第十一章微積分在經濟學中的應用(2 / 3)

又d(C′)dQ=8,顯然d(C′)dQQ=9798>0.

故當Q=9798≈10台時,平均成本最低,其值為C|Q=10=1164萬元.

例7設生產函數為Q=f(L)=-34L3+12L2;

(1)求平均產量的最大值;

(2)求邊際產量的最大值.

解(1)由生產函數得平均產量函數和邊際產量函數得

Q-=f(L)L=-34L2+12L,Q′=dQdL=f′(L)=-94L2+24L.

令Q-=Q′,得-34L2+12L=-94L2+24L,可得L1=0,L2=8.

又d(Q′)dL=f″(L)=-184L+24<0,L=8時;

>0,L=0時,

所以當L=8時,平均產量取最大值,其值為

Q-=(-34L2+12L)|L=8=48.

(2)令d(Q′)dL=-184L+24=0,得L=513.又d2(Q′)dL2=f(L)=-92

∴f(513)<0,故L=513時,邊際產量取最大值,其值為

Q′=(-94L2+24L)L=513=64.

例8廠商的總收入函數和總成本函數分別為R(Q)=30Q-3Q2,C(Q)=Q2+2Q+2.

廠商追求最大利潤,政府對其產品的征稅,求:

(1)廠商納稅前的最大利潤和此時的產量及價格;

(2)征稅收入最大值及此時的稅率t;

(3)廠商納稅後的最大利潤及此時產品的價格.

解(1)易求得納稅前,當產量Q0=72時,可獲最大利潤,其值L=47,此時產品的價格P=1912.

(2)目標函數是T=tQ,納稅後的總成本函數是:

Ct=Ct(Q)=Q2+2Q+tQ+2.

由於R′(Q)=30-6Q,C′t(Q)=2Q+2+t,由R′(Q)=C′t(Q),

即30-6Q=2Q+2+t,可解得Qt=28-t8.

又因R″(Q)=-6,C″t(Q)=2,顯然有R″(Q)<C″t(Q).所以,納稅後廠商獲最大利潤的產出水平是Qt=28-t8.

這時,征稅收入函數為T=tQt=18(28t-t2).

由此式確定稅率t,以使T取最大值.

根據極大值存在的條件,因為

dTdt=18(28-2t)=0時,t0=14,d2Tdt2=-14<0,

所以當稅率t0=14時,Qt=28-148=74,征稅收入最大,其值為

7=t0·Qt=14×74=2412.

(3)納稅後,利潤函數為

Lt=R(Q)-Ct(Q)=-4Q2+(28-t)Q-2.

當Q=74,t=14時,最大利潤為Lt=1014.

此時,產品價格P=R(Q)Q|Q=74=(30-3Q)|Q=74=2434.

例9設某種商品的單價為P時,售出的商品數量Q可以表示成Q=aP+b-c其中a,b,c均為正常數,且a>bc,

(1)求P在什麼範圍內變化時,使相應的銷售額增加或減少;

(2)要使銷售額最大,商品單價P應取何值?最大銷售額是多少?

解由經濟意義知,銷售額為R=PQ,而其增減性可由R′(P)的符號來確定.

(1)∵R=PQ=P(aP+b-c)R′=ab-c(P+b)2(P+b)2,令R′=0.得

P0=abc-b=bc(a-bc)>0.

當0<P<bc(a-bc)時,有R′>0,所以隨著單價的提高,相應的銷售額也將增加;

當P>bc(a-bc)時,有R′<0,所以隨著單價的提高,相應的銷售額將減少.

(2)由(1)可知,當P=bc(a-bc)時,銷售額R取得最大值,最大銷售額為

Rmax=(abc-b)(aabc-c)=(a-bc)2.

例10假設某種商品的需求量Q是單價P元的函數:Q=12000-80P,商品的總成本C是需求量Q的函數;C=25000+50Q;每單位商品需納稅2元,試求使銷售利潤最大的商品單價和最大利潤額.

解本題的關鍵在於建立利潤關係式,注意減去成本及稅收.以L表示銷售利潤額,則

L=(12000-80P)(P-2)-(25000+50Q)

=-80P2+16160P-649000.

L′=-160P+16160,令L′=0,得P=101.

由於L″|P=101=-160<0,可見當P=101時,L有極大值,也是最大值(因為P=101是唯一駐點).

最大利潤額為L|P=101=167080元.

