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導數在經濟中應用的論文

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【摘要】導數在經濟領域中的應用非常廣泛,特別是在微觀經濟學中有很多具體的例子。掌握導數的基本概念和經濟中常見函數的概念非常重要,把經濟學中很多現象進行分析,歸納到數學領域中,用我們所學的數學知識進行解答,對很多經營決策者起了非常重要的作用。

導數在經濟中應用的論文

【關鍵詞】導數;變化率;邊際;邊際分析

高等數學的主要內容是微積分,微分學則是微積分的重要組成部分,而導數又是微分學中的基本概念之一,所以學習導數的概念並熟練掌握導數的應用尤爲重要。導數的應用範圍頗爲廣泛,比如在物理學中的應用,在工程技術上的應用,在經濟學中的應用等等,今天我們就導數在經濟中的應用略做討論。

一、導數的概念

從數量關係而言,導數反映函數的自變量在變化時,相應的函數值變化的快慢程度——變化率(瞬時變化率)。從數學表達式而言,研究的是函數的增量與自變量的增量比的極限問題。

函數y=f(x)在某一點x0的導數表達式如下:

若函數y=f(x)在某區間內每一點都可導,則稱y=f(x)在該區間內可導,記f′(x)爲y=f(x)在該區間內的可導函數(簡稱導數),表達式如下:

二、經濟中常用的函數

導數在經濟領域中的應用,主要是研究在這一領域中出現的一些函數關係,因此必須瞭解一些經濟分析中常見的函數。

(一)價格函數

一般說來,價格是銷售量的函數。生活中隨處可見,買的東西越多,消費者砍價的幅度就可以大些。例如:某批發站批發1000只杯子給零售商,批發定價是20元,若批發商每次多批發200只杯子,相應的.批發價格就降低1元,現在批發站杯子的存貨只有2000只,最小的銷量是1000只,求價格函數。

(二)需求函數

作爲市場上的一種商品,其需求量受到很多因素影響,如商品的市場價格、消費者的喜好等.爲了便於討論,我們先不考慮其他因素,假設商品的需求量僅受市場價格的影響。即

Q=f(p)

其Q中表示商品需求量,p表示商品市場價格。

例如:某廠家從促進消費的需求考慮,對某空調的價格從3000元/臺降到2500元/臺,相應的需求量從3000臺增到5000臺,求需求函數。

(三)成本函數

成本包括固定成本和變動成本兩類.固定成本是指廠房、設備等固定資產的折舊、管理者的固定工資等,記爲C0。變動成本是指原材料的費用、工人的工資等,記爲C1。這兩類成本的總和稱爲總成本,記爲C,即

C=C0+C1

假設固定成本不變(C0爲常數),變動成本是產量q的函數(C1=C1(q)),則成本函數爲C=C(q)=C0+C1(q)。

(四)收益函數

在商業活動中,一定時期內的收益,就是指商品售出後的收入,記爲R.銷售某商品的總收入取決於該商品的銷售量和價格。因此,收入函數爲

R=pq

其中q表示銷售量,p表示價格。

(五)利潤函數

利潤是指收入扣除成本後的剩餘部分,記爲L.

L=R-C

其中R表示收入,C表示成本。

總收入減去變動成本稱爲毛利潤,再減去固定成本稱爲純利潤。

三、導數在經濟分析中的應用舉例

導數是函數關於自變量的變化率,在經濟學中,也存在變化率的問題,因此我們可以把微觀經濟學中的很多問題歸結到數學中來,用我們所學的導數知識加以研究並解決。

在此我們就經濟學中的邊際和邊際分析問題加以稍作討論。

邊際概念表示當x的改變量△x趨於0時y的相應改變量△y與△x的比值的變化,即當x在某一給定值附近有微小變化時y的瞬時變化。

若設某經濟指標y與影響指標值的因素x之間成立函數關係式y=f(x),則稱導數f′(x)爲f(x)的邊際函數,記作My。隨着y,x含義不同,邊際函數的含義也不一樣。

設生產某產品q單位時所需要的總成本函數爲C=C(q),則稱MC=C′(q)爲邊際成本。邊際成本的經濟含義是:當產量爲q時,再生產一個單位產品所增加的總成本爲C′(q)。

類似可定義其它概念,如邊際收入,邊際產量,邊際利潤,邊際銷量等等。

經濟活動的目的,除了考慮社會效益,對於一個具體的公司,決策者更多的是考慮經營的成果,如何降低成本,提高利潤等問題。

例1某種產品的總成本C(萬元)與產量q(萬件)之間的函數關係式(即總成本函數)爲

C=C(q)=100+4q-0.2q2+0.01q3

求生產水平爲q=10(萬件)時的平均成本和邊際成本,並從降低成本角度看,繼續提高產量是否合適?

