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Soluc¸a˜o da Lista de Exerc´ıcios I - Microeconomia Universidade de Bras´ılia - Departamento de Economia Exerc´ıcio 1: Suponha que existam apenas dois bens e o governo resolve controlar os prec¸os desses bens do seguinte modo: o prec¸o e´ R$ 1,00 ate´ 5 unidades adquiridas, e o prec¸o e´ R$ 2,00 para unidades adicionais (acima das primeiras 5 unidades adquiridas). Suponha que Carlos tem uma renda de R$ 10,00. a) Ilustre graficamente a reta orc¸amenta´ria de Carlos. S: O Governo cobra R$2 apenas para as quantidades superiores a cinco unidades compradas de cada bem. Se o indiv´ıduo decidir comprar 6 unidades de um dos bens, ele pagara´ R$1 pelas cinco primeiras unidades e R$ 2 pela sexta unidade adquirida. Portanto, a reta orc¸amenta´ria e´ descrita pelo gra´fico abaixo. 6 - x2 x1 Q Q Q Q Q Q Q QQ J J J J J J J JJ r5 5 7,5 r 7,5 r b) Descreva a reta orc¸amenta´ria em termos alge´bricos. S: Na reta orc¸amenta´ria abaixo, o nu´mero 5 em cada equac¸a˜o e´ o valor das cinco primeiras unidades compradas por 1 real. Os termos 2(x2− 5) e 2(x1− 5) sa˜o as quantidades de x1 e x2 que excedem 5 unidades, multiplicadas pelo prec¸o nesse caso, igual a 2.{ x1 + 2(x2 − 5) + 5 = 10, se x2 > 5, 0 ≤ x1 ≤ 5 2(x1 − 5) + 5 + x2 = 10, se x1 > 5, 0 ≤ x2 ≤ 5 Exerc´ıcio 2: Suponha uma economia com dois bens, denotados por x e y. A reta orc¸amenta´ria de Maria e´ pMx x+ p M y y = m M e a reta orc¸amenta´ria de Joa˜o e´ pJxx+ p J yy = m J , onde pMx /p M y 6= pJx/pJy . Ou seja, o custo de mercado entre x e y para Maria e´ diferente do custo de mercado para Joa˜o. Maria e Joa˜o decidem se casar e formar uma famı´lia onde a renda dos dois e´ gasta em conjunto, apesar de que os prec¸os dos bens para cada um deles continuam os mesmos de antes. a) Defina a restric¸a˜o orc¸amenta´ria do casal. S: A restric¸a˜o orc¸amenta´ria do casal e´ pxx+ pyy = m, onde px = min{pMx , pJx}, py = min{pMy , pJy} e m = mM +mJ . b) Havera´ especializac¸a˜o na compra dos bens? S: Sim. Quem comprara´ um determinado bem e´ quem tem acesso ao menor prec¸o deste bem. Por exemplo, se px = p M x e py = p J y , ou seja, se Maria tem acesso a um prec¸o mais barato para o bem x e Joa˜o tem acesso a um prec¸o mais barato para o bem y, Maria se especializa na compra do bem x e Joa˜o se especializa na compra do bem y. 1 Exerc´ıcio 3: Suponha um consumidor que tenha prefereˆncias definidas entre cestas compostas por dois bens do seguinte modo: se (x1, x2) > (y1, y2) (ou seja, x1 > y1 e x2 > y2), enta˜o x � y. Se (x1, x2) < (y1, y2) (ou seja, x1 < y1 e x2 < y2), enta˜o y � x. Finalmente, se (x1, x2) = (y1, y2), enta˜o x ∼ y. Essas prefereˆncias sa˜o (justifique sua resposta): a) Completas? S: Na˜o. Duas cestas tais como (x1, x2) e (y1, y2), com x1 > y1 e x2 < y2 na˜o sa˜o