高数在经济学中的应用演示版.doc
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◎李雪峰 (长春建筑学院,吉林 长春 130062) 【摘要】高等数学是学习经济学的重要工具.但很多学生却对高数的学习不重视.本文通过几个实例来说明高数在经济学中应用,以提高学生对学习高数的积极性.【关键词】高等数学;经济学;应用高等数学是经管类专业的一门基础课,但很多学生认为学习高数“没有什么用”,因而对学习高数失去兴趣,觉得它枯燥乏味.即便是学习也只是为了应付考试,并没有真正掌握.本文就通过一些例子说明高数在经济学中的应用,以提高学生对学习高数的兴趣,从而使学生们重视高数的学习.特别说明,本文中涉及的经济函数的定义出自书[1]和[2].一、在经济学中的几个常用函数(一)需求函数与供给函数需求函数是指消费者在一定的价格水平上对某种商品有支付能力的需要:人们对某一商品的需求受许多因素的影响,如价格、收入、替代品、偏好等.一般研究中,需求量Q d是价格p的函数,此函数称为需求函数,记为Q d=f(p).供给函数是生产者或销售者在一定价格水平上提供市场的商品量.一般而言,供给量Q s是价格p的函数,记为Q s=g(p).(二)总成本函数成本是指生产制造产品所投入的原材料、人的劳动力与技术等生产资料的货币表现.它是产量的函数,记为C(x),其中x为产量.总成本函数由固定成本和可变成本两部分组成.固定成本与产品的产量(或销售量)x无关.可变函数是x的函数,因此总成本是x的函数,记为C(x)=C0+V(x)其中C0是固定成本,x是产量(或销售量),V(x)是可变成本.(三)总收益函数和总利润函数总收益函数是指一定量的产品出售后所得到的全部收入,若产品的销售单价为p,销售量为x,则总收益函数为R(x)=P(x).平均收益函数为R(x)=R(x)x=xP(x)x=P(x).若产品的销售量即是生产量,则生产x单位产品的总利润函数等于总收益函数与成本函数之差,即L(x)= R(x)-C(x).(四)边际函数与弹性函数设函数y=f(x)可导,则导函数f′(x)在经济学中又称为边际函数.设函数y=f(x)在点x0处可导,函数的相对改变量Δyy0=f(x0+Δx)-f(x0)f(x0)与自变量的相对该变量Δxx0之比,当Δx→0limΔx→0Δy/y0Δx/x0存在,则称此极限为f(x)在x=x0处弹性,记为EyEx|x=x0.若f(x)在任意x处可导,则称EyEx=xy·f′(x)为f(x)在x处的弹性函数.二、极限在经济方面的应用极限概念是微积分中最基本的概念.微积分中很多概念都是用极限概念来表达的.如导数和定积分在定义时都是建立在极限概念的基础之上.而在经济学中同样有很多概念也是通过极限概念来定义的.所以掌握极限的概念及其思想方法对于掌握经济学中重要概念有很大的帮助.下面就通过一个例子———复利与连续复利问题,来说明极限在经济学中应用.例1 有本金10000元,存款一年,年利率为12%,求到期本利之和为:(1)如果一年计息1期;(2)按连续复利计息.解 (1)一年本息和S=10000(1+12%)=11200(元);(2)若一年均分为t期计息,这时每期利率是12%t,于是1年的本利和S1=10000×1+12%tt.假设计息期无限缩短,即t→∞,于是S1=limt→∞100001+12%tt=10000limt→∞1+12%tt=10000limt→∞1+12%tt12%12%=10000e12%≈11274.97(元).三、经济中的最值问题在生产销售中,到处可见“最大、最小”这类问题.生产者追求最低成本,销售者要得到最大利润等等.这些实际问题的解决办法就要借助高等数学中的求解最大值与最小值的方法.例2 某专门卖宠物用品连锁店的市场推销部门研究他们销售的金鱼缸泵价格需求曲线近似为p=120-20ln x(0<x<90)其中x为每周销售这种泵的数量,p是每个泵的价格(以元为单位).若每个泵的成本为30元,试求每周取得利润的最大值以及相应的每周泵的销售量.(下转10页)的重要问题———函数极值点存在的充分条件.活动4:继续观察图形提出问题6:极大值点与极小值点左右两侧的函数的导数符号如何变化?回答:通过观察我们知道,如果在驻点及不可导点两侧函数导数的符号相反,则必然是使函数单调性改变的点,从而一定是函数的极值点.这表明,求函数极值点应先找出驻点及不可导点,然后对驻点及不可导点进行判断,哪些是极值点哪些不是极值点.