経済学で出る数学

ワークブックでじっくり攻める:応用問題


オイラーの定理の逆(作成:2015.11.24)


【問】 以下の$2$変数関数について $ \dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)x_1+ \dfrac{\partial f}{\partial x_2}(x_1,x_2)x_2 $ を計算しなさい.
1. $\displaystyle f(x_1,x_2)=x_1^{\frac{1}{3}}x_2^{\frac{2}{3}}$
2. $\displaystyle f(x_1,x_2)=x_1^{\frac{3}{4}}x_2^{\frac{5}{4}}$
3. $\displaystyle f(x_1,x_2)=x_1^{\alpha}x_2^{\beta}$
4. $\displaystyle f(x_1,x_2)=x_1^3+x_1^2x_2+2x_1x_2^2$

【解答】
  1. $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2) =\dfrac{1}{3}x_1^{-\frac{2}{3}}x_2^{\frac{2}{3}}, \dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2) =\dfrac{2}{3}x_1^{\frac{1}{3}}x_2^{-\frac{2}{3}}$ なので, $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)x_1+ \dfrac{\partial f}{\partial x_2}(x_1,x_2)x_2 =\dfrac{1}{3}x_1^{\frac{1}{3}}x_2^{\frac{2}{3}} +\dfrac{2}{3}x_1^{\frac{1}{3}}x_2^{\frac{2}{3}} =x_1^{\frac{1}{3}}x_2^{\frac{2}{3}}=f(x_1,x_2)$:1次同次関数

  2. $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2) =\dfrac{3}{4}x_1^{-\frac{1}{4}}x_2^{\frac{5}{4}}, \dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2) =\dfrac{5}{4}x_1^{\frac{3}{4}}x_2^{\frac{1}{4}}$ なので, $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)x_1+ \dfrac{\partial f}{\partial x_2}(x_1,x_2)x_2 =\dfrac{3}{4}x_1^{\frac{3}{4}}x_2^{\frac{5}{4}} +\dfrac{5}{4}x_1^{\frac{3}{4}}x_2^{\frac{5}{4}} =2x_1^{\frac{3}{4}}x_2^{\frac{5}{4}}=2f(x_1,x_2)$:2次同次関数

  3. $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2) =\alpha x_1^{\alpha -1}x_2^{\beta}, \dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2) =\beta x_1^{\alpha}x_2^{\beta -1}$ なので, $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)x_1+ \dfrac{\partial f}{\partial x_2}(x_1,x_2)x_2 =\alpha x_1^{\alpha}x_2^{\beta} +\beta x_1^{\alpha}x_2^{\beta} =(\alpha +\beta )(x_1^{\alpha}x_2^{\beta})=(\alpha +\beta )f(x_1,x_2)$: $(\alpha +\beta )$次同次関数

  4. $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2) =3x_1^2+2x_1x_2+x^2_2, \dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2) =x_1^2x_2+4x_1x_2$ なので, $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)x_1+ \dfrac{\partial f}{\partial x_2}(x_1,x_2)x_2 =3x_1^3+3x_1^2x_2+6x_1x_2^2=3f(x_1,x_2)$: $3$次同次関数
【解答終】

【メモ】
 本問は『ワークブック』 問7.24の確認問題.
【メモ終】
【Further Reading】 M. Hoy et. al “Mathematics for Economics: second edition” The MIT Press(2001)Theorem 11.19

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