Transcript 第二讲、索罗增长模型
索洛增长模型
陈斌开 中央财经大学经济学院
索洛模型
(一)模型的基本假定
(二)模型的动态学
(三)参数变化的影响
(四)收敛问题
(五)模型的主要结论
(一)模型的基本假定
1.关于生产函数的假定
Y t F K t , A t L t
K t :资本存量;
A t :知识水平;
L t :劳动力
产量取决于三个变量:资本、劳动、知识;
A和L以相乘形式影响Y
(一)模型的基本假定
规模报酬不变
F cK , cL cF K , L
c0
这意味着:
a 经济规模足够大(专业化收益已被穷尽);
b 其他因素,如自然资源等不重要。
(一)模型的基本假定
根据规模报酬不变假设,可以将生产函数写成密集
形式:
1
K
F
,1
F K , AL
AL
AL
y f k
y 为单位有效劳动的平均
产量;
k 为单位有效劳动的平均
资本量。
其中:有效劳动AL,有效劳动人均资本k=K/AL,有
效劳动人均产量y=Y/AL,总产量Y=AL·f(k)
(一)模型的基本假定
进一步假设:
f k 0
边际报酬递减
f k 0
满足稻田 ( Inada ) 条件:
lim f k
k0
lim f k 0
k
保证经济增长路径不发散
(一)模型的基本假定
f( k)
k
新古典生产函数——新古典增长理论
第一,每种投入的边际产品为正且递减。
第二,规模报酬不变。
第三,稻田条件:
lim F K lim F L
满足这三个条件的
生产函数被称为新
古典生产函数。
因此,索洛增长模
型又被称为新古典
增长模型。
K 0
L 0
lim F K lim F L 0
K
L
(一)模型的基本假定
通常使用CD生产函数(索洛):
Q AL K
A 0
0 1
0 1
:劳动的产出弹性;
:资本的产出弹性;
:决定规模报酬性质;
替代弹性:1
(一)模型的基本假定
满足索洛模型的CD函
数形式为:
Y t F ( K t , At L t ) K ( A L )
y
Y
F(
AL
f '( k ) 0,
K
1
;
,1) k ; 0 1
AL
f ''( k ) 0
(一)模型的基本假定
2.关于投入品的假设
资本、劳动、知识的初始水平既定,劳动、
知识以不变速度(外生)增长:
L t nL t
t gA t
A
则可得到:
L t L 0 e
A t A 0 e
nt
gt
指数增长
假设时间t是连续的(非离散的)
(1)劳动力的增长: L ( t ) / L ( t ) [ dL ( t ) / dt ] / L ( t ) n
(2)知识的增长:
A ( t ) / A ( t ) [ dA ( t ) / dt ] / A ( t ) g
其中n为人口增长率,g为技术进步率,均为
外生参数,表示不变增长速度
有效劳动的增长
劳动和知识的进化,使得有效劳动数量在增
长,其增长率为:
d A ( t ) L ( t ) dt
A (t ) L (t )
A ( t ) L ( t ) A ( t ) L ( t )
A (t ) L (t )
A ( t )
A (t )
L ( t )
L (t )
g n
(一)模型的基本假定
资本的增长(投资):
K t sY t K t
s :储蓄率(外生);
:折旧率(外生)。
索洛经济
经济社会只有生产和消费两个部门,资本K、劳动L和知识A
是生产的三大要素(其他要素都可以忽略),经济在任何时
刻都处于充分就业的均衡状态,储蓄总是等于投资;
生产的规模报酬不变;
技术进步表现为劳动效率的提高,即技术进步属于哈罗德型
(劳动密集型);
生产函数的集约形式满足新古典假设;
人口增长率、知识增长率、储蓄率、资本折旧率都等于常数,
人口和知识呈指数增长。
(二)模型的动态学
k的动态变化
d K t A t L t
dk
k t
dt
dt
K t
K t