根据极值的定义及函数单调性的判定法不难知道,由此我们得到下面的定理:定理2 (第一充分条件)设函数f (x )在点x 0处连续,且在点x 0的某一邻域U (x 0)(点x 0可除外)内具有导数,对于x ∈U 0(x 0),(1)若当x <x 0时,f ′(x )>0,当x >x 0,f ′(x )<0,则f (x 0)是函数f (x )的极大值;(2)若当x <x 0时,f ′(x )<0,当x >x 0,f ′(x )>0,则f (x 0)是函数f (x )的极小值;(3)若在x 0两侧,f ′(x )的符号相同,则f (x 0)不是f (x )的极值.证明 (略)由定理2,我们得出求函数极值的步骤:(1)写出函数的定义域,求出导数f ′(x );(2)求出f (x )的全部驻点和不可导点;(3)根据定理2确定这些点是不是极值点,如果是极值点,进一步确定是极大值点还是极小值点;(4)求出各极值点处的函数值,就得到函数f (x )的全部极值.下面我们就根据求极值的步骤,求出函数的极值.例1 求函数f(x)=x 3-3x 2-9x +5的极值.解 该函数的定义域为(-∞,+∞).f ′(x )=3x 2-6x -9=3(x +1)(x -3).令f ′(x )=0,得驻点x 1=-1,x 2=3.驻点将定义域分成三部分,现列表讨论如下:x (-∞,-1)-1(-1,3)3(3,+∞)f ′(x )+0-0+f (x )↗极大值↘极小值↗ 由表可知,函数f (x )在x =-1处取得极大值,极大值为f (-1)=10;在x =3处取得极小值,极小值为f (3)=-22.上例是对可导函数而言的,在此条件下,极值点一定是驻点,因此只要求出函数的驻点,再由定理2考察各个驻点是否为极值点就行了.但是如果函数有不可导点,就不能肯定极值点一定是驻点了,因为在导数不存在的点处,函数也可能取得极值.请看下例:例2 求函数f(x)=1-(x -2)23的极值.解 该函数的定义域为(-∞,+∞).当x ≠2时,f ′(x )=当x =2时,f ′(x )不存在.当x <2时,f ′(x )>0;当x >2时,f ′(x )<0,又f (x )在x =2处连续,所以x =2是函数f (x )的极大值点,极大值为f (2)=1. 活动5:课堂练习课堂小结通过如上的教学活动,使学生理解了极值的概念,明白了局部与整体的关系,了解了研究探索问题的方法对以后的自主学习有很好的指导意义.(上接8页) 解 由已知可求得收益函数R (x )为R (x )=px =(120-20ln x )x =120x -20x ln x.其成本函数为C (x )=30x ,因此利润函数为L (x )=R (x )-C (x )=120x -20x ln x -30x =90x -20x ln x ,则L′(x )=90-20ln x -20=70-20ln x.令L′(x )=0,求得L (x )的驻点为x =e 72≈32.又因为L″(x )=-20x<0,所以L (x )在x =32处取得极大值.而在0<x <90范围内驻点唯一,所以当x =32时,有最大利润L (32)=90×32-20×32ln32=640(元).此时相应每个泵的价格为p =120-20ln32≈50(元).四、定积分在经济学中的应用学了一元函数积分学后就知道在经济学中的成本函数,总收入函数,利润函数分别是边际成本函数,边际收入函数,边际利润函数的原函数.那么再根据定积分定义及其计算方法,便可求得相应的函数.例3 已知某商品的边际收益为R′(x)=200-12x(元/单位),其中x 表示该商品的产量.求该商品的总收益函数,并求当商品的产量达到100单位时总收益.解 函数为R (x )=∫x0(200-12t )d t =[200t -t 24]x 0=200x -x 24,则平均收益函数为R (x )=R (x )x =200-x4.当生产100单位时,总收益为R (100)=200×100-10024=17500(元),平均收益为R (100)=200-1004=175(元).高等数学在经济学中的应用的例子还有很多,由于篇幅有限,在此不再列举.通过这些例子,足以说明学习高数对于经管类专业学生的重要性.没有高数课程的铺垫,专业课就很难顺利进行.学习高等数学不仅为专业课的学习打下了坚实的基础,而且还可以在学习的过程中不断培养学生们的逻辑思维能力.这种能力可以更好地帮助我们解决很多实际问题.【参考文献】[1]庄兴元,董建华.高等数学[M ].北京:北京理工大学出版社,2009:2-5.[2]窦连江.高等数学[M ].北京:高等教育出版社,2006:13-14.[3]张庆尧.实用数学[M ].北京:机械工业出版社,2008:111-114.。
