezní míra substituce mezi jakýmikoli dvěma zbožemi rovná poměru cen tohoto zboží (princip mezní meze).
Odhalená preference
Odhalená teorie preferencí řeší problém, jak sledovat vztahy ordinálních preferencí v reálném světě. Výzva teorie odhalených preferencí spočívá částečně v určení toho, jaké svazky zboží byly ztraceny, na základě toho, že jsou méně oblíbené, když jsou jednotlivci pozorováni při výběru konkrétních svazků zboží.[2][3]
Nezbytné podmínky pro existenci ordinální užitné funkce
Některé podmínky zapnuty jsou nezbytné k zajištění existence reprezentující funkce:
- Přechodnost: pokud a pak .
- Úplnost: pro všechny svazky : buď nebo nebo oboje.
- Úplnost také znamená reflexivitu: pro každého : .
Když jsou tyto podmínky splněny a je nastavena je konečný, je snadné vytvořit funkci což představuje pouhým přiřazením příslušného čísla každému prvku , jak je uvedeno v úvodním odstavci. Totéž platí, když je X počítatelně nekonečný. Kromě toho je možné induktivně sestrojit reprezentativní užitnou funkci, jejíž hodnoty jsou v rozsahu .[4]
Když je nekonečný, tyto podmínky jsou nedostatečné. Například, lexikografické preference jsou tranzitivní a úplné, ale nemohou být reprezentovány žádnou užitnou funkcí.[4] Další požadovaná podmínka je kontinuita.
Kontinuita
Preference relace se nazývá kontinuální pokud, kdykoli je B upřednostňováno před A, malé odchylky od B nebo A nezmění pořadí mezi nimi. Formálně se preferenční vztah na množině X nazývá spojitý, pokud splňuje jednu z následujících ekvivalentních podmínek:
- Pro každého , sada je topologicky uzavřeno v s topologie produktu (tato definice vyžaduje být a topologický prostor ).
- Pro každou sekvenci , pokud pro všechny i a a , pak .
- Pro každého takhle , existuje koule kolem a míč kolem takové, že pro každého v kouli kolem a každý v kouli kolem , (tato definice vyžaduje být a metrický prostor ).
Pokud je preferenční vztah reprezentován funkcí spojitého užitku, pak je jasně spojitý. Věty o Debreu (1954) platí i opak:
- Každý souvislý úplný přednostní vztah může být reprezentován spojitou pořadovou užitnou funkcí.
Všimněte si, že lexikografické preference nejsou spojité. Například, , ale v každé kouli kolem (5,1) jsou body s a tyto body jsou horší než . To je v souladu s výše uvedenou skutečností, že tyto preference nelze představovat užitnou funkcí.
Jedinečnost
Pro každou užitnou funkci proti, existuje jedinečný preferenční vztah představovaný proti. Opak však není pravdou: preferenční vztah může být reprezentován mnoha různými užitnými funkcemi. Stejné preference lze vyjádřit jako žádný užitková funkce, která je monotónně rostoucí transformací proti. Např. Pokud
kde je žádný monotónně rostoucí funkce, pak funkce proti a proti dát vzniknout identickému mapování křivek indiference.
Tato ekvivalence je stručně popsána následujícím způsobem:
- Pořadová pomocná funkce je unikátní až po rostoucí monotónní transformaci.
Naproti tomu a hlavní nástroj funkce je jedinečná až do zvýšení afinní transformace. Každá afinní transformace je monotónní; tedy pokud jsou dvě funkce kardinálně ekvivalentní, jsou také ordinálně ekvivalentní, ale ne naopak.
Monotónnost
Předpokládejme, že od nynějška ta sada je množina všech nezáporných reálných dvourozměrných vektorů. Takže prvek je pár což představuje množství spotřebované ze dvou produktů, např. jablek a banánů.
Pak za určitých okolností preferenční vztah je reprezentován užitnou funkcí .
Předpokládejme, že preferenční vztah je monotónně roste, což znamená, že „více je vždy lepší“:
Pak oba parciální deriváty, pokud existují, z proti jsou pozitivní. Ve zkratce:
- Pokud užitková funkce představuje monotónně rostoucí preferenční vztah, pak se užitková funkce monotónně zvyšuje.