t L t A t
A
t
L
2
A t L t A t L t
K t
A t L t
K t
A t L t L t
sY t K t
A t L t
L t
K t
A t L t A t
k t n k t g
sf k t n g k t
A t
(二)模型的动态学
索洛模型的核心公式:
k t sf k t n g k t
单位有效劳动的资本存量的变化等于两项之
差:
sf k :单位有效劳动的平均投资
n
g k t
:持平投资,使k保持现有水平所
必需的投资
经济解释
k( t ) =sf ( k( t ) ) - ( n+g+ ) k( t )
是索洛模型的基本微分方程,
它 表 明 k( t ) 是 k 的 方 程 。
含 义 说 明 : 人 均 实 际 投 资 sf ( k( t ) )
用于两个方面:一是“ 资本的深化” ,
即 k( t ) , 二 是 “ 资 本 的 广 化 ” ( 持 平 投 资 ) ,
即 ( n+g+ ) k( t ) 。
(二)模型的动态学
n
g k t
每单位有效劳动
平均投资
sf k
k
*
k
(二)模型的动态学
k的相图(三维空间在平面的投影)
k (t )
k
k*
k
稳态
定义“ 稳态” :一种其中各种变量
都 以 不 变 速 度 增 长 的 情 况 , 即 k( t ) =0。
当 sf ( k( t ) ) ( n+g+ ) k( t ) 时 , k( t )
0( 资 本 存 量 增 加 )
当 sf ( k( t ) ) ( n+g+ ) k( t ) 时 , k( t )
0( 资 本 存 量 减 少 )
当 sf ( k( t ) ) = ( n+g+ ) k( t ) 时 , k( t ) = 0
( 实 际 投 资 与 持 平 投 资 相 等 。 无 论 k从 何 处 开 始 , 它 都 收 敛 于 k* )
趋势定理
在索洛经济中,只要起始时刻的有效人均资
本k=k(0),那么就有 lim k ( t ) k * 。
t
(二)模型的动态学:平衡增长路径
k=k*时各变量的变动:
A , L 按固定增长率增长;
K ( 等于 ALk ):以速率 n g 增长;
Y :以速率 n g 增长;
(二)模型的动态学
k=k*时各变量比例的变动:
Y / K :不变;
Y / L :以速率 g 增长;
K / L :以速率 g 增长。
证明
K的增长率:
k ( t )
k (t )
K ( t )
K (t )
L ( t )
L (t )
A ( t )
A (t )
K ( t )
K (t )
(n g )
Y的增长率
规模报酬不变之假设。这一假设说明了总产出是按
照资本和有效劳动的边际生产力来分配的:
AL
Y F K K F AL
,
其中 F K 是资本的边际生产力,F 是有效劳动的边际
生产力。由于资本与有效劳动以同样的增长率 n g
K ( t ) ( n g ) K ( t )
( A L ) (t ) ( n g ) A (t ) L (t )
在增长,所以,
。
AL
Y的增长率
从以上可推导:
Y ( t )
Y (t )
( A L )(t )
F K K ( t ) F AL
Y (t )
A ( t ) L ( t )]( n g )
[ F K K ( t ) F AL
Y (t )
总产出的增长率也是 n g
Y ( t )( n g )
Y (t )
n g
人均产出增长率
d Y (t )
dt L ( t )
Y ( t )
L (t )
Y ( t ) L ( t )
L (t ) L (t )
( n g )Y ( t )
L (t )
Y (t )
L (t )
n g
Y (t )
L (t )
人均产出(劳动生产率)以技术进步率g增长。
注意区分人均产出与人均有效劳动产出。
平衡增长路径
在索洛模型中,无论从任何一点出发,
经济向平衡增长路径收敛,在平衡增长路径
上,每个变量的增长率都是常数,且是外生
决定的。特别是,在该路径上,人均产出的
增长率仅取决于技术进步率。
变量
K
含义
资本存量
平衡增长速度
绝
L
劳动力
n
对
A
知识或技术
g
量
AL
有效劳动
n+g
C
k(K/AL)
K/L
相
对
量
y(Y/AL)
Y/L
c(C/AL)
k=K/AL
n+g
总产出
Y
备注证明
F(cK,cAL)=cF(K,AL)
n+g
总消费
有效劳动的平均资本
人均资本
有效劳动的人均产出
人均产出
有效劳动的人均消费
n+g
C=(1-s)Y
0
g
0
y=f(k)=Y/AL
g
0
C/L
人均消费
g
K/Y
资本产出比
0
c=(1-s)f(k)
(三)参数变化的影响
索洛模型中,主要参数有:
n, g , , s
政策最有可能影响的是储蓄率
(三)参数变化的影响
1.储蓄率增加的影响方向分析(定性);
2.最优储蓄率——资本的黄金规则水平;
3.储蓄率增加的影响程度分析(定量)。
1.储蓄率增加的影响方向分析
y
y
new
(n g )k
s new f (k )
s old f (k )
y o ld
k old
k new
k
1.储蓄率增加的影响方向分析
如果两个国家除了储蓄率外,其他一切都相
同,则储蓄率高国家的收入水平会永远高于
储蓄率低国家,差距为:
Y2
Y1
f k
k f k
ALf k
*
2
*
2
ALf
*
1
*
1
1.储蓄率增加的影响方向分析
s
t0
t
k,y
t0
t
1.储蓄率增加的影响方向分析
ln K
ln Y
t0
t
1.储蓄率增加的影响方向分析
ln ( Y /L )
t0
t
Y /L
的增长率
t0
t
1.储蓄率增加的影响方向分析
Y /K
t0
t
1.储蓄率增加的影响方向分析
储蓄率的一个永久增加:
导致k在一定时期上升,保持在一个较高水平;
在短期内会改变Y、K的增长率,长期无影响;
造成Y/L增长率的暂时性增长;
储蓄率的变化有水平效应(Level Effect),但没有
增长效应(Growth Effect) ,在该模型中只有技术
进步率有增长效应。
1.储蓄率增加的影响方向分析
对消费的影响(c为每单位有效劳动的平均消
费)
c
t0
t
2.最优储蓄率——资本的黄金规则水平
储蓄率越高,人均收入水平会越高
收入的目的毕竟是消费,收入本身不是最终
目的
从消费最大化角度来确定一个最优储蓄率,
相对应的人均资本,就是资本的黄金规则水
平
2.最优储蓄率——资本的黄金规则水平
在稳态下,消费等于:
n g k
c f k
*
*
c
*
k
*
c
*
*
s
*
f k n g
n g
fk
*
k
*
s , n , g ,
s
定性分析
k * ( s, n, g , )
s
0, 因 此
c *
s
的符号取决于
f '( k * ( s , n , g , )) 与 ( n g )的 大 小 。
当 k * k * gold , f '( k * ( s , n , g , ))
c *
( n g ),
s
0
k * gold , f '( k * ( s , n , g , ))
c *
( n g ),
s
0
当 k*
2.最优储蓄率——资本的黄金规则水平
稳态人均
n g k *
产量
f k
k
*
*
2.最优储蓄率——资本的黄金规则水平
消费最大,也即资本黄金规则的条件:
也即:
*
f k n g
f k n g
2.最优储蓄率——资本的黄金规则水平
y
f (k)
c2 *
E
c
c1 *
g
δk
i=s2f(k)
i=sgf(k)
i=s1f(k)
0
k1 *
k
g
k2 *
k
2.最优储蓄率——资本的黄金规则水平
储蓄率提高,消费减少(储
蓄率高于黄金规则水平)
c
t0
t
2.最优储蓄率——资本的黄金规则水平
