Kapitel3

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Mikroökonomik

Mikroökonomik

Dr. Andreas Szczutkowski

Fakultät für Wirtschaftswissenschaften

SS 2014

1

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

3 Theorie des Produzentenverhaltens

Inputs

(Arbeit, Rohstoffe, Kapitalgüter)

Technologie

Outputs

(Konsumgüter)

Stromgrößen: eingesetzte Arbeitsmenge pro Monat

Nutzung eines Kapitalgutes pro Monat

Anzahl produzierter Gütereinheiten pro Monat

235

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Technologien und Produktionsfunktionen

3.1 Technologien und Produktionsfunktionen

Einproduktunternehmen: Nur ein Outputgut;mehrere Inputgüter a1, a2, . . . , al .

Beispiel:

l = 1 (nur ein Input: L (Arbeit))

Produktionsfunktion: f : R+ → R+, L 7→ f (L).

Mit der Inputmenge L kann das Unternehmen jede Outputmengey ≤ f (L) erzeugen.

236

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Technologien und Produktionsfunktionen

y (Output)

L (Arbeit)

Produktionsmöglich-

keitenmenge

y = f (L)

(Produktionsfunktion)

237

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Technologien und Produktionsfunktionen

Beispiel: l = 2, d.h. 2 Inputs: a1 = Kapital (K ), a2 = Arbeit(L).

Produktionsfunktion: y = f (K , L), fK > 0, fL > 0.

f ordnet jeder Inputkombination (K , L) das

maximale Outputniveau zu, das das Unternehmen

mit (K , L) erzeugen kann.

Isoquante: Besteht aus allen Inputkombinationen, die einen gleich hohen

Output ergeben.

Höher gelegende Isoquanten repräsentieren höhere Outputniveaus.

238

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Technologien und Produktionsfunktionen

K

L

5

4

3

2

1

1 2 3 4 5

b

b

bb

C

B

Ay = 10

239

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Technologien und Produktionsfunktionen

K

L

5

4

3

2

1

1 2 3 4 5

y = 4

b

b

bb

C

B

Ay = 10

240

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Technologien und Produktionsfunktionen

K

L

5

4

3

2

1

1 2 3 4 5

y = 4

b

b

bb

C

B

Ay = 10

y = 12

241

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Technologien und Produktionsfunktionen

Beispiele für Produktionsfunktionen im 2-Input-Fall

f (K , L) = AK aLb (Cobb-Douglas Produktionsfunktion)

A > 0, a > 0, b > 0.

Konstante Proportionen:f (K , L) = min

{1

cK , 1

dL}

, c, d > 0.

Perfekte Substitute: f (K , L) = 1

cK + 1

dL, c, d > 0.

242

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Technologien und Produktionsfunktionen

Allgemeiner Fall

Produktionsfunktion: f : Rl+ → R+, a = (a1, . . . , al ) 7→ y

Isoquante: I (y) = {a | f (a) = y} , a = (a1, . . . , al ).

Annahme 3.1

Die Produktionsfunktion f : Rl+ → R ist

strikt monoton: a > a =⇒ f (a) > f (a);

strikt quasi-konkav: a 6= a, f (a) ≥ f (a)

=⇒ f(γa + (1 − γ)a

)> f (a) ∀ γ ∈ (0, 1).

243

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Eigenschaften von Produktionsfunktionen

3.2 Eigenschaften von Produktionsfunktionen

Kurze Frist: Nicht alle Produktionsfaktoren können mengenmäßigverändert werden.

Lange Frist: Alle Produktionsfaktoren sind flexibel.

Grenzprodukt eines Inputfaktors: Rate, mit der die Outputmenge steigt,wenn die Inputmenge des Faktors(marginal) erhöht wird.

244

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Eigenschaften von Produktionsfunktionen

GPj(a1, . . . , al ) = ∂f (a1,...,al )∂aj

= Grenzprodukt von Faktor aj .

Beachte: Das Grenzprodukt eines Inputs hängt von den Einsatzniveausaller Inputfaktoren ab!

2-Input-Fall: a1 = Kapital (K ); a2 = Arbeit (L)

fK (K , L) := ∂f (K ,L)∂K

= Grenzprodukt des Kapitals.

fL(K , L) := ∂f (K ,L)∂L

= Grenzprodukt der Arbeit.