compara´veis, para o sistema de prefereˆncias considerado (por exemplo, (1, 2) e (2, 1) na˜o sa˜o compara´veis: na˜o podemos dizer qual cesta e´ melhor ou se sa˜o indiferentes). b) Transitivas? S: Sim. Temos que mostrar que se a cesta x e´ prefer´ıvel a` cesta y e a cesta y e´ prefer´ıvel a` cesta z, enta˜o a cesta x e´ prefer´ıvel a` cesta z. Note que se x � y enta˜o (x1, x2) ≥ (y1, y2) e se y � z enta˜o (y1, y2) ≥ (z1, z2). Portanto, (x1, x2) ≥ (z1, z2) e enta˜o x � z. Ou seja, essas prefereˆncias sa˜o transitivas. c) Monotoˆnicas? S: Sim, por definic¸a˜o (“quanto mais, melhor”). d) Convexas? S: Sim, pois se x e y sa˜o duas cestas de bens tais que x ∼ y, enta˜o (x1, x2) = (y1, y2), e portanto λx + (1 − λ)y = x, para todo λ ∈ [0, 1], o que por sua vez significa que λx + (1 − λ)y � x, para todo λ ∈ [0, 1]. Exerc´ıcio 4: Suponha que uma pessoa esteja consumindo uma cesta de bens tal que a sua utilidade marginal de consumir o bem A e´ 12 e a sua utilidade marginal de consumir o bem B e´ 2. Suponha tambe´m que os prec¸os dos bens A e B sa˜o R$ 2 e R$ 1, respectivamente, e que as prefereˆncias desse consumidor sa˜o estritamente convexas. a) Essa pessoa esta´ escolhendo quantidades o´timas dos bens A e B? Caso na˜o esteja, qual bem ela deveria consumir relativamente mais (na˜o se preocupe com a restric¸a˜o orc¸amenta´ria nesse item)? S: Denote a cesta de bens que essa pessoa consome por x. Para essas quantidades de bens, temos que: ∂u(x) ∂xA ∂u(x) ∂xB = 6 6= 2 = pA pB A TMS entre A e B e´ maior do que a relac¸a˜o de prec¸os entre A e B. Nesse caso, o consumidor pode aumentar sua utilidade se consumir mais do bem A e menos do bem B, pois no mercado ele pode trocar 2 unidades de B por uma unidade de A e tal troca vai aumentar sua utilidade em uma raza˜o de seis vezes. b) A sua resposta para o item a) depende do valor da utilidade marginal? Explique. S: Na˜o, depende apenas da relac¸a˜o entre as utilidades marginais, que permanece a mesma qualquer que seja a func¸a˜o de utilidade usada para representar as prefereˆncias. Exerc´ıcio 5: Suponha que Ana consome apenas pa˜o e circo, e suas prefereˆncias sa˜o estritamente convexas. Um certo dia o prec¸o do pa˜o aumenta e o prec¸o do circo diminui. Ana continua ta˜o feliz quanto antes da mudanc¸a de prec¸os (a renda de Ana na˜o mudou). a) Ana consume mais ou menos pa˜es apo´s a mudanc¸a de prec¸os? 2 b) Ana consegue agora comprar a cesta que comprava antes? S: (a e b juntos) Nesse caso, pa˜o se torna mais caro relativamente ao circo. A reta orc¸amenta´ria se torna mais inclinada. Essa mudanc¸a na reta orc¸amenta´ria e´ tal que o indiv´ıduo alcanc¸a o mesmo n´ıvel de utilidade de antes (ou seja, a nova reta orc¸amenta´ria tangenciara´ a mesma curva de indiferenc¸a que a reta orc¸amenta´ria original tangenciava). O gra´fico abaixo