Mezní míra substituce
Předpokládejme, že osoba má balíček a tvrdí, že je mezi tímto svazkem a svazkem lhostejný . To znamená, že je ochoten dát jednotky x dostat jednotky r. Pokud je tento poměr zachován jako , říkáme to je mezní míra substituce (PANÍ) mezi X a y na místě .[5]:82
Tato definice MRS je založena pouze na vztahu ordinálních preferencí - nezávisí na numerické užitné funkci. Pokud je preference vztah reprezentován užitkovou funkcí a funkce je diferencovatelná, pak lze MRS vypočítat z derivátů této funkce:
Například pokud je preferenční vztah reprezentován pak . MRS je pro funkci stejný . To není náhoda, protože tyto dvě funkce představují stejný preferenční vztah - každá z nich je rostoucí monotónní transformací druhé.
Obecně se MRS může v různých bodech lišit . Je například možné, že v MRS je nízká, protože osoba má hodně X a jen jeden y, ale v nebo MRS je vyšší. Níže jsou popsány některé speciální případy.
Linearita
Když MRS určitého preferenčního vztahu nezávisí na balíčku, tj. MRS je stejný pro všechny , indiferenční křivky jsou lineární a tvaru:
a preferenční vztah může být reprezentován lineární funkcí:
(Samozřejmě, stejný vztah může být reprezentován mnoha dalšími nelineárními funkcemi, jako je nebo , ale lineární funkce je nejjednodušší.)[5]:85
Quasilinearity
Kdy závisí MRS ale ne na , preferenční vztah může být reprezentován a kvazilineární nástroj funkce formuláře
kde je určitá monotónně rostoucí funkce. Protože MRS je funkce , možná funkce lze vypočítat jako integrál z :[6][5]:87
V tomto případě jsou všechny indiferenční křivky rovnoběžné - jsou to vzájemné vodorovné převody.
Aditivita se dvěma výrobky
Obecnější typ užitné funkce je aditivní funkce:
Existuje několik způsobů, jak zkontrolovat, zda jsou dané předvolby reprezentovatelné funkcí doplňkové utility.
Dvojité zrušení majetku
Pokud jsou předvolby aditivní, ukazuje to jednoduchý aritmetický výpočet
- a
- naznačuje
takže tato vlastnost „dvojitého zrušení“ je nezbytnou podmínkou pro přidání.
Debreu (1960) ukázal, že tato vlastnost je také dostatečná: tj. pokud preferenční vztah splňuje vlastnost dvojitého zrušení, může být reprezentován funkcí aditivní utility.[7]
Odpovídající vlastnictví kompromisů
Pokud jsou předvolby reprezentovány aditivní funkcí, ukazuje to jednoduchý aritmetický výpočet
takže tato vlastnost „odpovídajících kompromisů“ je nezbytnou podmínkou pro aditivitu. Tato podmínka je také dostatečná.[8][5]:91
Aditivita se třemi nebo více zbožím
Pokud existují tři nebo více komodit, je podmínka aditivity užitné funkce překvapivě jednodušší než u dvou komodit. Toto je výsledek Věta 3 Debreu (1960). Podmínka požadovaná pro aditivitu je preferenční nezávislost.[5]:104
Podmnožina A komodit se říká, že je přednostně nezávislý podmnožiny B komodit, je-li preferenční vztah v podmnožině A, daný konstantními hodnotami pro podmnožinu B, nezávislý na těchto konstantních hodnotách. Předpokládejme například, že existují tři komodity: X y a z. Podmnožina {X,y} je přednostně nezávislý na podmnožině {z}, pokud pro všechny :
- .
V tomto případě můžeme jednoduše říci, že:
- pro konstantní z.
Preferenční nezávislost má smysl v případě nezávislé zboží. Například preference mezi svazky jablek a banánů jsou pravděpodobně nezávislé na počtu bot a ponožek, které agent má, a naopak.
Podle Debreuovy věty, pokud jsou všechny podmnožiny komodit přednostně nezávislé na jejich doplňcích, pak může být preferenční vztah reprezentován funkcí aditivní hodnoty. Zde poskytujeme intuitivní vysvětlení tohoto výsledku tím, že ukazujeme, jak lze takovou funkci aditivní hodnoty zkonstruovat.[5] Důkaz předpokládá tři komodity: X, y, z. Ukážeme, jak definovat tři body pro každou ze tří hodnotových funkcí : 0 bod, 1 bod a 2 bod. Další body lze vypočítat podobným způsobem a poté lze pomocí kontinuity dojít k závěru, že funkce jsou v celém jejich rozsahu dobře definované.
0 bodů: zvolit libovolný a přiřadit je jako nulu hodnotové funkce, tj .:
1 bod: zvolit libovolný takhle . Nastavit jako jednotku hodnoty, tj .:
Vybrat a tak, aby platily následující lhostejné vztahy:
- .
