1.1. Понятие экономико-математической модели

Строя модели, экономисты и математики выявляют существенные факторы, определяющие исследуемое явление, и отбрасывают детали, несущественные для решения поставленной проблемы.

Обычно экономическая модель строится в следующей последовательности:

1. формулируются предмет и цели исследования;

2. в рассматриваемой экономической системе выделяются структурные или функциональные элементы, соответствующие данной цели;

3. выявляются наиболее важные качественные характеристики выделенных элементов;

4. словесно, качественно описываются взаимосвязи между элементами модели;

5. вводятся символические обозначения для учитываемых характеристик экономического объекта и формализуются, насколько возможно, взаимосвязи между ними. Таким образом, формируется математическая модель объекта.

Следует различать математическую структуру модели и ее содержательную интерпретацию.

Пример 1.1

Пусть требуется определить, какую сумму следует положить в банк при заданной процентной ставке (20 % годовых), чтобы через год получить 12000 руб.?

Решение. Пусть начальный вклад составил . Конечная сумма (через год) известна  руб. Процент по вкладу составляет R = 20 % в год, т.е.

 руб.

Пример 1.2

Пусть требуется определить, каков был объем выпускаемой продукции завода, если в результате технического перевооружения средняя производительность труда увеличилась на 20 %, и завод стал выпускать 12000 единиц продукции.

Решение. Пусть начальный объем выпуска продукции составлял  единиц, а конечный объем –  единиц. Процент прироста производительности труда обозначим через ;   R = 20 %. Обозначим через  – производительность труда. Предположим, что объем выпуска продукции прямо пропорционален производительности труда, т.е. , откуда получаем условие – , тогда

.

Первоначальную производительность принимаем за 100 %, и получаем решение поставленной задачи:

 ед.

Математическая форма (структура) модели:

,

и числовые значения входящих в нее величин одинаковы, однако экономическая ситуация, описываемая моделью, т.е. экономическая интерпретация модели и результатов расчета различны.

Таким образом, одни и те же модели и методы могут быть использованы для решения разных экономических задач.

Математическая модель экономического объекта – это его однозначное отображение (представление) в виде совокупности уравнений, неравенств, логических отношений, графиков, функциональных зависимостей.

Однозначное отображение объединяет группы отношений между элементами изучаемого объекта в аналогичные отношения между элементами модели. Иными словами, математическая модель – это условный образ объекта, построенный для упрощения его исследования.

Изучение модели дает новые знания об объекте, либо позволяет определить наилучшее решение в той или иной ситуации.

Основные элементы математической модели (рис. 1.1)

Экзогенные переменные – это те переменные, которые задаются вне модели, т.е. известны заранее.

Эндогенные переменные – это те переменные, которые определяются в ходе расчетов по модели и не задаются в ней извне.

Параметры – это коэффициенты уравнений (неравенств), функциональных зависимостей модели.

Часто экзогенные переменные и параметры в модели не разделяют.

Рассмотрим конкретную ситуацию.

Пример 1.3

Пусть имеется фирма, выпускающая несколько видов продукции. В процессе производства используются три вида ресурсов: оборудование, рабочая сила и сырье. Эти ресурсы однородны, количества их известны и в данном производственном цикле неизменны.

Задан расход каждого ресурса на производство единицы продукции каждого вида. Заданы цены на произведенную продукцию. Нужно определить объем производства с целью получения максимальной стоимости произведенной продукции (или в предположении, что вся она будет реализована, найдет сбыт на рынке) – общей выручки от реализации.

Решение. Каждый вид продукции должен иметь свой индекс, пусть  – индекс продукта,  (n число видов продукции).

В рассматриваемой задаче экзогенные переменные: имеющееся количество оборудования ; имеющееся количество рабочей силы ; имеющийся запас сырья .

Параметры: коэффициенты расхода на единицу -й продукции каждого вида ресурса – , ,  соответственно; цена за единицу -й продукции – .

Эндогенные переменные в нашем случае – это неизвестные объемы производства продукции -го вида, которые обозначим через , .

Формализация условий задачи – это описание допустимого множества и целевой функции.

В нашей задаче допустимое множество – это совокупность всех вариантов производства, обеспеченных имеющимися ресурсами. Оно описывается с помощью системы неравенств:

.                                (1.1)

К этим ограничениям необходимо добавить естественное требование неотрицательности эндогенных переменных:   , .

Целевая функция – суммарная выручка от реализации произведенной продукции представляется в виде:

.                       (1.2)

Требуется найти максимум функции (1.2) при условиях (1.1).

Поставленная задача далеко не всегда хорошо описывает ситуацию и соответствует задачам лица, принимающего решение.

В действительности, по крайней мере:

1) ресурсы до некоторой степени взаимозаменяемы;

2) затраты ресурсов не строго пропорциональны выпуску (есть постоянные затраты, не связанные с объемом выпуска продукции);

3) объемы ресурсов не строго ограничены, они могут покупаться, продаваться, браться или сдаваться в аренду;

4) внутри каждого вида ресурсов можно выделить составляющие функционально или качественно различные, и, следовательно, по-разному влияющие на объем выпуска;

5) цена продукта может зависеть от объема реализации, то же касается и цены ресурсов;

6) фирма может использовать одну из конечного набора технологий (или сочетание нескольких таких технологий), характеризующихся определенными сочетаниями используемых ресурсов;

7) различные виды получаемой прибыли могут иметь разную ценность для лица, принимающего решение (что обусловлено, например, особенностями налоговой системы);

8) интересы и предпочтения субъекта не ограничиваются максимизацией прибыли, поэтому целевая функция должна учитывать и другие количественные и качественные признаки;

9) на ситуацию могут воздействовать случайные факторы, которые необходимо принять во внимание.