245

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Eigenschaften von Produktionsfunktionen

Gesetz des fallenden Grenzprodukts:∂GPj (a)

∂aj= ∂2f (a)

∂a2j

< 0.

Dieses ‘Gesetz’ ist lediglich eine (plausible) Annahme.

Weitere Annahme:∂GPj (a)

∂ak= ∂2f (a)

∂aj∂ak> 0, ∀j 6= k .

2-Input-Fall: a1 = Kapital (K ); a2 = Arbeit (L)

∂2f (K , L)

∂K∂L=

∂2f (K , L)

∂L∂K> 0.

246

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der kurzen Frist

Produktion in der kurzen Frist

Kurze Frist: Kapital fix (K = K ), Arbeit variabel.

Fallende Grenzprodukte ⇐⇒ kurzfristige Produktionsfunktionstreng konkav.

fL

(K , L

)= tan α > tan β = fL

(K ,

ˆL)

für ˆL > L

=⇒ abnehmendes Grenzprodukt der Arbeit.

247

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der kurzen Frist

Output

L (Arbeit)

f (K , L)

α

f(K , L

)

L

248

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der kurzen Frist

Output

L (Arbeit)

f (K , L)

α

f(K , L

)

β

f(K ,

ˆL)

ˆLL

249

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der kurzen Frist

f (K ,L)L

= Durchschnittsprodukt (DP) der Arbeit.

tan αi = f (K ,Li )Li

= DP der Arbeit.

tan α1 > tan α2 > tanα3 =⇒ abnehmendes Durchschnittsprodukt.

250

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der kurzen Frist

Output

L (Arbeit)

f (K , L)

bb

L1

f (K , L1)

α1

251

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der kurzen Frist

Output

L (Arbeit)

f (K , L)

bb

bb

L1

f (K , L1)

f (K , L2)

L2

α1

α3

252

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der kurzen Frist

Output

L (Arbeit)

f (K , L)

bb

bb

L1

f (K , L1)

f (K , L2)

L2

α1

bb

α3

f (K , L3)

L3

α3

253

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der langen Frist

Produktion in der langen Frist

Lange Frist: Alle Inputfaktoren variabel.

Zwei-Input-Fall: Kapital und Arbeit variable Inputfaktoren.

Entlang einer Isoquante gilt:

0 = ∆y = fK (K , L)∆K + fL(K , L)∆L

⇐⇒ fL(K , L)

fK (K , L)= −∆K

∆L

254

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der langen Frist

K

L

y = α (konstant)

b

b

A

B

∆L︷ ︸︸ ︷

︸︷︷

−∆K

255

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der langen Frist

Bei marginalen Veränderungen:

fL(K , L)

fK (K , L)= − dK

dL

∣∣∣∣y=α

(3.1)

− dKdL

∣∣y=α

=: TRS(K , L) (technische Rate der Substitution)

(3.1)=⇒ TRS(K , L) =

fL(K , L)

fK (K , L)(3.2)

256

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der langen Frist

fLL(K , L) < 0fKK (K , L) < 0

}fallende Grenzprodukte.

fKL(K , L) = fLK (K , L) ≥ 0.

Implikationen für den Verlauf von Isoquanten?

257

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der langen Frist

K

L

b

b

A

B

258

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktion in der langen Frist

fL(A) > fL(B)fK (A) < fK (B)

}=⇒ fL(A)

fK (A) >fL(B)fK (B) =⇒ TRS(A) > TRS(B).

=⇒ Isoquanten haben einen konvexen Verlauf.

