經(jīng)濟數(shù)學(xué)基礎(chǔ)——定積分在經(jīng)濟學(xué)中的應(yīng)用.doc

1、河北省高等教育自學(xué)考試定積分在經(jīng)濟學(xué)中的應(yīng)用定積分在經(jīng)濟學(xué)中的應(yīng)用 地 市：滄州市 專業(yè)：投資管理 姓名：郭夢帆 準考證號：091815100011 身份證號聯(lián)系電話容摘要經(jīng)濟數(shù)學(xué)基礎(chǔ)本著基礎(chǔ)教學(xué)為專業(yè)服務(wù)及注重應(yīng)用、培養(yǎng)能力的原則，根據(jù)微積分、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計的基本知識邏輯，以知識介紹為重點，詳略得當；敘述上力求簡明、通俗，又不失科學(xué)性。關(guān)鍵詞： 定積分 微分 經(jīng)濟學(xué) 邊際函數(shù) 投資經(jīng)濟數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識點1.一元函數(shù)極值設(shè)函數(shù)f（x）在X0的一個鄰域內(nèi)有定義，若對于該鄰域內(nèi)異于X0的X恒有:f(x)f(X0)，則f(X0)稱為函

2、數(shù)的極小值，稱X0為極小值點函數(shù)的極大值、極小值統(tǒng)稱為函數(shù)的極值極大值點、極小值點統(tǒng)稱為函數(shù)的極值點。極值反映函數(shù)的局部性態(tài)，是一個局部概念極大值不一定大于極小值，極大（?。┲挡灰欢ㄊ菂^(qū)間上的最大（小）值，但就極值點附近的范圍來說極大（?。┲稻褪亲畲螅ㄐ。┲担粎^(qū)間上的極值點可能有若干個。2.二元函數(shù)極值設(shè)函數(shù)Z=f(x, y)在點(x0,y0)的鄰域內(nèi)有定義，對于該鄰域內(nèi)異于(x0,y0)的點，如果都有f(x, y)f(x0,y0)，則稱f(x, y)為函數(shù)Z=f(x, y)的極小值；極大值和極小值統(tǒng)稱為二元函數(shù)Z=(x, y)的極值；使二元函數(shù)Z=（x, y）取得極大值的點或者極小值的點f(

3、x0,y0)，稱為極大值點或者極小值點；極大值點和極小值點統(tǒng)稱為極值點求多元函數(shù)的極值，一般可以利用偏導(dǎo)數(shù)來解決與一元函數(shù)類似，可以利用函數(shù)的極大值、極小值求解函數(shù)的最大值、最小值，但是由于自變量個數(shù)的增加，應(yīng)特別注意概念中的一些變化和計算對于二元以上的函數(shù)極值問題可類似的加以解決，如可以將二元函數(shù)極值問題的理論推廣到多元函數(shù)的情形，以及利用泰勒公式推導(dǎo)出判斷多元函數(shù)極值存在的充分條件、極值不存在的必要條件等。3. 定積分定積分就是求函數(shù)f(X)在區(qū)間a, b中圖線下包圍的面積。即由 y=0,x=a, x=b, y=f(X)所圍成圖形的面積。這個圖形稱為曲邊梯形，特例是曲邊三角形。設(shè)函數(shù)f(x

4、) 在區(qū)間a, b上連續(xù)，將區(qū)間a, b分成n個子區(qū)間x0,x1, (x1,x2, (x2,x3, , (xn-1,xn，其中x0=a，x n=b?？芍鲄^(qū)間的長度依次是：x1=x1-x0, x2=x2-x1, , x n=xn-xn-1。在每個子區(qū)間(xi-1,xi中任取一點 I （1,2,.,n），作和式設(shè)=maxx1, x2, , x n（即是最大的區(qū)間長度），則當0時，該和式無限接近于某個常數(shù)，這個常數(shù)叫做函數(shù)f(x) 在區(qū)間a, b的定積分，記為定理1：設(shè)f(x)在區(qū)間a, b上連續(xù)，則f(x)在a, b上可積。定理2：設(shè)f(x)區(qū)間a, b上有界，且只有有限個間斷點，則f(x)在a

