Линейная модель торговли

Одним из примеров экономического процесса, приводящего к понятию собственного числа и собственного вектора матри­цы, является процесс взаимных закупок товаров. Будем пола­гать, что бюджеты п стран, которые мы обозначим соответ­ственно x ₁, x ₂, …, x_n расходуются на покупку товаров. Мы будем рассматривать линейную модель обмена, или, как ее еще называют, модель международной торговли.

Пусть a_ij — доля бюджета x_j, которую j -я страна тратит на закупку товаров у i -й страны. Введем матрицу коэффици­ентов a_ij:

Тогда если весь бюджет расходуется только на закупки внутри страны и вне ее (можно это трактовать как торговый бюджет), то справедливо равенство

Матрица (16.12) со свойством (16.13), в силу которого сум­ма элементов ее любого столбца равна единице, называется структурной матрицей торговли. Для i -й страны общая вы­ручка от внутренней и внешней торговли выражается форму­лой

Условие сбалансированной (бездефицитной) торговли фор­мулируется естественным образом: для каждой страны ее бюд­жет должен быть не больше выручки от торговли, т.е. P_i ≥ x_i:, или

Докажем, что в условиях (16.14) не может быть знака не­равенства. Действительно, сложим все эти неравенства при i от 1 до n. Группируя слагаемые с величинами бюджетов x_j, получаем

Нетрудно видеть, что в скобках стоят суммы элементов матри­цы А по ее столбцам от первого до последнего, которые равны единице по условию (16.13). Стало быть, мы получили нера­венство

откуда возможен только знак равенства.

Таким образом, условия (16.14) принимают вид равенств:

Введем вектор бюджетов , каждая компонента которого ха­рактеризует бюджет соответствующей страны; тогда систему уравнений (16.15) можно записать в матричной форме

Это уравнение означает, что собственный вектор структурной матрицы А, отвечающий ее собственному значению λ = 1, со­стоит из бюджетов стран бездефицитной международной тор­говли.

Перепишем уравнение (16.16) в виде, позволяющем опреде­лить :

Пример. Структурная матрица торговли четырех стран име­ет вид:

Найти бюджеты этих стран, удовлетворяющие сбалансиро­ванной бездефицитной торговле при условии, что сумма бюд­жетов задана:

Решение. Необходимо найти собственный вектор , отве­чающий собственному значению λ = 1 заданной структурной матрицы А, т.е. решить уравнение (16.17), которое в нашем случае имеет вид

Поскольку ранг этой системы равен трем, то одна из неизвест­ных является свободной переменной и остальные выражаются через нее. Решая систему методом Гаусса, находим компонен­ты собственного вектора :

Подставив найденные значения в заданную сумму бюджетов, найдем величину с: с = 1210, откуда окончательно получаем искомые величины бюджетов стран при бездефицитной торговле (в условных денежных единицах):