259

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge

f (λa) = λf (a) ∀ λ > 1, ∀ a = (a1, . . . , al) =⇒ konstanteSkalenerträge

K

L

10

konstanteSkalenerträge

2

3

260

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge

f (λa) = λf (a) ∀ λ > 1, ∀ a = (a1, . . . , al) =⇒ konstanteSkalenerträge

K

L

10

20

konstanteSkalenerträge

2 4

3

6

261

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge

f (λa) = λf (a) ∀ λ > 1, ∀ a = (a1, . . . , al) =⇒ konstanteSkalenerträge

K

L

10

20

30

konstanteSkalenerträge

2 4 6

3

6

9

262

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge

f (K , L) = AKαL(1−α)

=⇒ f (λK , λL) = A(λK )α(λL)(1−α) = AλαKαλ(1−α)L(1−α)

= λAKαL(1−α) = λf (K , L)

=⇒ konstante Skalenerträge

fK (K , L) = AαK (α−1)L(1−α) = αA(

LK

)(1−α)

fL(K , L) = AKα(1 − α)L−α = (1 − α)A(

KL

}fallendeGrenzprodukte

263

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge

f (λa) > λf (a) ∀ λ > 1, ∀ a = (a1, . . . , al) =⇒ zunehmendeSkalenerträge

K

L

10

Skalenerträge

2

3

zunehmende

264

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge

f (λa) > λf (a) ∀ λ > 1, ∀ a = (a1, . . . , al) =⇒ zunehmendeSkalenerträge

K

L

10

20

Skalenerträge

2 4

3

6

zunehmende

265

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge

f (λa) > λf (a) ∀ λ > 1, ∀ a = (a1, . . . , al) =⇒ zunehmendeSkalenerträge

K

L

10

20

30

Skalenerträge

2 4 6

3

6

9zunehmende

266

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge

f (λa) < λf (a) ∀ λ > 1, ∀ a = (a1, . . . , al) =⇒ fallendeSkalenerträge

K

L

10

Skalenerträge

2

3

fallende

267

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge

f (λa) < λf (a) ∀ λ > 1, ∀ a = (a1, . . . , al) =⇒ fallendeSkalenerträge

K

L

10

20

Skalenerträge

2 4

3

6

fallende

268

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge

f (λa) < λf (a) ∀ λ > 1, ∀ a = (a1, . . . , al) =⇒ fallendeSkalenerträge

K

L

10

20

30

Skalenerträge

2 4 6

3

6

9

fallende

269

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge

Beispiel: Cobb-Douglas-Produktionsfunktion

f (K , L) = AK aLb

=⇒ f (λK , λL) = A(λK )a(λL)b = λa+bf (K , L)

=⇒

a + b > 1 =⇒ zunehmende Skalenerträgea + b = 1 =⇒ konstante Skalenerträgea + b < 1 =⇒ fallende Skalenerträge

270

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

3.3 Optimale Produktionsentscheindungen

Ziel: Gewinnmaximierung

p = Verkaufserlös pro Einheit Output.

(w1, . . . ,wl ) = Inputpreisvektor.

Π := py −l∑

i=1

wiai (Gewinne)

271

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

Gewinnmaximierung in der kurzen Frist

Entscheidungsproblem: maxL

pf (K , L) − r K − wL

FOC: pfL(K , L)−w = 0 ⇐⇒ pGPL(K , L∗)︸ ︷︷ ︸Wertgrenzprodukt

der Arbeit

= w (3.3)

Falls keine innere Lösung existiert =⇒ 2 mögliche Ursachen:

Die Lösung ist L∗ = 0. Dies tritt auf, wenn pfL(K , 0) ≤ w

gilt.

6 ∃ Lösung. Dies tritt auf, wenn pfL(K , L) > w , ∀ L > 0 gilt.

272

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

Beispiel:

Produktionsfunktion: f (K , L) = 2√

K · L

Grenzprodukt (der Arbeit): GPL(K , L) =√

KL

FOC:

√K

L=

w

p

⇐⇒ L∗ = K( p

w

)2

(Arbeitsnachfrage)

y∗ = f (K , L∗) = 2Kp

w(Güterangebot)

Π∗ = K

[p2

w− r

](Gewinn)

273

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

Grafische Herleitung der Optimalitätsbedingung

Π = py − r K − wL (Unternehmensgewinn)

Isogewinnlinie: Menge aller (L, y)-Kombinationen, die das GewinnniveauΠ ergeben.

y =Π

p+

r

pK +

w

pL (3.4)

Achsenabschnitt: Πp

+ rpK

Steigung: wp

274

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

y = f (K , L)

L

y

Π1

p+ r

pK

275

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

y = f (K , L)

L

y

bb

Isogewinnlinie mit Steigung wp

y∗

L∗

Π2

p+ r

pK

Π1

p+ r

pK

276

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

Optimum: GPL(K , L∗) = wp

Erhöhung des Lohnsatzes

∆w > 0(3.4)=⇒ Isogewinnlinien steiler.