5、, b上可積。定理3：設(shè)f(x)在區(qū)間a, b上單調(diào)，則f(x)在a, b上可積。4.概率模型概率模型是基于以下理論：給定一個用戶的查詢串和集合中的文檔 概率模型來估計用戶查詢串與文檔 相關(guān)的概率。概率模型假設(shè)這種概率只決定于查詢串和文檔。更進一步說，該模型假定存在一個所有文檔的集合，即相對于查詢串 的結(jié)果文檔子集，這種理想的集合用R表示，集合中的文檔是被預(yù)料與查詢串相關(guān)的。下面將具體討論一種簡單的算法。在查詢的開始間段只定義了查詢串，還沒有得到結(jié)果文檔集。我們不得不作一些簡單的假設(shè)，例如：（a）假定 對所有的索引術(shù)語 來說是常數(shù)（一般等于0.5）；（b）假定索引術(shù)語在非相關(guān)文檔中的分布可以由

6、索引術(shù)語在集合中所有文檔中的分布來近似表示。這兩種假設(shè)用公式表示如下：表示出現(xiàn)索引術(shù)語 的文檔的數(shù)目，N是集合中總的文檔的數(shù)目。在上面的假設(shè)下，我們可以得到部分包含查詢串的文檔，并為他們提供一個初始的相關(guān)概率。5期望離散隨機變量的一切可能值與其對應(yīng)的概率P的乘積之和稱為數(shù)學(xué)期望，決定可靠性的因素常規(guī)的安全系數(shù)是根據(jù)經(jīng)驗而選取的,即取材料的強度極限均值(概率理論中稱為數(shù)學(xué)期望)與工作應(yīng)力均值(數(shù)學(xué)期望)之比。定積分在經(jīng)濟中的應(yīng)用一直以來，定積分都是大學(xué)數(shù)學(xué)中的重要內(nèi)容，它是解決實際問題的重要工具，在經(jīng)濟學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，所以本文對定積分的概念以及它在經(jīng)濟學(xué)上的應(yīng)用做了重點研究，并利用一些例題對

7、定積分在經(jīng)濟學(xué)上的應(yīng)用進行了舉例分析。1.定積分在邊際函數(shù)中的應(yīng)用積分是微分的逆運算，因此，用積分的方法可以由邊際函數(shù)求出總函數(shù).設(shè)總量函數(shù)P(x)在區(qū)間I 上可導(dǎo)，其邊際函數(shù)為P(x)，a, x I ，則總有函數(shù)當 x 從a 變到b 時，P(x)的改變量為將 x 改為產(chǎn)量Q，且a=0 時，將P(x)代之以總成本C(Q)、總收入R(Q)、總利潤L(Q)，可得其中即為固定成本，為可變成本 （ 因為）例 1. 已知某公司獨家生產(chǎn)某產(chǎn)品，銷售Q 單位商品時，邊際收入函數(shù)為（元/單位）（a0,b0,c0）求：(1)公司的總收入函數(shù)；(2)該產(chǎn)品的需求函數(shù).解 ：(1)總收入函數(shù)為=(2)設(shè)產(chǎn)品的價格為

8、P，則，得需求函數(shù)為2 .利用定積分由變化率求總量問題如果求總函數(shù)在某個范圍的改變量, 則直接采用定積分來解決。例2已知某產(chǎn)品總產(chǎn)量的變化率為 ( 件/天) , 求從第5 天到第10 天產(chǎn)品的總產(chǎn)量。解 所求的總產(chǎn)量為(件)3 .利用定積分求經(jīng)濟函數(shù)的最大值和最小值例3設(shè)生產(chǎn)x 個產(chǎn)品的邊際成本C = 100+ 2x , 其固定成本為元,產(chǎn)品單價規(guī)定為500元。假設(shè)生產(chǎn)出的產(chǎn)品能完全銷售,問生產(chǎn)量為多少時利潤最大? 并求出最大利潤。解：總成本函數(shù)為 = 總收益函數(shù)為R( x ) = 500x總利潤函數(shù)為L ( x ) = R ( x ) - C( x ) = = 400- 2x令= 0, 得x

9、= 200因為 ( 200) 0所以, 生產(chǎn)量為200 單位時, 利潤最大。最大利潤為L( 200)=400 200-1000=39000( 元) 。4 利用定積分求消費者剩余與生產(chǎn)者剩余 在經(jīng)濟管理中, 一般說來, 商品價格低, 需求就大; 反之, 商品價格高, 需求就小, 因此需求函數(shù)Q = f( P)是價格P的單調(diào)遞減函數(shù)。同時商品價格低, 生產(chǎn)者就不愿生產(chǎn), 因而供給就少; 反之, 商品價格高, 供給就多, 因此供給函數(shù)Q= g( P)是價格P的單調(diào)遞增函數(shù)。由于函數(shù)Q = f( P)與Q = g( P)都是單調(diào)函數(shù), 所以分別存在反函數(shù)P=與P= , 此時函數(shù)P=也稱為需求函數(shù), 而

