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】
- $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)
=\dfrac{1}{3}x_1^{-\frac{2}{3}}x_2^{\frac{2}{3}},
\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)
=\dfrac{2}{3}x_1^{\frac{1}{3}}x_2^{-\frac{2}{3}}$
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
- $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)
=\dfrac{3}{4}x_1^{-\frac{1}{4}}x_2^{\frac{5}{4}},
\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)
=\dfrac{5}{4}x_1^{\frac{3}{4}}x_2^{\frac{1}{4}}$
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
- $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)
=\alpha x_1^{\alpha -1}x_2^{\beta},
\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)
=\beta x_1^{\alpha}x_2^{\beta -1}$
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
- $\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)
=3x_1^2+2x_1x_2+x^2_2,
\dfrac{\partial f}{\partial x_1}(x_1,x_2)
=x_1^2x_2+4x_1x_2$
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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