《高等数学》知识在经济学中的应用举例由于现代化生产发展的需要,经济学中定量分析有了长足的进步,数学的一些分支如数学分析、线性代数、概率统计、微分方程等等已进入经济学,出现了数理统计学、经济计量学、经济控制论等新分支,这些新分支通常成为数量经济学。
数量经济学的目的在于探索客观经济过程的数量规律,以便用来知道客观经济实践。
应用数量经济学研究客观经济现象的关键就是要把所考察的对象描述成能够用数学方法来解答的数学经济模型。
这里我们简单介绍一下一元微积分与多元微积分在经济中的一些简单应用。
一、复利与贴现问题1、复利公式货币所有者(债权人)因贷出货币而从借款人(债务人)手中所得之报酬称为利息。
利息以“期”,即单位时间(一般以一年或一月为期)进行结算。
在这一期内利息总额与贷款额(又称本金)之比,成为利息率,简称利率,通常利率用百分数表示。
如果在贷款的全部期限内,煤气结算利息,都只用初始本金按规定利率计算,这种计息方法叫单利。
在结算利息时,如果将前一期之利息于前一期之末并入前一期原有本金,并以此和为下一期计算利息的新本金,这就是所谓的复利。
通俗说法就是“利滚利”。
下面推出按福利计息方法的复利公式。
现有本金A 0,年利率r=p%,若以复利计息,t 年末A 0将增值到A t ,试计算A t 。
若以年为一期计算利息: 一年末的本利和为A 1=A 0(1+r )二年末的本利和为A 2=A 0(1+r )+A 0(1+r )r= A 0(1+r )2类推,t 年末的本利和为A t = A 0(1+r )t(1)若把一年均分成m 期计算利息,这时,每期利率可以认为是rm,容易推得 0(1)mt t r A A m=+(2) 公式(1)和(2)是按离散情况——计息的“期”是确定的时间间隔,因而计息次数有限——推得的计算A t 的复利公式。
若计息的“期”的时间间隔无限缩短,从而计息次数m →∞,这时,由于000lim (1)lim[(1)]mmt rt rt r m m r r A A A e m m→∞→∞+=+= 所以,若以连续复利计算利息,其复利公式是0rt t A A e =例1 A 0=100元,r=8%,t =1,则 一年计息1期 1100(10.08)108()A =⨯+=元一年计息2期 210.08100(1)108.16()2A =⨯+=元 一年计息4期 410.08100(1)108.243()4A =⨯+=元一年计息12期 1210.08100(1)108.300()12A =⨯+=元一年计息100期 10010.08100(1)108.325()100A =⨯+=元连续复利计息 0.081100108.329()A e==元 2、实利率与虚利率由例1知,年利率相同,而一年计息期数不同时,一年所得之利息也不同。
高等数学在经济领域中的应用探究
一、微积分的应用
微积分是高等数学中的重要分支,它包括导数、积分等概念和方法。
在经济学中,微积分被广泛应用于边际分析、优化理论、供求关系等方面。
边际成本和边际效益是经济学中重要的概念,通过微积分可以求出边际效益函数和边际成本函数的导数,帮助经济学家做出最优决策。
二、线性代数的应用
线性代数是高等数学中的另一个重要分支,它研究向量、矩阵和线性方程组等概念和方法。
在经济学中,线性代数被广泛应用于经济模型的建立和分析。
使用线性方程组可以描述经济系统中的供求关系、生产函数等,通过求解线性方程组可以得出均衡价格和数量等经济指标。
三、概率论和数理统计的应用
概率论和数理统计是高等数学中的重要分支,它们研究随机事件和随机变量的概率分布和性质。
在经济学中,概率论和数理统计被广泛应用于风险分析、市场预测等方面。
通过概率论和数理统计可以对投资风险进行量化评估,帮助投资者做出合理的投资决策。
高等数学在经济领域中具有重要的应用价值。
微积分、线性代数、概率论与数理统计以及微分方程等数学工具为经济学家提供了分析和解决经济问题的工具,帮助他们理解经济现象、预测市场走向,并做出相应的决策。
掌握高等数学知识对于从事经济研究和经济管理的人员来说是非常重要的。
高等数学在经济学中的应用高等数学作为一门重要的数学分支,涵盖了微积分、线性代数、最优化理论等多个方面。
在现代经济学中,高等数学不仅是理论研究的重要工具,也是解决经济问题、进行经济分析的重要基础。
本文将探讨高等数学在经济学中的主要应用,包括微观经济学中的需求与供给分析、宏观经济学中的模型构建、最优化理论在社会资源配置中的应用,以及统计学方法在经济决策中的重要性。
需求与供给分析在微观经济学中,需求与供给是决定市场价格和交易数量的基本因素。
高等数学特别是微积分的应用在需求与供给分析中尤为重要。