Ergebnis: ∆w > 0 =⇒ ∆L < 0.

Die Arbeitsnachfrage verläuft fallend.

277

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

y = f (K , L)

L

y

bb

α

L

y

tanα = wp

278

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

y = f (K , L)

L

y

bb

α

L

y

tanα = wp

bbˆy

ˆL

tanβ =ˆwp

ˆw > w

β

279

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

Erhöhung des Outputpreises

∆p > 0(3.4)=⇒ Isogewinnlinien verlaufen flacher

Ergebnis: ∆p > 0 =⇒ ∆y > 0.

Die Angebotsfunktion verläuft steigend.

Erhöhung der Kosten für den fixen Faktor Kapital

∆r > 0 =⇒ ∆y = 0, ∆L = 0.

280

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

y = f (K , L)

L

y

L

y bb

α

tanα = wp

281

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

y = f (K , L)

L

y

bb

L

y bb

ˆy

ˆL

α

β

ˆp > p

tanβ = wˆp

tanα = wp

282

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

Die Lösung des Gewinnmaximierungsproblems wird charakterisiertdurch die Marginalbedingung

GPL(K , L∗) =w

p.

Als Lösung des Problems ergeben sich die Faktornachfragefunktiondes variablen Faktors

L∗ = L

(w

p, K

)

und die Angebotsfunktion

y∗ = y

(w

p, K

)= f

(K , L

(w

p, K

)).

283

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

Eigenschaften von Faktornachfragefunktion und

Angebotsfunktion in der kurzen Frist

Die Faktornachfragefunktion und die Angebotsfunktion sindwachsend in p und fallend in w .

Die Faktornachfragefunktion und die Angebotsfunktion hängennicht vom Preis des fixen Faktors K ab.

284

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

Gewinnmaximierung in der langen Frist

Entscheidungproblem: maxL,K

pf (K , L) − rK − wL

FOC:pfL(K

∗, L∗) − w = 0pfK (K ∗, L∗) − r = 0

⟩pGPL(K

∗, L∗) = w

pGPK (K ∗, L∗) = r

=⇒K ∗ = K

(wp, r

p

)

L∗ = L(

wp, r

p

)

Faktornachfragekurven

285

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

L

K

GPL(K , L) = wp

GPK (K , L) = rp

K ∗

L∗

fLL < 0, fKK < 0

fLK = fKL > 0

286

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Optimale Produktionsentscheindungen

Gewinne in der kurzen und langen Frist

In der langen Frist ist der maximierte Gewinn stetsnicht-negativ. In der kurzen Frist kann der maximierte Gewinnnegativ sein.

Der maximierte Gewinn in der langen Frist ist immermindestens so hoch wie in der kurzen Frist.

287

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge und langfristige Gewinnmaximierung

Skalenerträge und langfristige Gewinnmaximierung

zunehmende Skalenerträge =⇒ 6 ∃ innere Lösung des langfristigenProblems.

Begründung: Angenommen y∗ = f (a∗) > 0 wäre eine Lösung mitΠ∗ > 0. Dann ergibt sich ein Widerspruch, weil für λ > 1 folgt:

pf (λa∗) −l∑

i=1

wi (λa∗i ) > λ

[pf (a∗) −

l∑

i=1

wia∗

i

]= λΠ∗ > Π∗.

288

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge und langfristige Gewinnmaximierung

konstante Skalenerträge: Eine Lösung existiert nur für solche Preise,bei denen der maximierte Gewinn Nullbeträgt.

Begründung: Angenommen y∗ = f (a∗) > 0 wäre eine Lösung mitΠ∗ > 0. Dann ergibt sich ein Widerspruch, weil für λ > 1 folgt:

pf (λa∗) −l∑

i=1

wi (λa∗i ) = λ

[pf (a∗) −

l∑

i=1

wia∗

i

]= λΠ∗ > Π∗.