解當q=10時的總成本爲

C(10)=100+4×10-0.2×102+0.01×103=130(萬元)

所以平均成本(單位成本)爲C(10)÷10=130÷10=13(元/件)

邊際成本MC=C′(q)=4-0.4q+0.03q2

MC│q=10=4-0.4×10+0.03×102=3(元/件)

因此在生產水平爲10萬件時,每增加一個產品總成本增加3元,遠低於當前的單位成本,從降低成本角度看,應該繼續提高產量。

例2某公司總利潤L(萬元)與日產量q(噸)之間的函數關係式(即利潤函數)爲L=L(q)=2q-0.005q2-150

試求每天生產150噸,200噸,350噸時的邊際利潤,並說明經濟含義。

解邊際利潤ML=L′(q)=2-0.01q

ML│q=150=2-0.01×150=0.5;

ML│q=200=2-0.01×200=0;

ML│q=350=2-0.01×350=-1.5

從上面的結果表明,當日產量在150噸時,每天增加1噸產量可增加總利潤0.5萬元;當日產量在200噸時,再增加產量,總利潤已經不會增加;而當日產量在350噸時,每天產量再增加1噸反而使總利潤減少1.5萬元,由此可見,該公司應該把日產量定在200噸,此時的總利潤最大爲:L(25)=2×200-0.005×2002-150=50(萬元)

從上例可以發現,公司獲利最大的時候,邊際利潤爲零。

例3某公司生產某產品的成本函數和收入函數依次爲,C(q)=3000+200q+(1/5)q2,R(q)=350q+(1/20)q2,其中q爲產品的月產量,每月的產品均能全部銷完,求利潤最大的月產量應爲多少?

解L(q)=R(q)-C(q)

=350q+(1/20)q2-3000-200q-(1/5)q2

=150q+(3/20)q2-3000(q>0)

L′(q)=150-(3/10)q

令L′(q)=0,得q=500

列表考查

由表格可以看出在(0,+∞)內只有一個極大值點,且L(q)是一個二次函數,根據生活中的實際規律可得,它就是最大值點。

所以,當月產量爲500生產單位時,利潤最大。

從上例我們可以證明,利潤最大的必要條件是邊際收入等於邊際成本。

即由L′(q)=0,且L(q)-C(q)

得L′(q)=R′(q)-C′(q)=0,即R′(q)=C′(q),

MR=MC

例4某企業生產過程中需使用某種原材料。到外地採購一次這種原材料,要開銷採購人員的工資、旅差費、手續費、運輸費、檢驗費等,但每次採購的總的採購費用基本相同。原材料被採購回來後,除了被使用外,存放在倉庫裏,要開銷保管費用,保管費用通常是採購批量、採購價格、保管費率三者乘積的一半,試求總費用最小的採購批量。

解設每年使用原材料的總量爲Q,每次採購的批量爲q,每次採購費用爲k,則年採購次數爲(Q/q),每年的採購費用爲(Q/q)×k。

又設該原材料的價格爲p,保管費率是i,則庫存費用爲(1/2)·q·p·i,因此總費用爲

C(q)=(Q/q)·k+(1/2)·q·p·i

求導得C′(q)=-(Q/q)·k+(1/2)p·i,令C′(q)=0,得。

這是所求的唯一值,根據生活的實際情況定有最小值,這唯一的點就是最小值點,所以當每次採購批量爲時,總費用最小。

上例的結果,是理想化的瞬時送貨的最佳庫存模型,這個模型被廣泛地應用於生產實際。

下面我們看實際的例子。

例5某企業生產使用某原材料100噸/年,每次採購的費用是1000元,每噸原材料的年庫存費(材料價格與保管費率之積)爲500元,如果材料消耗是均勻的,問應分幾批採購,使總費用最小?

解設每次採購原材料q噸,則總費用爲

C(q)=(100/q)·1000+(1/2)·q·500

C′(q)=-(100000/q2)+(1/2)500

令C′(q)=0,得(噸)

所以q=20當時,即每年分(100/20)=5(次)時,總費用最小。

以上本人就導數在微觀經濟學中的邊際問題進行了討論,導數在經濟學中的應用頗爲廣泛,不僅此而已。從上面的例子可以看出,導數對於在經濟學中邊際問題的分析尤爲重要,透過邊際問題的分析,對於企業的決策者作出正確的決策起了十分重要的作用!

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