需求函数与供给函数需求函数反映了消费者在不同价格水平下对某种商品的购买数量,通常用符号 Q_d 表示;而供给函数则反映了生产者在不同价格水平下能够提供的商品数量,用符号 Q_s 表示。
假设需求函数为 (Q_d = f(P)),其中 (P) 是商品价格,(f(P)) 为一个关于价格的递减函数。
供给函数则可能表示为 (Q_s = g(P)),其中 (g(P)) 是一个关于价格的递增函数。
通过求导,分析这两个函数的变化率,可以直观地理解消费者和生产者对价格变化的反应。
均衡分析市场均衡发生在需求量等于供给量的点,也就是 (Q_d = Q_s)。
通过联立需求函数与供给函数,可以求得均衡价格及均衡数量。
这种处理方式运用到了代数和图形的结合,帮助我们明了市场机制。
若设需求函数为 (Q_d = 100 - 2P),供给函数为 (Q_s = 3P - 20),则有:[ 100 - 2P = 3P - 20 ]解这个方程可以得到均衡价格 (P) 和均衡数量 (Q)。
通过这种方式,我们可以深入洞察市场运作机制,为政策制定提供依据。
宏观经济模型构建在宏观经济学中,高等数学用于构建各种经济模型,以预测宏观经济行为。
例如,IS-LM模型、新古典模型等,都需要运用微积分和线性代数工具进行处理。
IS-LM模型分析IS-LM模型描述了产品市场和货币市场的均衡条件。
高等数学在经济学中的应用高等数学作为一门重要的基础学科,在经济学的研究中起着不可或缺的作用。
它帮助经济学家和研究人员分析复杂的经济问题,建立清晰的模型,以便更好地理解和预测经济现象。
本文将从多个方面探讨高等数学在经济学中的具体应用,包括微积分、线性代数、最优化理论及其在数据分析中的作用。
微积分在经济学中的应用微积分是高等数学的一个重要分支,它主要研究函数的变化率和累积量。
在经济学中,微积分被广泛应用于以下几个方面:需求与供给的弹性需求和供给的弹性是描述价格变化对商品需求量和供给量影响的重要概念。
通过微积分,我们可以求出需求函数和供给函数的导数,从而确定价格变化引起的数量变化。
比如,设需求函数为 ( D(p) = a - bp ),则其导数为( D’(p) = -b )。
通过弹性公式,可以得出:[ E_d = = ]这表达了价格变动对需求量变动的敏感程度,为企业制定价格策略提供了理论依据。
边际分析边际分析是经济学中的重要工具,通过微分可以计算特定变化带来的影响。
例如,在生产过程中,边际成本(MC)和边际收益(MR)的概念至关重要。
假设总成本函数为 ( C(q) ),总收益函数为( R(q) ),则:[ MC = C’(q), MR = R’(q) ]在完全竞争市场中,企业的利润最大化条件为 ( MR = MC )。
通过这种方法,企业能有效地决定生产规模和市场策略。
最大化与最小化问题微积分还用于解决最大化与最小化问题。
例如,在决策过程中,企业通常需要最大化利润或最小化成本。
设利润函数为 ( (q) = R(q) - C(q) ),我们可以对利润函数进行求导并找到极值点,通过二次导数判别法来判断极值的性质:[ ’(q) = 0 ]如果( ’’(q) < 0 ),则表示利润达到最大。
如在生产过程中,通过这种方法找出最佳生产水平,使得利润最大化。
线性代数在经济学中的应用线性代数关注向量空间及其线性变换,而这一领域在经济决策中的应用也相当广泛。
高等数学在经济分析中的应用
在经济学中,数学可以用来建立和推导经济模型。
经济模型是经济学研究中的基本工具,它通过数学公式和方程式来描述经济系统中的各种关系和相互作用。
供求模型、消费函数、投资函数等都是经济模型的例子。
通过利用高等数学中的微分方程、偏微分方程、线性代数等工具,可以更好地建立和求解这些经济模型,从而获得经济系统的一些定量性质和结论。
在经济学中,数学可以用来分析经济现象和问题。
经济学家通过对经济数据的收集和处理,可以建立起一系列的经济指标,比如通货膨胀率、失业率、产出增长率等。
通过利用高等数学中的统计学理论和方法,可以对这些经济指标进行分析和预测。
可以利用回归分析来研究不同变量之间的相关性和影响程度。
还可以利用时间序列分析来分析经济数据的变化趋势和周期性变动。
通过数学分析,经济学家可以更准确地理解和解释经济现象,并提出相应的政策建议。
在经济学中,数学还可以用来解决优化问题。
经济学研究中的很多问题,比如资源配置、消费决策、生产计划等,都可以看作是优化问题。
经济学家可以利用高等数学中的最优化理论和方法,来寻找经济系统中效益最大或成本最小的决策方案。
可以利用微分方程和微积分的知识来求解边际成本和边际收益相等的最优产量和价格。
通过数学优化,经济学家可以提供更好的经济决策和管理方法。
高等数学在经济分析中的应用非常广泛。
