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)。