Динамічна оптимізація: що робити, якщо умова другого порядку не виконується?


9

Розглянемо наступну проблему динамічної оптимізації

maxu0TF(x,u)dts.t. x˙=f(x,u)

FOCs

Гамільтоніана задається через

H(x,u,λ)=F(x,u)+λf(x,u)
Необхідні умови для оптимальності задаються максимумом принцип
Hu=0Hx=λ˙

Припустимо, що u=argmaxuH(x,u,λ) - це максимізатор, тобто Huu<0 .

SOC

Теорема, достатня стрілки, стверджує, що необхідні умови є достатніми, якщо максимізований гамільтоніан

H0(x,λ)=maxuH(x,u,λ)
є увігнутим у x , тобто якщо Hxx<0 .

Проблема

Припустимо, FOCs утримуються, але SOC не вдається.

  • Що можна сказати про оптимальність рішення?

1
Опуклість - це не відсутність увігнутості.
Майкл Грінекер

Я видалив неправильну частину, сподіваюся, ви не заперечуєте. Відповідь: не дуже, спробуйте щось інше (наприклад, інший стан достатності або, якщо ви думаєте, що це опуклий, покажіть, що воно опукло).
Всемогутній Боб

Відповіді:


5

Єдиної відповіді немає, це залежатиме від деталей кожної проблеми. Давайте розглянемо стандартний приклад.

Розглянемо базову задачу міжтемпоральної оптимізації для моделі Рамзі

maxu0eρtu(c)dts.t.k˙=iδks.t.y=f(k)=c+i

Поточне значення гамільтоніана становить

H~=u(c)+λ[f(k)cδk]

Максимізація більше тільки у нас єc

H~c=u(c)λ=0u(c)=λc=(u)1(λ)

і умова другого порядку буде виконана, якщо функція корисності увігнута,

2Hc2=u(c)<0

Більше того, із умови першого порядку щодо споживання якщо місцева ненасиченість має місце. Припустимо, що у нас є такі "звичні" уподобання.λ>0

Максимізований над споживанням гамільтоніан

H~0=u[(u)1(λ)]+λ[f(k)(u)1(λ)δk]

Часткові похідні відносно змінної стану, єk

H~0k=λ[f(k)δ],2H~0k2=λf(k)

Отже тут умова достатності Ерроу-Курца зводиться до того, зменшується, постійний або збільшується граничний продукт капіталу (що залежатиме від ознаки другої похідної виробничої функції). У стандартному випадку і маємо достатню умову.f(k)<0

У найвідомішому випадку відхилення модель Ромера, яка започаткувала літературу про ендогенний ріст, , а граничний продукт капіталу є позитивною константою.AKf(k)=0

То що ми можемо сказати в цьому випадку?

Тут, Seierstad, A., & Sydsaeter, K. (1977). Достатні умови в оптимальній теорії управління. Міжнародний економічний огляд, 367-391. надаємо різні результати, які можуть нам допомогти.

Зокрема, вони доводять, що якщо гамільтоніан спільно увігнутий у і , це є достатньою умовою для максимуму. Гессіан Гамільтоніан єck

(ми можемо ігнорувати термін знижки)

HeH=[u(c)00λf(k)]

У стандартному випадку з це матриця негативно визначеної, і тому гамільтоніан спільно суворо увігнутий в і . u(c)<0,f(k)<0ck

Коли , перевірка того, що матриця є від'ємною-напівдефінітом, є прямою, використовуючи визначення. Розглянемо вектор та добутокf(k)=0z=(z1,z2)TR2

zTHeHz=z12u(c)0

ця слабка нерівність дотримується , і тому Гессієн спільно увігнутий у і .zR2ck

Таким чином, у моделі ендогенного росту рішення дійсно є максимумом (за умови обмеження параметрів, необхідних для чітко визначеної проблеми).AK


Дякую. Однак, я думаю, я повинен з’ясувати свої мотиви. Я знаю, що Гамільтоніан не є ні строго увігнутим в , ні спільно увігнутим в . Тут рухає форму гамільтоніана, оскільки обмежений. Це сувора опукла функція для малого та будь-якого та сувора увігнута функція для великих та будь-яких . Мені було цікаво, чи можемо ми зробити генеральне твердження про оптимальність у такому випадку. ( x , u ) x u x u x ux(x,u)xuxuxu
незрозумілий

@clueless Це вже інше (і цікаве) питання, тому краще було б задати його в окремому дописі.
Алекос Пападопулос
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.