Tato lhostejnost slouží ke zvětšení jednotek y a z aby odpovídaly těm z X. Hodnota v těchto třech bodech by měla být 1, takže přiřadíme
2 body: Nyní použijeme předpoklad preferenční nezávislosti. Vztah mezi a je nezávislý na z, a podobně vztah mezi a je nezávislý na X a vztah mezi a je nezávislý na y. Proto
To je užitečné, protože to znamená, že funkce proti může mít v těchto třech bodech stejnou hodnotu - 2. Vybrat takhle
a přiřadit
3 body: Abychom ukázali, že naše dosavadní úkoly jsou konzistentní, musíme ukázat, že všechny body, které obdrží celkovou hodnotu 3, jsou indiferenční body. Zde se opět používá preferenční předpoklad nezávislosti, protože vztah mezi a je nezávislý na z (a podobně pro ostatní páry); proto
a podobně pro ostatní páry. Proto je 3 bod definován důsledně.
Můžeme takto pokračovat indukcí a definovat funkce jednotlivých komodit ve všech celočíselných bodech, poté je pomocí kontinuity definovat ve všech reálných bodech.
Implicitní předpoklad v bodě 1 výše uvedeného důkazu je, že všechny tři komodity jsou nezbytný nebo preference relevantní.[7]:7 To znamená, že existuje balíček tak, že pokud se zvýší množství určité komodity, nový balíček je přísně lepší.
Důkaz pro více než 3 komodity je podobný. Ve skutečnosti nemusíme kontrolovat, zda jsou všechny podmnožiny bodů přednostně nezávislé; stačí zkontrolovat lineární počet párů komodit. Např. Pokud existují různé komodity, , pak to stačí zkontrolovat u všech , dvě komodity jsou přednostně nezávislé na ostatních komodity.[5]:115
Jedinečnost doplňkového vyjádření
Vztah preferencí aditiv může být reprezentován mnoha různými funkcemi aditivních obslužných programů. Všechny tyto funkce jsou však podobné: nejenže zvyšují vzájemné monotónní transformace (stejně jako všechny užitné funkce představující stejný vztah ); přibývají lineární transformace navzájem.[7]:9 Ve zkratce,
- Aditivní pořadová pomocná funkce je unikátní až po rostoucí lineární transformaci.
Srovnání mezi řadovými a světovými užitnými funkcemi
Následující tabulka porovnává dva typy užitkových funkcí běžných v ekonomii:
Úroveň měření | Představuje předvolby na | Unikátní až | Existence prokázána | Většinou se používá v | |
---|---|---|---|---|---|
Pořadový nástroj | Pořadová stupnice | Jistě výsledky | Vzrůstající monotónní transformace | Debreu (1954) | Teorie spotřebitele s jistotou |
Kardinální nástroj | Intervalová stupnice | Náhodné výsledky (loterie) | Zvýšení monotónnosti lineární transformace | Von Neumann-Morgenstern (1947) | Herní teorie, volba za nejistoty |
Viz také
Reference
- ^ Pareto, Vilfredo (1906). „Manuale di economia politica, con una introduzione alla scienza sociale“. Societa Editrice Libraria.
- ^ Chiaki Hara (6. června 1998). „Odhalená teorie preferencí“. 7. setkání Toiro-kai (1997/1998).
- ^ Botond Koszegi; Matthew Rabin (květen 2007). „Chyby v analýze dobrých životních podmínek podle volby“ (PDF). American Economic Review: Papers and Proceedings. 97 (2): 477–481. CiteSeerX 10.1.1.368.381. doi:10,1257 / aer.97.2.477. Archivovány od originál (PDF) dne 15. 10. 2008.
- ^ A b Ariel Rubinstein, poznámky k přednášce z mikroekonomické teorie, Přednáška 2 - Utility
- ^ A b C d E F G Keeney, Ralph L .; Raiffa, Howard (1993). Rozhodnutí s více cíli. ISBN 978-0-521-44185-8.
- ^ Peter Mark Pruzan a J. T. Ross Jackson (1963). „O vývoji užitkových prostorů pro systémy s více cíli“. Ledelse og Erhvervsøkonomi / Handelsvidenskabeligt Tidsskrift / Erhvervsøkonomisk Tidsskrift.
- ^ A b C Bergstrom, Ted. „Poznámky k přednášce o oddělitelných preferencích“ (PDF). UCSB Econ. Citováno 18. srpna 2015.
- ^ Luce, R. Duncan; Tukey, John W. (1964). "Simultánní společné měření: nový typ základního měření". Journal of Mathematical Psychology. 1: 1–27. CiteSeerX 10.1.1.334.5018. doi:10.1016 / 0022-2496 (64) 90015-x.