mostra que Ana consome menos pa˜es do que antes (equil´ıbrio muda de E para Eˆ) e que a cesta que ela consumia antes (E) na˜o e´ mais poss´ıvel de ser adquirida aos novos prec¸os. 6 - circo pa˜o Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q QQ T T T T T T T T T T T T T T T T T T Eˆr Er@@I Exerc´ıcio 6: Considere a utilidade u(x1, x2) = √ ax1 + bx2. a) Calcule a TMS entre os dois bens. Desenhe o mapa de indiferenc¸a desta utilidade. S: Uma curva de indiferenc¸a em particular pode ser encontrada fazendo-se u(x1, x2) = u¯, ou seja,√ ax1 + bx2 = u¯, logo ax1 + bx2 = u¯ 2. Isto quer dizer que o mapa de indiferenc¸a desta utilidade tem a mesma forma do que o mapa de indiferenc¸a para a utilidade u˜(x1, x2) = ax1+bx2. Portanto, esta utilidade tambe´m representa bens substitutos perfeitos. A curva de indiferenc¸a e´: 6 - x2 x1 @ @ @ @@ ��� ��� @ @ @ @ @ @ @ ��� ��� @ @ @ @ @ @ @ @ @@ Curvas de Indiferenc¸a u(x1, x2) = √ ax1 + bx2, com a = b Este resultado e´ esperado, ja´ que ambas as utilidades representam o mesmo sistema de prefereˆncia (a utilidade u˜ e´ obtida elevando-se a utilidade u ao quadrado). 3 Observe que, como esperado, a TMS de u e´ a igual a TMS de u˜: TMSu12(x1, x2) = − 1/2(ax1 + bx2) −1/2a 1/2(ax1 + bx2)−1/2b = −a b = TMSu˜12(x1, x2) b) Encontre as func¸o˜es de demandas o´timas do consumidor. Justifique sua resposta. S: O problema do consumidor e´ atingir o n´ıvel mais alto de utilidade, dada a restric¸a˜o orc¸amenta´ria. Como os bens sa˜o perfeitamente substitutos, o consumidor comprara´ o bem que for relativamente mais barato: o bem que tiver menor prec¸o dividido pelo coeficiente da utilidade. As func¸o˜es de demanda sera˜o: xM1 (p1, p2,m) = { m/p1, se p1/a < p2/b 0, se p1/a > p2/b xM2 (p1, p2,m) = { 0, se p1/a < p2/b m/p2, se p1/a > p2/b No caso em que p1/a = p2/b, o consumidor e´ indiferente entre qual dos bens comprar, pois a TMS e´ sempre igual a` relac¸a˜o de prec¸os dos bens. Nesse caso, o consumidor comprara´ qualquer quantidade x∗1 e x ∗ 2 tal que satisfac¸a a sua reta orc¸amenta´ria, p1x ∗ 1 + p2x ∗ 2 = m. c)Agora suponha que a = b = 1 e p1 = 1, p2 = 2, m = 100. Ilustre graficamente a soluc¸a˜o neste caso. Qual a taxa marginal de subsituic¸a˜o na cesta o´tima? Para este caso, vale a condic¸a˜o de igualdade de TMS e relac¸a˜o de prec¸os? Discuta intuitivamente sua resposta. S: O gra´fico abaixo ilustra a soluc¸a˜o neste caso. 6 - x2 x1 @ @ @ @ @@ ��� ��� @ @ @ @ @ @ @ @@ ��� ��� @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @@ ��� ��� @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @@sE 50 100 Curvas de Indiferenc¸a u(x1, x2) = x1 + x2 Suponha que p2 = 2, p1 = 1 Soluc¸a˜o: x∗1 = 100, x∗2 = 0 HHHHHHHHHHHHHHHH Na cesta o´tima, x∗1 = 100 e x ∗ 2 = 0, na˜o e´ va´lida a igualdade entre TMS e relac¸a˜o de prec¸os (TMS = −1 6= −1/2 = −p1/p2). Isto ocorre porque estamos em uma soluc¸a˜o de canto: apenas o bem 1 e´ consumido. Se fosse poss´ıvel, o indiv´ıduo continuaria a trocar bem 2 por bem 1, mas ele ja´ esta´ no limite, sem mais nenhuma quantidade de bem 2 para trocar por bem 1. A igualdade entre TMS e relac¸a˜o de prec¸os e´ va´lida para soluc¸o˜es interiores, ou seja, cestas tais que as quantidades dos bens sa˜o todas positivas (estritamente maiores do que zero). 4 Exerc´ıcio 7: Considere a utilidade u(x1, x2) = (min{ax1, bx2})2. a) Desenhe o mapa de indiferenc¸a desta utilidade. Calcule a TMS entre os dois bens. S: Procedemos como na questa˜o 5: uma curva de indiferenc¸a em particular pode ser encontrada fazendo-se u(x1, x2) = u¯, ou seja, (min{ax1, bx2})2 = u¯, logo min{ax1, bx2} = √ u¯. Isto quer dizer que o mapa de indiferenc¸a desta utilidade tem o mesmo formato do que o mapa de indiferenc¸a da utilidade u˜(x1, x2) = min{ax1, bx2}. Portanto, esta utilidade tambe´m representa bens comple- mentares perfeitos. A curva de indiferenc¸a e´ ilustrada na figura abaixo. A TMS entre os dois bens na˜o esta˜o bem definidas, pois a utilidade na˜o e´ diferencia´vel. Pore´m, podemos dizer que ela sera´ igual a 0 ou a infinito, dependendo da cesta em que for calculada. Se a cesta (x1, x2) for tal que x1 < x2, enta˜o TMS12(x1, x2) = 0, pois neste caso o consumidor na˜o esta´ disposto a trocar bem 1 pelo bem 2. Se a cesta (x1, x2) for tal que x1 > x2, enta˜o TMS12(x1, x2) = +∞, pois neste caso o consumidor esta´ disposto a trocar bem 1 pelo bem 2 qualquer que seja a taxa de troca (a TMS e´ uma medida local, vale apenas para uma vizinhanc¸a da cesta em questa˜o). Finalmente, se a cesta (x1, x2) for tal que x1 = x2, enta˜o TMS12(x1, x2) na˜o esta´ definida. 6 - x2 x1 ��� ��� ��� ��� Curvas de Indiferenc¸a u(x1, x2) = (min{ax1, bx2})2 semi-reta x2 = x1 b) Encontre as func¸o˜es de demandas o´timas do consumidor. Justifique sua resposta. S: Como ja´ discutimos na questa˜o 2, o consumidor escolhe a cesta de bens na curva de indiferenc¸a que representa o maior n´ıvel de utilidade poss´ıvel. No gra´fico acima, essa curva toca a reta orc¸amenta´ria no ponto E. No caso geral a 6= b, o consumidor iguala os argumentos da func¸a˜o de mı´nimo: ax1 = bx2. Portanto x2 = (a/b)x1. O consumidor compra mais do bem que tiver o coeficiente a ou b menor: para este bem, ele precisa de uma quantidade maior para cada unidade do outro bem. Substituindo x2 = (a/b)x1 na restric¸a˜o orc¸amenta´ria, encontramos as func¸o˜es de demanda: xM1 (p1, p2,m) = m p1 + ( a b ) p2 e xM2 (p1, p2,m) = (a b ) m p1 + ( a b ) p2 c) Agora suponha que a = b = 1 e p1 = 1, p2 = 2, m = 100. Calcule e ilustre graficamente a soluc¸a˜o neste caso. Suponha agora que os prec¸os mudaram para p1 = 2 e p2 = 1, e que a renda na˜o se modificou. Calcule e ilustre graficamente a soluc¸a˜o neste caso. Compare as duas soluc¸o˜es encontradas neste item. Discuta intuitivamente sua resposta. 