例11設某酒廠有一批新釀的好酒,如果現在(設為t=0)就出售,總收入為R0元.若窖藏起來待陳酒價格出售,t年後總收入為R=P0e25t,假定銀行的年利率為r,並以連續複利計算,試求窖藏多少年售出可使總收入的現值最大,並求r=006時t的值.

分析本題的關鍵在於利用連續複利公式:在年利率為r的情況下,現時的A元在t時的總收入為R(t)=Aert;反之,t時的總收入R(t)的現值為A(t)=R(t)e-rt.

解根據連續複利公式,這批酒在窖藏t年末售出的總收入R的現值A(t)=Re-rt,而R=R0e25t,所以A(t)=R0e25t-rt.

令dA(t)dt=R0e25-rt·(15t-r)=0,得唯一駐點為t0=125r2.

又d2Adt2=R0e25t-rt[(15t-r)2-110t3],則有d2Adt2t=t0=R0e125r(-125r3)<0.

於是,t0=125r2是極大值點,即是最大值點,故窖藏t=125r2年售出,總收入的現值最大.

當r=006時,t=1009≈11年.

[真題在線]

例12(1998年)設某酒廠有一批新釀的好酒,如果現在(假定t=0)就售出,總收入為R0(元),如果窖藏起來待來日按陳酒價格出售,t年末總收入為

R=R0e25t

假設銀行的年利率為r,並以連續複利計算,試求窖藏多少年售出可使總收入現值最大,並求r=0.06時的t值.

分析根據連續複利公式,在年利率為r的情況下,現時的A(元)在t時的總收入為R(t)=Aert,反之,t時總收入為R(t)的現值為A(t)=R(t)e-rt,將R=R0e25t代入媽得到總收入的現值與窖藏時間t之間的關係式,從而可用微分法求其最大值.

解由連續複利公式知,這批酒在窖藏t年未售出總收入R的現值為A(t)=Re-rt,而R=R0e25t,則

A(t)=R0e25t-rt

令dAdt=R0e25t-rt(15t-)=0,得唯一駐點t0=125r2

又d2Adt2=R0e25t-rt1t-r2+110t3

則有d2Adt2t=t0=R0e125r(-12.5r3)<0

於是,t0=125r2是極大值點即最大值點,故窖藏t=125r2(年)售出,總收入現值最大.

當r=0.06時,t=1009≈11(年)

例13(2001年)設生產函數為Q=ALαKβ,其中Q是產出量,L是勞動投入量,K是資本投入量,而A、α、β均為大於零的參數,則當Q=1時K關於L的彈性為.

應填-αβ

解當Q=1時,1=ALαKβ

等式兩邊對L求導得

Q=αALα-1Kβ+βALαKβ-1dKdL

解得dKdL=αKβL

由彈性計算公式知,K關於L的彈性為

dKdL·LK=-αLβK·LK=-αβ

例14(2001年)某商品進價為a(元/件),根據以往經驗,當銷售價為b(元/件)時,銷售量為c件(a、b、c均為正常數,且b≥43a),市場調查表明,銷售價每下降10%,銷售量可增加40%,現決定一次性降價.試問,當銷售價定為多少時,可獲得最大利潤?並求出最大利潤.

解設P表示降價後的銷售價,x為增加的銷售量,L(x)是總利潤,那麼

xb-P=0.4c0.1b

則P=b-b4cx

從而L(x)=(b-b4cx-a)(c+x)

對x求導得L′(x)=-b2cx+34b-a

令L′(x)=0,得惟一駐點

x0=(3b-4a)c2b

由問題的實際意義或L″(x0)=-b2c<0可知,x0是極大值點,也是最大值點,故定價為

P=b-(38b-12a)=58b+12a(元)

時,得最大利潤L(x0)=c16b(5b-4a)2元

§112二元微積分在經濟學中的初步應用

一、本節知識串講

有關二元經濟函數的最值問題,通常用二元函數求極限的方法解決,分為無條件極值和條件極值二種情況.在條件極值問題中,應采用拉格朗日乘數法處理.

二、能力、思維、方法

[能力素質]

例1某廠生產的一種商品同時在兩個市場銷售,售價分別為P1和P2,銷售量分別為q1和q2,需求函數分別為q1=24-02P1和q2=10-005P2;總成本函數為C=35+40(q1+q2).試問廠家如何確定兩個市場的售價,能使其獲得的總利潤最大?最大總利潤為多少?