289

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Skalenerträge und langfristige Gewinnmaximierung

Zerlegung des Gewinnmaximierungsproblems:

1. Stufe: Minimierung der Produktionskosten zu festem Outputniveau.

2. Stufe: Wahl des optimalen Outputniveaus.

290

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Die Kosten der Produktion

Die Kosten der Produktion

Kostenminimierung in der kurzen Frist (K = K )

minL

r K + wL

so dass f (K , L) = y

Cs(r , w , K , y) = Kostenfunktion in der kurzen Frist.

291

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Die Kosten der Produktion

Kostenminimierung in langer Frist

minL,K

rK + wL

so dass f (K , L) = y

C (r , w , y) = Kostenfunktion in langer Frist.

292

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in kurzer Frist

Produktionskosten in kurzer Frist

Cs = FK + VK

Cs = Gesamtkosten der Produktion (kurzfristig)

FK = Fixkosten (Miete für Verwaltungsgebäude,Instandhaltungsausgaben etc.)

VK = variable Kosten (Löhne und Gehälter, Zwischenprodukte,Energie etc.)

293

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in kurzer Frist

GK = Grenzkosten (Kosten einer zusätzlichen (marginalen) Output-einheit bei kostenminimalem Faktoreinsatz)

GK(y) =dCs(y)

dy=

dVK(y)

dy

DK = Durchschnittskosten (Kosten pro Outputeinheit bei kosten-minimalem Faktoreinsatz)

DK(y) =Cs(y)

y

294

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in kurzer Frist

f (L, K ) = y (Produktionsfunktion)

f (g(y)︸︷︷︸L

, K ) = y (g Umkehrfunktion von f (·, K ))

g(y): erforderliche Arbeitsmenge für die Produktion von y

Outputeinheiten.

fL(L, K )dg(y)dy

= 1 ⇐⇒ dg(y)dy

= 1

fL(L,K)

295

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in kurzer Frist

VK(y) = wg(y) (3.5)

=⇒ GK(y) =dVK(y)

dy= w

dg(y)

dy= w

1

fL(L, K )(3.6)

In der kurzen Frist verhalten sich die Grenzkosten der Produktioninvers zum Grenzprodukt der Arbeit.

296

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in kurzer Frist

fL(L, K ) = zusätzlicher Output pro zusätzlicher Arbeitseinheit.

1

fL(L,K)= zusätzlich erforderliche Arbeitsmenge für eine

zusätzliche Outputeinheit.

DK(y) =FK + VK(y)

y=

FK

y+

wL

y=

FK

y+

w

DPL

(3.7)

297

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in kurzer Frist

Verlauf der Durchschnitts- und Grenzkostenkurven

(3.6) =⇒ GK(y) streng monoton wachsend.

GK(y) < DK(y) =⇒ Durchschnittskosten fallend in y .

GK(y) > DK(y) =⇒ Durchschnittskosten steigend in y .

298

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in kurzer Frist

DK(y)

GK(y)Kosten

y299

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in kurzer Frist

Resultat: Die Durchschnittskostenkurve nimmt ihr Minimum imSchnittpunkt mit der Grenzkostenkurve an.

DK(y) =C (y)

y=⇒ dDK(y)

dy=

C ′(y)y − C (y)

y2

!= 0

⇐⇒ C ′(y) =C (y)

y= DK(y)

300

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

Produktion in der langen Frist

Isokostengerade: Besteht aus allen (L, K )-Kombinationen, die jeweilsdieselben Produktionskosten verursachen.

C = wL + rK (3.8)

K = Cr− w

rL (Isokostengerade)

dKdL

∣∣C=konst. = − w

r.