5 S: Para o primeiro caso, temos que x∗1 = x ∗ 2 = m p1+p2 = 100 3 . Para o segundo caso, temos que x∗1 = x ∗ 2 = m p1+p2 = 100 3 . Logo, a cesta o´tima em ambos os casos e´ a mesma. Isto ocorre porque, no caso de bens complementares perfeitos onde a = b, os dois bens devem sempre ser consumidos na proporc¸a˜o de um bem 1 para um bem 2. Podemos dizer que o bem 1 e o bem 2 formam um u´nico bem, cujo prec¸o e´ p1 +p2. Como nos dois casos, o prec¸o deste “bem conjunto” na˜o mudou, o consumo dele continua o mesmo, x∗ = x∗1 = x ∗ 2 = 100/3. O gra´fico abaixo ilustra estes dois casos. 6 - x2 x1 50 100 HHHHHHHHHHHHHHHH r(x∗1, x∗2) x2 = x1 r100 3 100 3 6 - x2 x1 100 50 A A A A A A A A A A A A A A A A (x∗1, x∗2) x2 = x1 r100 3 100 3 Exerc´ıcio 8: Encontre as demandas para os seguintes casos, onde α > 0 e β > 0: a) u(x1, x2) = x α 1x β 2 ; S: O Lagrangeano e´ L = xα1xβ2 + λ(m− (p1x1 + p2x2)). As CPO sa˜o: λ∗p1 = αxα−11 x β 2 λ∗p2 = βxα1x β−1 2 m = p1x1 + p2x2 Dividindo a primeira CPO pela segunda CPO, obtemos: αx2 βx1 = p1 p2 ⇒ x2 = p1 p2 [ βx1 α ] Substituimos agora essa expressa˜o para x2 na reta orc¸amenta´ria (terceira CPO): m = p1x1 + p2 ( p1 p2 [ βx1 α ]) ⇒ x1 = α α + β ( m p1 ) Substituindo x1 de volta em x2, obtemos as duas func¸o˜es de demanda: x1(p1, p2,m) = α α + β ( m p1 ) e x2(p1, p2,m) = β α + β ( m p2 ) 6 b) u(x1, x2) = x α α+β 1 x β α+β 2 ; S: O Lagrangeano e´ L = x α α+β 1 x β α+β 2 + λ(m− (p1x1 + p2x2)). As CPO sa˜o: λ∗p1 = ( α α+β ) x α α+β −1 1 x β α+β 2 λ∗p2 = ( β α+β ) x α α+β 1 x β α+β −1 2 m = p1x1 + p2x2 Dividindo a primeira CPO pela segunda CPO, obtemos: αx2 βx1 = p1 p2 ⇒ x2 = p1 p2 [ βx1 α ] Substituimos agora essa expressa˜o para x2 na reta orc¸amenta´ria (terceira CPO): m = p1x1 + p2 ( p1 p2 [ βx1 α ]) ⇒ x1 = α α + β ( m p1 ) Substituindo x1 de volta em x2, obtemos as duas func¸o˜es de demanda: x1(p1, p2,m) = α α + β ( m p1 ) e x2(p1, p2,m) = β α + β ( m p2 ) c) u(x1, x2) = α ln(x1) + β ln(x2); S: O Lagrangeano e´ L = α ln(x1) + β ln(x2) + λ(m− (p1x1 + p2x2)). As CPO sa˜o: λ∗p1 = αx1 λ∗p2 = β x2 m = p1x1 + p2x2 Dividindo a primeira CPO pela segunda CPO, obtemos: αx2 βx1 = p1 p2 ⇒ x2 = p1 p2 [ βx1 α ] Substituimos agora essa expressa˜o para x2 na reta orc¸amenta´ria (terceira CPO): m = p1x1 + p2 ( p1 p2 [ βx1 α ]) ⇒ x1 = α α + β ( m p1 ) Substituindo x1 de volta em x2, obtemos as duas func¸o˜es de demanda: x1(p1, p2,m) = α α + β ( m p1 ) e x2(p1, p2,m) = β α + β ( m p2 ) Qual a relac¸a˜o entre as demandas encontradas acima? Justifique a sua resposta. Com base na sua resposta, se a utilidade e´ do tipo u(x1, x2) = x α 1x β 2 , e´ poss´ıvel tranforma´-la em uma utilidade do tipo u(x1, x2) = x γ 1x 1−γ 2 , com 0 < γ < 1? Se sim, qual a relac¸a˜o entre α, β e γ? S: As func¸o˜es de demanda sa˜o as mesmas para os treˆs casos. Mais ainda, a taxa marginal de substituic¸a˜o e´ a mesma para as treˆs utilidades. Isto ocorre porque as treˆs utilidade representam as mesmas prefereˆncias. Observe que a segunda utilidade e´ igual a` primeira elevada a 1 α+β , o que constitui uma transformac¸a˜o crescente, pois α > 0 e β > 0. A terceira utilidade e´ igual a` primeira utilidade log-linearizada (lembre-se que a func¸a˜o logaritmo e´ crescente). Logo, se elevarmos a utilidade u(x1, x2) = x α 1x β 2 a` poteˆncia 1 α+β , obtemos a utilidade u(x1, x2) = x γ 1x 1−γ 2 , onde γ = α α+β e, portanto, 1− γ = β α+β . 7 Exerc´ıcio 9: Calcule as demandas de um consumidor representado por uma utilidade CES (elasticidade de substituic¸a˜o constante) dada por: u(x1, x2) = [ax ρ 1 + bx ρ 2] 1 ρ S: Oproblema do consumidor e´ max x1,x2 [axρ1 + bx ρ 2] 1 ρ s.a p1x1 + p2x2 = m O Lagrangeano do problema e´: L = [axρ1 + bxρ2] 1 ρ + λ [m− (p1x1 + p2x2)] As CPO sa˜o: 1 ρ [axρ1 + bx ρ 2] 1 ρ −1 aρxρ−11 = λ ∗p1 1 ρ [axρ1 + bx ρ 2] 1 ρ −1 bρxρ−12 = λ ∗p2 m = p1x1 + p2x2 Dividindo a primeira CPO pela segunda CPO, obtemos: a b ( x1 x2 )ρ−1 = p1 p2 ⇒ x1 = ( b a p1 p2 ) 1 ρ−1 x2 Substituimos essa expressa˜o para x2 na reta orc¸amenta´ria (terceira CPO): m = p1 [( b a p1 p2 ) 1 ρ−1 x2 ] + p2x2 = x2 (( b a ) 1 ρ−1 p ρ ρ−1 1 + p ρ ρ−1 2 ) p − 1 ρ−1 2 Logo, x2 = p 1 ρ−1 2 m( b a ) 1 ρ−1 p ρ ρ−1 1 + p ρ ρ−1 2 Substituindo x2 de volta em x1, obtemos as func¸o˜es de demanda dos dois bens: x1(p1, p2,m) = p 1 ρ−1 1 m p ρ ρ−1 1 + ( a b ) 1 ρ−1 p ρ ρ−1 2 e x2(p1, p2,m) = p 1 ρ−1 2 m( b a ) 1 ρ−1 p ρ ρ−1 1 + p ρ ρ−1 2 No caso em que a = b e, em particular, a = b = 1, as demandas sa˜o: x1(p1, p2,m) = p 1ρ−11 p ρ ρ−1 1 + p ρ ρ−1 2 m e x2(p1, p2,m) = p 1ρ−12 p ρ ρ−1 1 + p ρ ρ−1 2 m Se usarmos a notac¸a˜o r = 1 ρ−1 , podemos escrever as demandas como: x1(p1, p2,m) = ( pr1 p1+r1 + p 1+r 2 ) m e x2(p1, p2,m) = ( pr2 p1+r1 + p 1+r 2 ) m 8 Exerc´ıcio 10: Calcule as demandas de um consumidor representado pela seguinte utilidade: u(x1, x2) = x 0,5 1 + x 0,5 2 S: O problema do consumidor e´ max x1,x2 x0,51 + x 0,5 2 s.a p1x1 + p2x2 = m O Lagrangeano do problema e´: L = x0,51 + x0,52 + λ [m− (p1x1 + p2x2)] As CPO sa˜o: 0, 5x−0,51 = λ ∗p1 0, 5x−0,52 = λ ∗p2 m = p1x1 + p2x2 Dividindo a primeira CPO pela segunda CPO, obtemos:( x2 x1 )0,5 = p1 p2 ⇒ x2 = ( p1 p2 )2 x1 Substituimos essa expressa˜o para x2 na reta orc¸amenta´ria (terceira CPO): m = p1x1 + p2 ( p1 p2 )2 x1 = x1 ( p1 + p21 p2 ) = x1 ( p1p2 + p 2 1 p2 ) Logo, x1 = ( p2 p1p2 + p21 ) m Substituindo x1 de volta em x2, obtemos as func¸o˜es de demanda dos dois bens: x1(p1, p2,m) = ( p2 p1p2 + p21 ) m e x2(p1, p2,m) = ( p1 p1p2 + p22 ) m 9
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