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Derivación de la elasticidad de sustitución de una función de producción general con progreso tecnológico que aumenta el trabajo

Estoy siguiendo y tratando de comprender plenamente una famosa e interesante obra de Bentolila y Saint-paul (2003) . Intentan explicar los movimientos de la cuota de los factores en términos de una relación entre la cuota del trabajo ( $LS$ ) y la relación capital-producto ( $k$ ). Para resumir al máximo, parten de una función de producción general con progreso tecnológico que aumenta el trabajo y rendimientos constantes a escala:

$$Y_{i} = F(K_{i},B_{i}L_{i})=K_{i}f(l_{i}),$$

donde $l_{i}=\frac{B_{i}L_{i}}{K_{i}}.$ Y demuestre que bajo los supuestos microeconómicos habituales de equilibrio (es decir, que el trabajo recibe su producto marginal), existe una función única $g(\cdot)$ tal que:

$$S_{Li} = g(k_{i}).$$

donde $S_{Li}=\frac{w_iL_i}{p_iY_i}$ la participación de la mano de obra en los ingresos de las industrias, con $w_i$ que denota el salario, $p_i$ el precio del producto y $k_i=\frac{K_i}{Y_i}$ es la relación capital-producto.

Luego, en la página 6 del documento, emplean la definición estándar de elasticidad de sustitución a la función de producción anterior, es decir $\sigma_{i}=\frac{d(K_i/L_i)}{d(r/w)}\cdot \frac{r/w}{K_i/L_i}$ para obtener el siguiente resultado:

$$\sigma_{i}=\frac{f'(l_{i})}{l_{i}f''(l_{i})}\left [1-\frac{l_{i}f'(l_{i})}{f(l_{i})} \right ]$$

Estoy intentando hacer todas las derivaciones, pero no encuentro la forma de derivar esta última fórmula con el mismo resultado. ¿Hay alguien que pueda ayudarme y mostrarme los pasos?

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mat_jack1 Puntos 209

Se tiene que en el equilibrio cada factor recibe su producto marginal, por lo que $$\tag1\frac{w_i}{p_i}=B_if'(l_i)$$ y $$\tag2\frac{r_i}{p_i}=f(l_i)-K_if'(l_i)\frac{B_iL_i}{K_i^2}=f(l_i)-l_if'(l_i)$$ por lo que desviando (2) por (1) tenemos:

$$\tag3\frac{r_i}{w_i}=\frac{f(l_i)-l_if'(l_i)}{B_if'(l_i)}.$$

Tome la derivada de $r_i/w_i$ con respecto a $l_i$ : $$\tag4\frac{d(r_i/w_i)}{d(l_i)}=\frac{(f'(l_i)-(f'(l_i)+l_if''(l_i)))B_if'(l_i)-B_if''(l_i)(f(l_i)-l_if'(l_i))}{(B_if'(l_i))^2}=-\frac{f''(l_i)f(l_i)}{B_i(f'(l_i))^2}$$

Tenga en cuenta que $l_i=\frac{B_i}{(K_i/L_i)}$ así que $$\tag5\frac{d(l_i)}{d(K_i/L_i)}=-\frac{B_i}{(K_i/L_i)^2}=\frac{l_i}{(K_i/L_i)}.$$ Utilizando la regla de la cadena y sustituyendo (4) y (5) tenemos: $$\frac{d(r_i/w_i)}{d(K_i/L_i)}=\frac{d(r_i/w_i)}{d(l_i)}\frac{d(l_i)}{d(K_i/L_i)}=\frac{l_if''(l_i)f(l_i)}{(K_i/L_i)B_i(f'(l_i))^2}$$ y por el teorema de la función inversa obtenemos $$\tag 6\frac{d(K_i/L_i)}{d(r_i/w_i)}=\frac{(K_i/L_i)B_i(f'(l_i))^2}{l_if''(l_i)f(l_i)}$$

Finalmente, multiplicando (3) y (6) y dividiendo por $(K_i/L_i)$ concluimos que

$$\sigma_i=\frac{d(K_i/L_i)}{d(r_i/w_i)}\frac{r_i/w_i}{K_i/L_i}=\frac{(K_i/L_i)B_i(f'(l_i))^2}{l_if''(l_i)f(l_i)}\cdot\frac{f(l_i)-l_if'(l_i)}{(K_i/L_i)B_if'(l_i)}=\frac{f'(l_i)(f(l_i)-l_if'(l_i))}{l_if''(l_i)f(l_i)}=\frac{f(l_i)}{l_if''(l_i)}\left[1-\frac{l_if'(l_i)}{f(l_i)}\right]$$

como se desee. $Q.E.D.$

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