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諾貝爾經濟學獎與數學

2023年08月25日

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大家都知道諾貝爾獎中沒有數學獎。但是,數學工作者卻與諾貝爾獎有著不解之緣,他們不僅通過物理、化學發揮數學獨有的功能,摘取了諾貝爾獎,尤其在經濟領域中,數學正在發揮越來越顯著的作用,下面將為大家講一些「諾貝爾經濟獎與數學」的故事。
1968年,瑞典國家銀行為紀念建行300周年,決定頒發瑞典銀行經濟學獎。這一經濟學獎也將以諾貝爾來命名,並請同時也負責頒發諾貝爾物理學獎和化學獎的瑞典皇家科學院來授獎。從此,從1901年起開始頒發物理學、化學、醫學、文學、和平等5個領域的諾貝爾獎又多了一個經濟學領域。
諾貝爾經濟學獎從1969年首屆授予計量經濟學的奠基人R.Frisch(挪威,18951979)和J.Tinbergen(荷蘭,19031994)以來,就與數學結下不解之緣。正如瑞典著名經濟學家、後來的瑞典皇家科學院院長E.Lundberg在首屆頒獎儀式上的講話所說:」過去四十年中,經濟科學日益朝著用數學表達經濟內容和統計定量的方向發展。......正是這條經濟研究路線──數理經濟學和計量經濟學,表明了最近幾十年這個學科的發展。」為使數學工作者了解諾貝爾經濟學獎與數學的密切關係,本刊將從本期起,由近及遠,介紹歷屆諾貝爾經濟學獎中的數學問題。
1996年的諾貝爾經濟學獎授於英國經濟學家JamesA.Mirrless(1936一)和美籍加拿大經濟學家WilliamVickrey(19141996.10.10.,去世於獲獎消息發表後的第三天),以獎勵他們在不對稱信息條件下的經濟激勵理論上的基本貢獻。
頒獎公告上說:「近年來經濟研究最重要、最活躍的領域是探討決策者有不同信息的形勢。所謂信息的不對稱性在大量情況中發生。例如,銀行沒有關於被貸款人今後收入的完全信息;企業主作為經營者不可能有關於成本和競爭條件的詳盡的信息;保險公司不可能完全察覺到對於被保險的財產和對於影響賠償風險的外部事件的政策制定者的責任;拍賣人沒有有關潛在的買主支付願望的完全信息;政府需要在對個體公民的收人不很了解的憎況下制定所有稅制度;如此等等。」
「不完全和不對稱分布的信息有一些基本結論,特別是在信息上的優勢經常能夠策略地開發的意義下。信息經濟學研究因而針對怎樣設計合約和機制來處理不同的激勵和控制問題。這就使人們能更好地理解保險市場、信貸市場、拍賣、企業的內部機構、工資形式、稅收系統、社會保險、競爭條件、政治制度等等。」
這兩位經濟學家就是通過他們對信息的不對稱性起著關鍵作用的許多問題作出系統的解析研究(即建立數學模型)而得獎的。Vickrey主要研究拍賣和所得稅;而Mirrless繼續Vickrey的所得稅研究,提出最優所得稅問題。這類問題又被進一步擴大為所謂「道德風險(Moral hazard)」問題。它與通常的對策論問題類似。但是一方(例如,稅收機構)不能完全觀察到另一方(納稅人)的行動(有可能逃稅),而要設計專門的合約或機制(稅收政策),來對自身有利(保證稅收)。下面我們以最優稅收問題為例,來介紹他們的數學模型。
Vickrey在1945年提出的問題是這樣的:政府的目標是在總稅收達到預定水平的條件下,使所有個體效用的總和達到最大.Vickrey把這個問題轉化為一個很特殊的變分問題.
Vickrey導出了它的Euler方程。但甚至對很簡單的情形都不知如何求解。
25年以後,1971年,Mirrless對Vickrey的研究作出突破.其關鍵是把t看作時間」,v看作「狀態」,x和y看作「控制」,把前一部分的個體最優化問題寫成包含dv/dt的微分方程.於是最優稅收問題就變為一個最優控制題。利用Pontryagin最大值原理,就可得出解的必要條件。而納稅函數y=f可以通過最優控制解

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