它可以帮助经济学家建立和推导经济模型,分析和解释经济现象,解决优化问题等。
通过数学的工具和方法,经济学家可以更深入地理解和研究经济规律,为经济发展和政策制定提供科学的依据。
高等数学在经济分析中的应用
高等数学是一门对经济学分析非常重要的学科,它通过运用微积分、线性代数以及概率统计等数学工具,帮助经济学家解决经济问题,从而更好地了解经济现象,并提供基于数学模型的理论支持。
微积分是经济学分析的基础。
微积分通过研究变化率和积分等概念,可以量化经济变量的变化趋势,计算国内生产总值(GDP)的增长率、均匀与边际的概念帮助我们理解市场供需关系等。
微积分还可以帮助经济学家建立各种经济模型,确定边际成本与边际效益的平衡点,为决策提供科学依据。
线性代数在经济学中也发挥着重要作用。
线性代数的研究对象是线性方程组,经济学中的供需关系、投入产出模型以及经济增长模型等都可以使用线性方程组来描述。
通过解线性方程组,我们可以确定经济模型的平衡状态、找出最优解,并帮助决策者做出科学决策。
线性代数还有助于经济学家研究投资组合、资产定价等问题,在金融领域具有重要应用。
概率统计是经济学分析中的重要工具之一。
经济学的研究对象是人们在面对不确定性时的决策行为,而概率统计可以帮助我们研究和分析这种不确定性。
通过分析历史数据,我们可以计算出某个经济变量的概率分布,从而预测未来的发展趋势。
概率统计还可以用于回归分析、假设检验和参数估计等方面,从而提供对经济理论的验证和支持。
谈高等数学理论在经济领域中的应用高等数学是一门应用广泛的学科,它的理论和方法在各个领域都有着重要的应用。
经济学作为社会科学中的一门学科,研究的是人们在资源有限的情况下,如何做出最优的选择。
高等数学理论为经济学提供了强有力的工具和分析方法,对经济学理论的发展和实践应用产生了深远影响。
本文将详细讨论高等数学理论在经济领域中的应用。
一、微积分在经济学中的应用微积分是高等数学的基础,它提供了探讨经济学问题的重要工具。
经济学中的许多问题可以转化为微积分的问题来求解。
1.边际分析边际分析是经济学中的一种重要方法,它研究个体在做出某种决策时所面临的边际收益和边际成本。
通过微积分的方法,可以对边际分析进行更加精确和准确的刻画。
例如,在经济学中常用的边际效用递减原理,可以通过微积分的方法进行证明。
另外,微分的概念也可以用来描述求解经济学问题的边际变化情况。
2.最优化问题在经济学中,最优化问题是研究个体或企业如何在资源有限的情况下做出最优决策的问题。
最优化问题可以通过微积分的方法进行求解。
例如,求解一个函数的最大值或最小值问题可以通过微积分中的一阶和二阶导数进行分析和求解。
此外,微积分的最值定理也可以用来证明经济学中的一些最优性定理,如最优投资规则。
3.动态分析动态分析是经济学中对经济活动过程的研究,包括时间序列分析和动态优化等内容。
微积分的概念和方法可以用来对动态经济模型进行建模和求解。
例如,通过微分方程可以描述经济中某一变量的变化规律,通过积分可以得到与经济发展相关的一些重要指标。
微积分的动态分析方法对于研究经济增长、投资决策等问题具有重要意义。
二、线性代数在经济学中的应用线性代数是研究向量空间和线性变换的数学学科,它在经济学中也有着广泛的应用。
1.矩阵计算在经济学中,矩阵是经常出现的代数工具,用来表示经济关系和经济变量之间的关联性。
线性代数的矩阵计算方法可以用来对经济数据进行处理和分析。
例如,通过矩阵的乘法可以实现多个经济变量的线性组合,通过矩阵的逆可以求解经济模型的参数。
高等数学在经济学中的应用高等数学是一门研究数与空间、变与不变的关系的学科,它是现代科学和工程技术的基础。
经济学作为社会科学的一门重要学科,也离不开数学的支持和应用。
本文将探讨高等数学在经济学中的应用,包括微积分、线性代数和概率论等方面。
微积分在经济学中的应用微积分是研究变化率和积分的数学分支,它在经济学中有着广泛的应用。
首先,微积分可以帮助经济学家建立经济模型并进行分析。
例如,在需求和供给模型中,微积分可以帮助我们计算边际效用、边际成本和边际收益等重要概念,从而更好地理解市场行为和决策。
其次,微积分还可以帮助我们解决最优化问题。
在经济学中,我们常常需要找到最大化或最小化某个目标函数的解,微积分提供了一种有效的工具来求解这类问题。
最后,微积分还可以帮助我们理解经济学中的变化和趋势。
通过对函数的导数和积分进行分析,我们可以研究经济变量的增长率、速度和趋势,从而更好地预测和解释经济现象。
线性代数在经济学中的应用线性代数是研究向量空间和线性映射的数学分支,它在经济学中也有着重要的应用。
首先,线性代数可以帮助我们理解和分析经济系统中的关系和相互作用。
