效用最大化问题 ,在经济学 中,特别是微观经济学 中是指消费者 所面对的这样的问题,即“消费者应如何花费金钱 使其效用 极大化”。
哲学家边沁 (Jeremy Bentham,1748-1832)提出快乐与痛苦是控制人类行为的力量,人类极力求取快乐而逃避痛苦,这正是功用最大化(maximization of utility)的心态。产权理论 的先驱艾智仁 (Armen Alchian 1914- )认为功用的定义是对不同物品根据个人喜好作选择的排列。功用(数字)的概念(The concept of utility)在经济学上是指武断(随意而不作解释)地作数以排列人们的喜好,数字越大,喜好越强烈(序数功用的概念Ordinal concept of utility)。
假设他们的消费集 是有
L
{\displaystyle L}
种商品的集合
X
⊂
R
+
L
{\displaystyle \mathbf {X} \subset \mathbb {R} _{+}^{L}}
。如果这
L
{\displaystyle L}
种商品的价格为
p
∈
R
+
L
{\displaystyle \mathbf {p} \in \mathbb {R} _{+}^{L}}
,该消费者的财富为
w
{\displaystyle w}
, 则所有可以负担的组合的集合 ,即预算集 为
B
(
p
,
w
)
=
{
x
∈
X
|
p
⋅
x
≤
w
}
{\displaystyle B(\mathbf {p} ,w)=\{\mathbf {x} \in \mathbf {X} |\mathbf {p} \cdot \mathbf {x} \leq w\}}
。
消费者希望买到其所能负担的最好的商品组合,若该消费者的效用函数 为
u
:
R
+
L
→
R
{\displaystyle u:\mathbb {R} _{+}^{L}\rightarrow \mathbb {R} }
,
则该消费者的最优选择
x
∗
(
p
,
w
)
{\displaystyle \mathbf {x} ^{*}(\mathbf {p} ,w)}
为
x
∗
(
p
,
w
)
=
arg
max
x
∈
B
(
p
,
w
)
u
(
x
)
{\displaystyle \mathbf {x} ^{*}(\mathbf {p} ,w)=\arg \max _{\mathbf {x} \in B(\mathbf {p} ,w)}u(\mathbf {x} )}
。
求解
x
∗
(
p
,
w
)
{\displaystyle \mathbf {x} ^{*}(\mathbf {p} ,w)}
就是这个效用最大化问题。针对不同的效用函数,求得的解不必是唯一的。
如果效用函数
u
{\displaystyle u}
连续,并且价格
p
{\displaystyle \mathbf {p} }
为正,则
x
∗
(
p
,
w
)
{\displaystyle \mathbf {x} ^{*}(\mathbf {p} ,w)}
为非空。
证明 :
B
(
p
,
w
)
⊂
R
+
L
{\displaystyle B(\mathbf {p} ,w)\subset \mathbb {R} _{+}^{L}}
是一个紧性空间 ,因此若
u
{\displaystyle u}
在此上是连续的,根据瓦尔拉斯定律 ,意味着存在一点
x
∈
B
(
p
,
w
)
{\displaystyle \mathbf {x} \in B(\mathbf {p} ,w)}
使得效用函数映射 到其最大值。证毕。
如果消费者总是选取上面定义的最优组合,则
x
∗
(
p
,
w
)
{\displaystyle \mathbf {x} ^{*}(\mathbf {p} ,w)}
被称为是马歇尔需求对应 。如果其只存在唯一组合使其最大化,则被称为是马歇尔需求函数 。这个效用最大化问题中的效用函数 和马歇尔需求 之间的关系也反映了支出最小化 问题中支出函数 和Hicks需求函数 之间的关系。
在实际中,消费者可能不总是选择最优的组合。譬如,这可能要求消费者思考太多的问题。有限理性 是一种理论,它用满意解决法 解释了这类行为——选取次优的、但是够好的组合。
Mas-Colell, A., M. Whinston, and J. Green, 1995, Microeconomic Theory . Oxford: Oxford University Press. ISBN 0195073401
人的选择和决定(计算决定法)