Formalmente, habría que plantear un problema Kuhn-Karush-Tucker con las dos restricciones de desigualdad $N_t<1$ y $N_t>0$ . Si se conecta para el consumo, se obtiene el Lagrangiano
$ L = \sum\limits_{t = 0}^\infty {{\beta ^t}\ln \left( {\left( {1 - \delta } \right){K_t} + K_t^\alpha N_t^{1 - \alpha } - {K_{t + 1}}} \right)} + {\beta ^t}{\lambda _{1,t}}\left( {1 - {N_t}} \right) + {\beta ^t}{\lambda _{2,t}}\left( {0 + {N_t}} \right) $
con las condiciones de primer orden pertinentes:
\begin{gathered} \frac{{\partial L}}{{\partial {N_t}}} = {\beta ^t}\frac{1}{{\left( {\left( {1 - \delta } \right){K_t} + K_t^\alpha N_t^{1 - \alpha } - {K_{t + 1}}} \right)}}\left( {1 - \alpha } \right)\left( {K_t^\alpha N_t^{ - \alpha }} \right) - {\beta ^t}{\lambda _{1,t}} + {\beta ^t}{\lambda _{2,t}} = 0 \hfill \\ {\lambda _{1,t}}\left( {1 - {N_t}} \right) = 0 \hfill \\ {\lambda _{2,t}}\left( {0 + {N_t}} \right) = 0 \hfill \\ \end{gathered}
Las dos últimas son las condiciones de holgura complementarias. Hay que comprobar los tres casos de
- ninguna restricción es vinculante (solución interior) o
- el límite inferior es vinculante ( $N=0$ ) o
- el límite superior es vinculante ( $N=1$ )
Lo hacemos por turnos:
- Si las restricciones de desigualdad no fueran vinculantes, la primera condición implica
\begin{gathered} \frac{{\partial L}}{{\partial {N_t}}} = {\beta ^t}\frac{1}{{\left( {\left( {1 - \delta } \right){K_t} + K_t^\alpha N_t^{1 - \alpha } - {K_{t + 1}}} \right)}}\left( {1 - \alpha } \right)\left( {K_t^\alpha N_t^{ - \alpha }} \right) = 0\\ \Rightarrow \frac{1}{{N_t^\alpha }} = 0 \\ \Rightarrow {N_t} = \infty \end{gathered}
Esto es una contradicción.
-
A continuación, si $N_t=0$ entonces $\lambda_{1,t}=0$ y $\lambda_{2,t}=-\infty$ . El multiplicador debe ser positivo, por lo que no es una solución.
-
Por último, si $N_t=1$ entonces $\lambda_{2,t}=0$ et $ {\lambda _{1,t}} = \frac{1}{{\left( {\left( {1 - \delta } \right){K_t} + K_t^\alpha - {K_{t + 1}}} \right)}}\left( {1 - \alpha } \right)\left( {K_t^\alpha } \right) > 0 $ que es la solución.
Esto demuestra formalmente que sin desutilidad del trabajo, se elegirá la máxima cantidad factible.