储蓄率降低,消费增加(储
蓄率高于黄金规则水平)
c
t0
t
2.最优储蓄率——资本的黄金规则水平
储蓄率提高,消费增加(储
蓄率低于黄金规则水平)
c
t0
t
2.最优储蓄率——资本的黄金规则水平
储蓄率降低,消费降低(储
蓄率低于黄金规则水平)
c
t0
t
黄金律和动态无效率
过度储蓄的
经济被称为动态无
效率,因为降低储
蓄率不仅提高了稳
态消费,也提高了
转移过程中的消费,
即原来的人均消费
路径在所有时点都
位于另一条可行的
路径之下。
(n+g+δ)k
f(k)
c1 *
cg *
0
k g*
s1f(k)
sgf(k)
k 1*
k
动态无效率区域
(四)收敛问题
收敛速度
绝对收敛与相对收敛
收敛速度的定性分析
定 义 k 的 增 长 率 k k / k sf ( k ) / k ( n g )
当 sf ( k ( t ))> ( n g ) k ( t )时 ,k ( t )>0 ;
当 sf ( k ( t ))< ( n g ) k ( t )时 ,k ( t )<0 ;
结论
k
k s f '( k ) f ( k ) k / k
0
这表明k离k*越远,其增长率(正或负)越大。
其他变量的收敛速度
可以证明索洛模型中的其他变量X的均衡动态
增长率与k保持比例或线形关系,例如:
y y / y f ' ( k ) k / f ( k ) [ kf ' ( k ) / f ( k )] k
K k n g
K
k
结论(索洛模型的收敛性)
每个经济都收敛于其自身的稳态,而且这一
收敛的速度与其离稳态的距离成反比,或者
说,经济离其自身的稳态值越远,其增长率
就越快。
“转型动态原理”
经济体低于稳态越多,将会增长越快;经济
体高于稳态越多,将会增长越慢。
绝对收敛与相对收敛
对索洛模型的收敛性的实证检验(样本的同
质性与异质性),产生绝对收敛与相对收敛
的概念。
绝对收敛:不同经济体;
相对收敛:同质经济体。
绝对收敛
不同的经济体:穷国比富国增长快。
绝对收敛假说。
相对收敛
一个经济离其自身的稳态值越远,增长就越快。
相对收敛假说。
k
k s f '( k ) f ( k ) k / k
0
(五)经济增长的计量分析
趋同问题
——鲍莫尔(W. Baumol, 1986)
投资与人口增长对产出的影响
——曼昆、罗默和韦尔(G. Mankiw, D.
Romer, D. N. Weil, 1992)
鲍莫尔(W. Baumol, 1986)
Y
Y
Y
ln
ln
a b ln
i
N i ,1979
N i ,1870
N i ,1870
Y
Y
Y
ln
ln
8 . 457 0 . 995 ln
N i ,1979
N i ,1870
N i ,1870
图形表示
德朗(J. B. De Long, 1988)
*
Y
Y
ln
ln
N i ,1979
N i ,1870
*
Y
a b ln
i
N i ,1870
*
Y
Y
ln
ln
ui
N i ,1870
N i ,1870
图形表示
(六)索罗模型与经济增长核心问题
物质资本与经济增长
根 据 C -D 生 产 函 数 , y f ( k ) k ,
一 般 = 1/ 3, 设 穷 国 为 y *, 若 y / y * 10,
则 k / k * 10
1/
与事实不符。
1000。
(六)索罗模型与经济增长核心问题
物质资本与经济增长
根 据 C -D 生 产 函 数 , y f ( k ) k ,
1
r f (k ) k
'
1
y
一 般 = 1/ 3, 设 穷 国 为 y *, 若 y / y * 1 0,
1
则 r / r* 10
1
100
与事实不符。
。
(六)增长核算
增长核算方法(growth accouting)的提出
索洛(1957):《技术进步与总量生产函
数》。
阿布拉莫维茨(M.