例如,在输入产出模型中,线性代数提供了一种有效的工具来描述不同产业之间的关联关系,并计算它们之间的影响和效应。
其次,线性代数还可以帮助我们解决多元方程组和矩阵运算等问题。
在经济学中,我们常常需要求解多个变量之间的关系和平衡条件,线性代数提供了一种有效的方法来求解这类问题。
最后,线性代数还可以帮助我们进行数据分析和模型估计。
通过对数据进行矩阵运算和线性回归等分析,我们可以得到经济模型的参数估计和统计推断,从而更好地理解经济现象和做出决策。
概率论在经济学中的应用概率论是研究随机现象和概率分布的数学分支,它在经济学中也有着广泛的应用。
首先,概率论可以帮助我们建立和分析风险模型。
在经济学中,我们常常需要考虑不确定性和风险因素对决策和预测的影响,概率论提供了一种有效的工具来描述和计算这些不确定性和风险。
高等数学在经济分析中的应用高等数学作为数学的一个重要分支,在现代经济分析中扮演着不可或缺的角色。
它通过抽象的数学模型和精确的数学推理,能够对经济现象进行深入的研究和分析,为经济决策和实际经济运行提供了理论依据和工具支持。
在宏观经济学、微观经济学和经济数学等领域,高等数学的应用都是至关重要的。
本文将具体探讨高等数学在经济分析中的应用,以期更深入地理解高等数学在经济学领域的作用。
一、微积分在经济学中的应用微积分是高等数学的一个重要分支,它主要包括微分学和积分学两个方面。
微积分在经济学中的应用非常广泛,例如在经济需求和供给的分析中,微积分可以用来求解边际成本和边际收益,从而确定最优的生产和消费结构。
微积分还可以用来分析经济增长模型、货币政策、市场竞争模型等问题。
在宏观经济学中,微积分也被广泛应用,比如在国民经济的总量分析和宏观经济政策的制定中,微积分可以用来描述和分析宏观经济变量之间的关系,为政府的宏观调控提供科学依据。
线性代数是高等数学的另一个重要分支,它主要研究向量空间及其上的线性变换。
在线性代数中,矩阵和行列式是重要的概念,它们在经济学中有着广泛的应用。
比如在经济统计学中,线性代数可以用来描述和分析经济数据的关系,求解经济模型的参数估计和检验。
在经济决策中,线性代数可以用来建立和求解线性规划模型,优化资源配置和决策方案。
在经济研究中,线性代数还可以应用于协方差矩阵的分析、脉冲响应函数的计算等问题,为经济理论和实证研究提供数学工具支持。
三、概率论与数理统计在经济学中的应用概率论与数理统计作为高等数学中的另一个重要分支,它主要研究随机现象的规律性和统计规律,具有丰富的应用背景。
在经济学中,概率论与数理统计可以用来描述和分析经济现象的不确定性和风险,比如在金融衍生品的定价和风险管理中,概率论与数理统计可以应用于随机微分方程的建模和求解。
在市场预测和经济预测中,概率论与数理统计也发挥着重要作用,比如在时间序列分析和回归分析中,概率论与数理统计可以用来对经济变量的关系和趋势进行分析和预测。
《高等数学》知识在经济学中的应用举例由于现代化生产发展的需要,经济学中定量分析有了长足的进步,数学的一些分支如数学分析、线性代数、概率统计、微分方程等等已进入经济学,出现了数理统计学、经济计量学、经济控制论等新分支,这些新分支通常成为数量经济学。
数量经济学的目的在于探索客观经济过程的数量规律,以便用来知道客观经济实践。
应用数量经济学研究客观经济现象的关键就是要把所考察的对象描述成能够用数学方法来解答的数学经济模型。
这里我们简单介绍一下一元微积分与多元微积分在经济中的一些简单应用。
一、复利与贴现问题1、复利公式货币所有者(债权人)因贷出货币而从借款人(债务人)手中所得之报酬称为利息。
利息以“期”,即单位时间(一般以一年或一月为期)进行结算。
在这一期内利息总额与贷款额(又称本金)之比,成为利息率,简称利率,通常利率用百分数表示。
如果在贷款的全部期限内,煤气结算利息,都只用初始本金按规定利率计算,这种计息方法叫单利。
在结算利息时,如果将前一期之利息于前一期之末并入前一期原有本金,并以此和为下一期计算利息的新本金,这就是所谓的复利。
通俗说法就是“利滚利”。
下面推出按福利计息方法的复利公式。
现有本金A 0,年利率r=p%,若以复利计息,t 年末A 0将增值到A t ,试计算A t 。
若以年为一期计算利息: 一年末的本利和为A 1=A 0(1+r )二年末的本利和为A 2=A 0(1+r )+A 0(1+r )r= A 0(1+r )2 类推,t 年末的本利和为A t = A 0(1+r )t (1)若把一年均分成m 期计算利息,这时,每期利率可以认为是rm,容易推得 0(1)mt t r A A m=+(2) 公式(1)和(2)是按离散情况——计息的“期”是确定的时间间隔,因而计息次数有限——推得的计算A t 的复利公式。