10、P=也稱為供給函數(shù)。需求曲線(函數(shù)) P=與供給曲線(函數(shù)) P=的交點A( P* , Q* )稱為均衡點。在此點供需達到均衡。均衡點的價格P* 稱為均衡價格, 即對某商品而言, 顧客愿買、生產(chǎn)者愿賣的價格。如果消費者以比他們原來預(yù)期的價格低的價格(如均衡價格)購得某種商品, 由此而節(jié)省下來的錢的總數(shù)稱它為消費者剩余。假設(shè)消費者以較高價格P= 購買某商品并情愿支付, Q* 為均衡商品量, 則在 Q, Q+內(nèi)消費者消費量近似為, 故消費者的總消費量為,它是需求曲線P=在與Q*之間的曲邊梯形OQ*的面積, 如圖如果商品是以均衡價格P* 出售, 那么消費者實際銷售量為P* Q* , 因此, 消費者剩

11、余為 它是曲邊三角形的面積。如果生產(chǎn)者以均衡價格P* 出售某商品, 而沒有以他們本來計劃的以較低的售價出售該商品, 由此所獲得的額外收入, 稱它為生產(chǎn)者剩余。同理分析可知: P* Q* 是生產(chǎn)者實際出售商品的收入總額, 是生產(chǎn)者按原計劃以較低價格售出商品所獲得的收入總額, 故生產(chǎn)者剩余為它是曲邊三角形的面積。例4. 設(shè)某產(chǎn)品的需求函數(shù)是P=。如果價格固定在每件10元, 試計算消費者剩余。解：已知需求函數(shù)P=,首先求出對應(yīng)于P* = 10 的Q*值, 令 = 10, 得Q* = 10000。于是消費者剩余為 = =(30Q-=66666.67(元)。例5.設(shè)需求函數(shù)Q8-，供給函數(shù)Q，求消費者剩

12、余和生產(chǎn)者剩余.解:首先求出均衡價格與供需量.得 15，3.令8-0，得P124，令0，得9，代入(3)、(4)式得CS，PS.5. 利用定積分計算資本現(xiàn)值和投資對于一個正常運營的企業(yè)而言，其資金的收入與支出往往是分散地在一定時期發(fā)生的，比如購買一批原料后支出費用，售出產(chǎn)品后得到貨款等等.但這種資金的流轉(zhuǎn)在企業(yè)經(jīng)營過程中經(jīng)常發(fā)生，特別對大型企業(yè)，其收入和支出更是頻繁的進行著.在實際分析過程中為了計算的方便，我們將它近似地看做是連續(xù)地發(fā)生的，并稱之為收入流(或支出流).若已知在t時刻收入流的變化率為f(t)(單位：元/年、元/月等)，那么如何計算收入流的終值和現(xiàn)值呢?企業(yè)在0，T這一段時間內(nèi)的收

13、入流的變化率為f(t)，連續(xù)復(fù)利的年利率為r.為了能夠利用計算單筆款項現(xiàn)值的方法計算收入流的現(xiàn)值，將收入流分成許多小收入段，相應(yīng)地將區(qū)間0，T平均分割成長度為t的小區(qū)間.當t很小時，f(t)在每一子區(qū)間內(nèi)的變化很小，可看做常數(shù)，在t與t+t之間收入的近似值為f(t)t，相應(yīng)收入的現(xiàn)值為f(t)e-rtt，再將各小時間段內(nèi)收入的現(xiàn)值相加并取極限，可求總收入的現(xiàn)值為現(xiàn)值， 類似地可求得總收入的終值為終值.例6現(xiàn)對某企業(yè)給予一筆投資A, 經(jīng)測算,該企業(yè)在T 年中可以按每年a 元的均勻收入率獲得收入, 若年利潤為r, 試求:( 1) 該投資的純收入貼現(xiàn)值;( 2) 收回該筆投資的時間為多少?解 ：( 1) 求投資純收入的貼現(xiàn)值: 因收入率為a, 年利潤為r, 故投資后的T 年中獲總收入的現(xiàn)值為Y