Abramovitz,1956):
《1870年以来美国的增长源泉与产出趋势》。
增长核算方法
由 索 洛 的 总 量 生 产 函 数 : Y ( t ) F ( K ( t ), A ( t ), L ( t ))
两 边 对 时 间 t求 导 , 得 :
Y (t )
Y
K
K (t )
Y
L
L (t )
Y
A
A (t )
增长核算方法
上 式 两 边 同 除 以 Y ( t ), 并 记 :
(t )
Y K (t )
K Y (t )
, (t )
Y L (t )
L Y (t )
即为资本的产出弹性,为劳动的产出弹性
即 得 到 总 产 出 的 增 长 率 Y ( t ) / Y ( t ):
Y (t )
(t )
Y (t )
其 中 R (t )
K (t )
K (t )
(t )
L (t )
R (t )
L (t )
Y A (t ) A (t )
A Y (t ) A (t )
称为索洛余数。
索洛余量的含义
索洛余量(solow’ residual):TFP(全
要素生产率)的增长率,除生产要素量的增
加之外的其他因素导致的经济增长率,有时
可以简化为技术进步。
特例:完全竞争+规模报酬不变经济
规模报酬不变的生产函数:
Y F K K F AL A L
因此,
1
Y K
K Y
Y
K
Y L
L Y
K
Y
L
L
,
代入索洛余数式,整理可得:
Y (t )
Y (t )
K (t )
L (t )
(t )
R (t )
L (t )
K
(
t
)
L
(
t
)
L (t )
总产出增长率、资本增长率、劳动增长率都可以
通过统计数据直接测定,如果是完全竞争经济,
要素按照其边际生产力大小获得相应的报酬。因而,
产出资本弹性正是资本收益占产出的比例(
据此,就可以计算索洛余数了。
Y K (t )
K Y (t )
),
例子:计算索洛余值
例 如 : 某 年 度 国 民 收 入 增 长 率 7% , 资 本 增 长 5% ,
人 口 增 长 2% , 产 出 资 本 弹 性 为1 / 3, 经 济 的
规模报酬不变。
K (t ) L (t )
Y (t ) L (t )
解:
(t )
R (t )
Y (t ) L (t )
K (t ) L (t )
R ( t ) 4%
计算TFP的结果
Solow(1957):80%
Denison(1967):30%
Jorgenson
and Griliches(1967):24%
案例:亚洲“四小龙”的增长奇迹
亚洲“四小龙”:韩国、新加坡、香港、台湾
增长率:1966~1990年实际人均收入一直维持7%左
右的增长率
核算结论:亚洲“四小龙”的增长源于生产要素的
投入增加,而不是全要素生产率(技术)的进步。
所以,亚洲“四小龙”的增长可能不能持久。
关于东亚增长奇迹的争论
杨(Alwyn
Young)在1994年的一篇论文“数字
事实:东亚经济增长的经验统计”中应用增
长核算详细分析了东亚经济增长的源泉,指
出过去三十多年来,香港、新加坡、韩国和
台湾经济的不寻常的增长,几乎完全归因于
投资的增长、劳动投入的增加和劳动素质的
提高,而技术进步和其他影响索洛留数的因
素并没有发挥多大的作用。
关于东亚增长奇迹的争论
美 国 经 济 学 家 保 罗 · 克 鲁 格 曼 (Paul
Krugman) 认为,“亚洲取得了卓越的经济增
长率,却没有与之相当的卓越的 生产率增长。
它的增长是资源投入的结果,而不是效率的提
升。” “如果用全要素生产率来衡量技术进
步的话,亚洲各国的技术进步几乎为零,根本
就没有什么东亚奇迹。”1997年东亚的金融
危机证实了克鲁格曼的结论?
总结:增长因素分析法
对生产函
数进行全
微分可以
得到产出
增长率的
决定公式
Y ( t ) F ( K ( t ), A ( t ) L ( t ))
Y
Y
K
K
L
K
L
R
R为索洛余值
L
K L 1
生产率增长率等
于产出增长率减
去劳动力增长率
Y
Y
L
L
K(
K
K
L
L
) R
索洛模型总结
Solow-Swan模型:(1)核心方程
Solow-Swan 模型假定一个国家有外生不变的储蓄率 s,则经济整体的资本积
累方程为: K
I K s F(K , A L L ) K
,这是一个会计恒等式。根据前面的假定,
可以将其改写为集约形式(intensive form)的“有效人均资本积累方程”:
k s f ( k ) ( n g L ) k
,这是 Solow-Swan 模型的核心方程。