若计息的“期”的时间间隔无限缩短,从而计息次数m →∞,这时,由于000lim (1)lim[(1)]mmt rt rt r m m r r A A A e m m→∞→∞+=+= 所以,若以连续复利计算利息,其复利公式是0rt t A A e =例1 A 0=100元,r=8%,t =1,则 一年计息1期 1100(10.08)108()A =⨯+=元一年计息2期 210.08100(1)108.16()2A =⨯+=元 一年计息4期 410.08100(1)108.243()4A =⨯+=元一年计息12期 1210.08100(1)108.300()12A =⨯+=元一年计息100期 10010.08100(1)108.325()100A =⨯+=元连续复利计息 0.081100108.329()A e==元 2、实利率与虚利率由例1知,年利率相同,而一年计息期数不同时,一年所得之利息也不同。
当年利率为8%,一年计息1期,确实按8%计算利息;一年计息2期,实际上所得利息是按8.16%计算的结果;一年计息4期,实际上所得利息是按8.243%计算;一年计息12期,实际上是按8.3%计算;一年计息100次,实际所得利息是按8.325计算利息。
这样,对于年期以下的复利,我们称年利率8%为虚利率或名义利率,而实际计算利息之利率称为实利率。
如8.16%为一年复利2期的实利率,8.3%为一年复利12期的实利率,8.329%为一年连续复利的实利率。
记r 为名义年利率,r m 为一年计息m 期的实利率,本金A 0,按名义利率一年计息m 期,一年末将增值到A 0(1+r m)m,按实利率计息,一年末将增值到A 0(1+r m )。
于是,有 1+r m =(1+r m )m ,即(1)1mm r r m=+-是离散情况下实利率与虚利率之间的关系式。
若记r m 为连续复利的实利率,由于lim(1)mr m r e m→∞+= 所以,实利率与虚利率之间的关系为1rm r e =-。
3、数e 的经济解释设年利率为100%,连续复利计息,一元本金到年末的本利和为)()11(lim 元e mmm =+∞→ 这就是说,按名义利率100%,连续复利计息,一元本金年末将增长到e 元。
这可作为数e 的经济解释。
由于71828.2≈e ,所以,这是的实利率大约为172%。
4、贴现问题我们已经知道,初时本金A 0,年利率r ,t 年末的本利和A t ,以年为期的复利公式是t t r A A )1(0+=,一年均分为m 期的复利公式是 mtt mr A A )1(0+=,连续复利公式是rt t e A A 0=。
若称A 0为现在之,A t 为未来值,一只现在值求未来值是复利问题,与此相反,若已知未来值A t 求现在值A 0,则称贴现问题,这时利率r 称为贴现率。
由复利公式,容易推得:离散的贴现公式为 tt r A A -+=)1(0mt t mr A A -+=)1(0 连续的贴现公式为 rtt e A A -=0例2 设年利率为6.5%,按连续复利计算,现投资多少元,16年之末可得1200元。
这里,贴现率r=6.5%,未来值A t =1200,t=16。
所以,现在值(元)15.4248292.212001200120004.116065.00===⋅==⨯--ee e A A rt t 增长率设变量y 是时间t 的函数y = f (t),则比值)()()(t f t f t t f -∆+为函数f (t)在时间区间],[t t t ∆+上的相对改变量;如果f (t)可微,则定义极限)()()()()(limt f t f t f t t f t t f t '=⋅∆-∆+→∆为函数f (t)在时间点t 的瞬时增长率。
对指数函数rte A y 0=而言,由于r eA re A y dt dy rtrt==00,因此,该函数在任何时间点t 上都以常数比率r 增长。
这样,关系式rtt e A A 0= (*)就不仅可作为复利公式,在经济学中还有广泛的应用。
如企业的资金、投资、国民收入、人口、劳动力等这些变量都是时间t 的函数,若这些变量在一个较长的时间内以常数比率增长,都可以用(*)式来描述。
因此,指数函数rte A 0中的“r ”在经济学中就一般的解释为在任意时刻点t 的增长率。
如果当函数rte A 0中的r 取负值时,也认为是瞬时增长率,这是负增长,这时也称r 为衰减率。
贴现问题就是负增长。
例3 某国现有劳动力两千万,预计在今后的50年内劳动力每年增长2%,问按预计在2056年将有多少劳动力。