301

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

L

K

Cw

Cw

Cr

Cr

C > C

tanα = wr

α

302

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

L

K

f (K , L) = y

A

B

L1 L2

b

b

Cw

K2

K1

Cr

303

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

ˆCw

L

K

f (K , L) = y

A

B

L1 L2

b

b

Cw

K2

ˆCr

K1

Cr

304

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

L

K

f (K , L) = y

A

B

L1 L2 Cw

b

b

Cw

bb

L∗ ˆCw

K2

K ∗

ˆCr

K1

Cr

Cr

ˆC < C < C

305

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

Im Produktionsoptimum verläuft die Isoquante tangential zurIsokostengerade:

TRS(K , L)(3.2)=

fL(K , L)

fK (K , L)=

w

r. (im Optimum) (3.9)

⇐⇒ fL(K , L)

w=

fK (K , L)

r. (3.10)

306

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

Bestimmung der bedingten Faktornachfragefunktionen

min(a1,,...,al )∈R

l+

l∑

i=1

wiai unter der NB f (a1, . . . , al ) = y0

a∗1

= a1(w1, . . . ,wl , y0)

...a∗l = al (w1, . . . ,wl , y

0)

bedingte Faktornachfrage

307

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

2-Input Fall

min(L,K)∈R

2+

(wL + rK ) unter der NB f (K , L) = y0 (3.11)

Z (K , L, λ) = wL + rK + λ[f (K , L) − y0

](3.12)

FOC:∂Z

∂K= r + λfK (K , L) = 0 (3.13)

∂Z

∂L= w + λfL(K , L) = 0 (3.14)

∂Z

∂λ= f (K , L) − y0 = 0 (3.15)

308

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

Aus (3.13) und (3.14) folgt

w

r=

fL(K , L)

fK (K , L). (3.16)

Aus (3.15) und (3.16) folgt nun

K ∗ = K (r , w , y0) (bedingte Kapitalnachfrage) (3.17)

L∗ = L(r , w , y0) (bedingte Arbeitsnachfrage) (3.18)

309

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

Komparativ-statische Analyse

∆w > 0 =⇒ steilerer Verlauf der Isokostengerade

=⇒ ∆L∗ < 0, ∆K ∗ > 0.

∆r > 0 =⇒ flacherer Verlauf der Isokostengerade

=⇒ ∆L∗ > 0, ∆K ∗ < 0.

Dies bedeutet:

∂K (r ,w , y0)

∂r< 0;

∂K (r ,w , y0)

∂w> 0;

∂L(r ,w , y0)

∂r> 0;

∂L(r ,w , y0)

∂w< 0.

310

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

f (K , L) = y0

L∗

K ∗

α

bb

tan α = wr

K

L

311

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

f (K , L) = y0

L∗

K ∗

α

bb

bbK ∗

L∗

tan α = wr

tan β = wr

w > w

β

L

K

312

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Produktionskosten in der langen Frist

L

K

Expansionspfad

313

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Die Produktionskosten in der langen Frist

Die langfristige Kostenfunktion

C (r , w , y0) := rK (r , w , y0) + wL(r , w , y0)

= min(K ,L)∈R

2+

[rK + wL | f (K , L) = y0

](3.19)

Die Kostenfunktion gibt bei gegebenen Faktorpreisen die minimalenProduktionskosten zur Erreichung eines vorgegebenenOutputniveaus an.

314

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Die Produktionskosten in der langen Frist

Z (K , L, λ) = wL + rK + λ[f (K , L) − y0

](3.12)

Anwendung des Envelope-Theorems liefert ‘Shepard’s Lemma’:

Lemma (Shepard’s Lemma)

∂C (r ,w , y0)

∂r=

∂Z (K∗, L∗, λ∗)

∂r

(3.12)= K∗ = K (r ,w , y0)(3.20)

∂C (r ,w , y0)

∂w=

∂Z (K∗, L∗, λ∗)

∂w

(3.12)= L∗ = L(r ,w , y0) (3.21)

315

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Die Produktionskosten in der langen Frist

Z (K , L, λ) = wL + rK + λ[f (K , L) − y0

](3.12)

Envelope-Theorem (‘Umhüllungssatz’)

∂C (r , w , y0)

∂y0=

∂Z (K ∗, L∗, λ∗)

∂y0

(3.12)= − λ∗ (3.22)

|λ∗| entspricht den Grenzkosten der Produktion.

316

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Die Produktionskosten in der langen Frist

Weitere Eigenschaften der langfristigen Kostenfunktion

1 Für K ∗ > 0 ist C (r , w , y0) strikt monoton wachsend in r .

2 Für L∗ > 0 ist C (r , w , y0) strikt monoton wachsend in w .

3 C (r , w , y0) ist linear homogen in den Faktorpreisen r und w ,d.h. für λ > 0 gilt:

C (λr , λw , y0) = λ · C (r , w , y0).