推导过程:由 K I K s F ( K , A L L ) K
左 边
K
d ( k A L L ) / dt
A LL
(其中 K / A L L
A LL
k
,有
K
A LL
k A L L kL A L kA
A LL
L
Y
s
L
A LL
K
s f (k ) k
。
A LL
A L
L
k(
) k k ( n g L ) k
AL
L
为有效人均资本存量)
。上式移项即得 k
s f (k ) (n g L )k
。
Solow-Swan模型:
(2)经济稳态和“黄金律”下的最优资本存量
(1)k * 是对应于 k
(n g L )k
y
0
的“稳
态”有效人均资本存量;
(2)k gold 是“使稳态有效人
f (k )
均消费水平 c * 达到最大时”
E
sf ( k )
的资本积累水平,称为资本
s gold f ( k )
积 累 的 “ 黄 金 律 ”, 可 证
f ' ( k gold ) n g L
(3) k * > k gold ,存在“资本
O
k
k gold
k
*
过度积累”,该国经济是“动
态无效”的。
Solow-Swan模型:
(3)条件收敛、
收敛速度和时间
在稳态点附近做 k
k
kk
k
s f (k ) (n g L )k
的一阶泰勒展开,得到资本增长率的近似方程:
*
。显然,
(1)一国初始状态偏离自身的稳态越远,即 |
k
kk
*
| 越大,收敛速度越
k
快。也就是说,一个国家与其自身稳态相比越落后,经济增长就越快。这就是新古典增长
理论的“条件收敛”假说,它预言各国经济的增长率与其自身的相对发展水平成反比。
(2)
||
的大小决定了经济向稳态收敛所需要的时间。当总量生产函数为 CD 形式时有:
( n g L )( 1 ) 。根据巴罗和萨拉伊马丁(2000)提供的“半衰期”公式 0 . 69 / | | ,
当 n g L
1 为
4%时,缩短初始状态与稳态之间的差距的一半,大约需要 18 年。
Solow-Swan模型:(4)基本结论
*
1.
经济达到稳态时
f (k )
k
*
有效人均消费水平为 k *
2.
黄金资本存量水平 k gold
n gL
,相应的稳态有效人均资本存量、有效人均产出和
s
k (n , g L , , s ) 、 y
*
f
1'
*
(n g L )
*
f (k )
和c*
*
(1 s ) f ( k )
。
,一般情况下经济达到稳态时,可能存在过
度储蓄或储蓄不足的问题,政府可以采取相应的政策调整或鼓励储蓄,使储蓄率
s s gold
3.
4.
以最大化 c * ,实现社会福利最优。
一国经济在向其自身稳态收敛的转移动态过程中,决定经济增长速度的因素包括:
经济偏离自身稳态的程度,人口增长率、技术进步和资本折旧的速度,以及生产函
数的劳动产出弹性,等等。
最后从长期来看,当经济已经达到并处于稳定状态时,各个有效人均变量不再发生
变化, K、Y 和 C 等表示经济总水平的变量则以外生的、不变的速率 n g L 增长。
索洛模型的总结和评论
1.主要结论
(1)无论从任何一点出发,经济向平衡增长路径收敛,在平衡增长路
径上,每个变量的增长率都是常数。
(2)条件收敛:在其他外生变量相似的条件下,人均资本低的经济有
更快的人均资本的提高,人均收入低的经济有更高的增长率。
(3)人均产出(Y/L)的增长来源于人均资本存量和技术进步,但只有
技术进步才能够导致人均产出的永久性增长。
(4)通过调节储蓄率可以实现人均最优消费和最优资本存量的“黄金
律”增长。
(5)储蓄率的变化只会暂时性地影响增长率,而不会永久性地影响;
储蓄率的显著变化对平衡增长路径上的产出变化只有较小的影响,且作
用缓慢。
对索洛模型的总结和评论
2.批评
未能够解释长期经济增长的真正来源。把技术进步
(劳动的有效性)看成为外生给定的,而这恰恰是
长期经济增长的关键。因此,索洛模型是通过“假
定的增长”来解释增长的。
附录:边际产出
由规模报酬不
变可以得到
资本的边际产出
F ( K , AL ) AL F ( K / AL ,1) AL f ( K / AL )
MP K
有效劳动的边际产出
劳动的边际产出
F ( K , AL )
K
MP AL
MP L
ALf ( K / AL )
K
F ( K , AL )
AL
F ( K , AL )
L
f ( k )
f ( k ) k f ( k )
A[ f ( k ) k f ( k )]
如果市场是完全竞争的,并且不存在外部性,资本获得其边际产出。
每单位有效劳动的资本获得的总产出是kf’(k)。