由于未来值A 0=2000,r=0.02,t=50,所以,50年后将有劳动力(万)56.543671828.2200020005002.050=⨯==⨯e A例4 某机械设备折旧率为每年5%,问连续折旧多少年,其价值是原价值的一半。
若原价值为A 0,经t 年后,价值为021A ,这里r=-0.05。
由t e A A 05.00021-=,若取6931.02ln =,易算出t=13.86(年),即大约经过13.86年,机械设备的价值是原价值的一半。
二、级数应用举例1、银行通过存款和放款“创造”货币问题商业银行吸收存款后,必须按照法定的比率保留规定数额的法定准备金,其余部分才能用作放款。
得到一笔贷款的企业把它作为活期存款,存入另一家银行,这银行也按比率保留法定准备金,其余部分作为放款。
如此继续下去,这就是银行通过存款和放款“创造”货币。
设R 表示最初存款,D 表示存款总额(即最初存款“创造”的货币总额),r 表示法定准备金占存款的比例,r<1。
当n 趋于无穷大时,则有rRr Rr R r R r R R D n =--=+-++-+-+=)1(11)1()1()1(2若记 rK m 1=它称为货币创造乘数。
显然,若最初存款是既定的,法定准备率r 越低,银行存款和放款的总额越大。
这是一个等比级数问题。
例如 设最初存款为1000万元,法定准备率20%,求银行存款总额和贷款总额。
这里,R=1000,r=0.2,存款总额D 1由级数 1000+1000(1-0.2)+1000(1-0.2)2+… 决定,其和)(50002.01000)2.01(110001万元==--=D贷款总额D 2由级数 1000(1-0.2)+1000(1-0.2)2+… 决定,显然D 2=4000(万元)投资费用这里,投资费用是指每隔一定时期重复一次的一系列服务或购进设备所需费用的现在值。
将各次费用化为现值,用以比较间隔时间不同的服务项目或具有不同使用寿命的设备。
设初期投资为p ,年利率为r ,t 年重复一次投资。
这样,第一次更新费用的现值为rtpe -,第二次更新费用的现值为rtpe2-,以此类推。
如此,投资费用D 为下列等比级数之和:+++++=---nrt rt rt pe pe pe p D 2于是 11-=-=-rt rtrt e pe e p D例如,建造一座钢桥的费用为380000元,每隔10年需要油漆一次,每次费用为40000元,桥的期望寿命为40年;建造一座木桥的费用为200000元,每隔2年需油漆一次,每次费用为20000元,其期望寿命为15年,若年利率为10%,问建造哪一种桥较为经济?钢桥费用包括两部分:建桥的系列费用和油漆的系列费用。
对建钢桥,p=380000,r=0.1,t=40,因440)1.0(==⋅t r ,则建桥费用1114444241-=-=+++=-⋅--e pe e p pepep D 查表知598.544=e ,于是8.3870901598.54598.543800001=-⋅=D同样,油漆钢桥费用8.6327817183.27183.240000140000101.0101.02=-⋅=-⋅=⋅⋅e e D 故建钢桥总费用的现值)(6.45036921元=+=D D D 类似的,建木桥费用2574401482.4482.40000201000020511.0511.03=-⋅=-⋅=⋅⋅e e D 油漆木桥费用8.11024311.22141.22140002010002021.021.04=-⋅=-⋅=⋅⋅e e D 故建木桥总费用的现值)(8.367683435元=+=D D D 由计算知,建木桥有利。
现假设价格每年以百分率i 涨价,年利率为r ,若某种服务或项目的现在费用为p 0时,则t 年后的费用为itt e p A 0=其现值为 ()0rt r i tt t p A e p e ---==。
这表明,在通货膨胀情况下,计算总费用D 的等比级数是()2()()()()()111r i t r i t n r i t r i tr i tr i tD p pe pe pe pe p e e ----------=+++++==--例如,在上述建桥问题中,若每年物价上涨7%,试重新考虑建木桥还是建钢桥经济? 这里,r=0.1,i=0.07,r-i=0.03 ,此时,对钢桥,建桥费用和油漆费用分别为12543780,154320D D ==建钢桥总费用的现在值D=D 1+D 2=698100(元)对木桥,建桥费用和油漆费用分别为34551926,343624D D ==建钢桥总费用的现在值D=D 3+D 4=895550(元)根据以上计算,在每年通货膨胀7%的情况下,建钢桥经济。