Begründung:

C (λr , λw , y0) := min(K ,L)∈R

2+

[λrK + λwL | f (K , L) = y0

]

= λ · min(K ,L)∈R

2+

[rK + wL | f (K , L) = y0

]

= λC (r , w , y0).

317

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Die Produktionskosten in der langen Frist

4 C (r , w , y0) ist konkav in (r , w).

Beweis zu 4: Wir zeigen die Aussage für den allgemeinen Fall von l

Faktorinputs, d.h. für alle w , w ′ ∈ Rl+, t ∈ [0, 1] ist zu zeigen:

C(tw + (1 − t)w ′, y0

)≥ tC (w , y0) + (1 − t)C (w ′, y0).

Es sei w ′′ := tw + (1 − t)w ′ für t ∈ [0, 1]. a, a′ und a′′ (alles Elementedes R

l+) seien die optimalen bedingten Inputvektoren zum Outputniveau

y0 und den Faktorpreisen w , w ′ und w ′′. Dann folgt

C (w ′′, y0) = w ′′a′′ = twa′′ + (1 − t)w ′a′′.

Wegenwa′′ ≥ C (w , y0) und w ′a′′ ≥ C (w ′, y0)

ergibt sich

C (w ′′, y0) ≥ tC (w , y0) + (1 − t)C (w ′, y0), ∀t ∈ [0, 1]�

318

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Die Produktionskosten in der langen Frist

Konkavität der Kostenfunktion =⇒ Faktornachfragen fallend imeigenen Preis(bereits bekanntes Resultat).

∂K (r , w , y0)

∂r=

∂2C (r , w , y0)

∂r2≤ 0

∂L(r , w , y0)

∂w=

∂2C (r , w , y0)

∂w2≤ 0

319

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Das Güterangebot bei vollständiger Konkurrenz

3.5 Das Güterangebot bei vollständiger Konkurrenz

y

Kosten

3

2

1

1 2 3 4 5 6

GK

variable

Produktionskostenbei y = 5

320

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Das Güterangebot bei vollständiger Konkurrenz

VK(y1)

GK(y1)

y1

GK(y)

y

Kosten

321

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Entscheidungsproblem der Firma

Entscheidungsproblem der Firma

maxy

py − C (y) (3.23)

FOC: C ′(y) = GK(y)!= p (3.24)

SOC: C ′′(y) = GK′(y) ≥ 0 (3.25)

Zu jedem Preisniveau wird die Angebotsmenge der Firma durch dieGrenzkosten bestimmt (gilt für kurze und lange Frist).

322

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Entscheidungsproblem der Firma

y

Π(y)

py C (y)

y∗

︸︷︷

Π∗

323

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Entscheidungsproblem der Firma

Angebotskurve in der kurzen Frist

GKs(y) = p (3.24’)

Angebotskurve = Umkehrabbildung der kurzfristigenGrenzkostenkurve.

324

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Entscheidungsproblem der Firma

Die Angebotsfunktion in der langen Frist

Π∗

langfr.≥ Π∗

kurzfr.

Außerdem gilt:

py − C (y) ≥ 0 ⇐⇒ GK(y) = p ≥ C (y)

y= DK(y).

325

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Entscheidungsproblem der Firma

y

p GK(y)

p3

y3

DK(y)

y1

p1

p2

y2

Angebotskurve lange Frist

326

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Entscheidungsproblem der Firma

Das Marktangebot

p

Angebot

bb

GK1 GK2

GK3

bb

bb

b b

p1

p2

p3

Marktangebot

327

Mikroökonomik

Theorie des Produzentenverhaltens

Entscheidungsproblem der Firma

Zusammenfassung der Hauptergebnisse

1 Die Grenzkostenkurve schneidet die langfristigeDurchschnittskostenkurve in ihrem Minimum.

2 Bei gewinnmaximalem Verhalten sind die Grenzkosten derProduktion für alle Unternehmen gleich (= p).

328

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