內容簡介
This is primarily a textbook on mathematical analysis for graduate students in economics. While there are a large number of excellent textbooks on this broad topic in the mathematics literature, most ofthese texts are overly advanced relative to the needs of the vast majority of economics students and concentrate on various topics that are not readily helpful for studying economic theory. Moreover, it seems that most economics students lack the time or courage to enroll in a math course at the graduate level. Sometimes this is not even for bad reasons, for only few math departments offer classes that are designed for the parhcular needs of economists. Unfortunately,more often than not, the consequent lack ofmathematical background cre-ates problems for the students at a later stage of their education, since an exceedingly large fraction ofeconomic theory is impenetrable without some rigorous background in real analysis. The present text aims at providing a remedy for this inconvenient situation.
內頁插圖
目錄
Preface
Prerequisites
Basic Conventions
PART Ⅰ SET THEORY
CHAPTER A Preliminaries of Real Analysis
A.1 Elements ofSet Theory
A.1.1 Sets
A.1.2 Relations
A.1.3 Equivalence Relations
A.1.4 O0rder Relations
A.1.5 Functions
A.1.6 Sequences, Vectors, and Matrices
A.1.7 A Glimpse ofAdvanced Set Theory: The Axiom of Choice
A.2 Real Numbers
A.2.1 Ordered Fields
A.2.2 Natural Numbers, Integers, and Rationals
A.2.3 Real Numbers
A.2.4 Intervals and R
A.3 Real Sequences
A.3.1 Convergent Sequences
A.3.2 Monotonic Sequences
A.3.3 Subsequential Limits
A.3.4 Infinite Series
A.3.5 Rear.rangement oflnfinite Series
A.3.6 Infinite Products
A.4 Real Functions
A.4.1 Basic Definitions
A.4.2 Limits, ContinLuty, and Differentiation
A.4.3 Riemann Integration
A.4.4 Exponential, Logarithmic, and Trigonometric Functions
A.4.5 Concave and Convex Functions
A.4.6 Quasiconcave and Quasiconvex Functions
CHAPTER B Countability
B.1 Countable and Uncountable Sets
B.2 Losets and Q
B.3 Some More Advanced Set Theory
B.3.1 The Cardinality Ordering
B.3.2 The Well-Ordering Principle
B.4 Application: Ordinal utility Theor)r
B.4.1 Preference Relations
B.4.2 Utilitv ReDresentation of Complete Preference Relations
B.4.3 Utility Representation oflncomplete Preference Relations
PART Ⅱ ANALYSIS ON METRIC SPACES
CHAPTER C Metric Spaces
C.1 Basic Notions
C.1.1 Metric Spaces: Definition and Examples
C.1.2 0pen and Closed Sets
C.1.3 Convergent Sequences
……
PART Ⅲ ANALYSIS ON LINEAR SPACES
PART Ⅳ ANALYSIS ON METRIC/NORMED LINEAR SPACES
Hints for Selected Exercises
References
Clossary of Selected Symbols
Index
前言/序言
《經濟學中的數學之旅:理論、模型與洞察》 在這本引人入勝的書籍中,我們將踏上一段穿越經濟學思想核心的嚴謹數學探索之旅。本書並非簡單地羅列公式或概念,而是緻力於揭示支撐現代經濟學大廈的深刻數學原理,並通過一係列精心設計的案例,展示這些原理如何轉化為分析現實經濟現象的強大工具。我們旨在為讀者提供一個堅實的理論基礎,並在此基礎上培養他們運用數學語言構建、理解和批判經濟模型的能力。 本書的齣發點在於認識到,經濟學作為一門關於稀缺資源配置與決策的學科,其本質要求精確的邏輯推理和量化分析。從微觀經濟學中對消費者和生産者行為的精妙建模,到宏觀經濟學中對國傢經濟運行規律的宏觀把握,再到金融市場復雜的動態演變,數學無處不在,扮演著不可或缺的角色。本書將係統地梳理這些數學工具,並深入淺齣地闡釋其在經濟學理論構建中的核心作用。 第一部分:奠定理論基石——數學分析的精髓 在深入經濟學應用之前,我們必須先為讀者打下堅實的數學分析基礎。本部分將聚焦於那些對經濟學分析至關重要的數學概念,並以直觀的語言和嚴謹的證明進行闡述,確保讀者能夠真正理解其內在邏輯。 集閤論與邏輯基礎: 我們將從最基本的集閤論概念開始,介紹集閤的運算、子集、並集、交集、差集等。這不僅是理解函數、關係的基礎,也是構建經濟學模型時定義變量域、解集等問題的關鍵。邏輯推理是數學的靈魂,本書將強調命題邏輯、謂詞邏輯的重要性,教會讀者如何嚴謹地錶述經濟學論斷,並進行有效的推導。我們將通過經濟學中“如果……那麼……”、“存在……”、“對於所有……”等句式的邏輯分析,加深讀者對抽象概念的理解。 函數與映射: 函數是連接不同經濟變量的關鍵橋梁。我們將詳細介紹函數的定義、性質,包括單調性、奇偶性、周期性等。重點將放在經濟學中常見的函數類型,如綫性函數、多項式函數、指數函數、對數函數,並解釋它們在描述供給、需求、成本、收益等經濟關係時的作用。映射的概念則將進一步拓展我們的視野,理解變量之間的多對一、一對一關係,這對於理解一些復雜的經濟模型至關重要。 極限與連續性: 極限是微積分的基石,它揭示瞭函數在某個點附近的“趨嚮”行為。我們將用直觀的方式解釋極限的定義,並討論左右極限、無窮遠極限。連續性是函數良好性質的體現,它意味著函數在某一點“沒有跳躍”。在經濟學中,連續性往往意味著經濟變量的微小變化會導緻結果的微小變化,這對於模型的可解釋性和預測性至關重要。例如,消費者在消費組閤上的微小調整不應導緻效用産生劇烈波動。 導數與微分: 導數是衡量函數變化率的工具,在經濟學中具有極其廣泛的應用。我們將詳細介紹導數的定義、求導法則(包括鏈式法則、乘積法則、商法則),並著重探討導數在經濟學中的應用。邊際分析是經濟學核心思想之一,本書將通過對邊際成本、邊際收益、邊際效用、邊際生産率的深入講解,展現導數如何精確地量化這些“邊際”概念。此外,我們將討論導數在判斷函數增減性、求極值(最大值和最小值)方麵的作用,這對於企業如何實現利潤最大化、消費者如何實現效用最大化等問題至關重要。 積分與應用: 積分是導數的逆運算,它主要用於計算纍積量和麵積。我們將介紹定積分和不定積分的概念,以及它們的基本性質。在經濟學中,積分的應用包括計算總成本、總收益、消費者剩餘、生産者剩餘等。我們將通過圖形化的方式解釋積分在求麵積上的直觀意義,並展示如何通過積分計算經濟學中的纍積量,如在特定時期內纍積的國民收入或總投資。 多元函數與偏導數: 許多經濟模型涉及多個變量之間的相互影響,因此需要多元函數的分析工具。本書將介紹多元函數的概念、偏導數、全微分等。偏導數衡量的是一個變量在其他變量不變時,函數的變化率。這對於理解多因素對經濟結果的影響至關重要,例如,工資水平和失業率如何共同影響消費支齣。我們將討論方嚮導數和梯度,它們提供瞭函數在任意方嚮上的變化率信息,對於最優化問題有重要意義。 第二部分:深入經濟模型——數學分析的實踐應用 在掌握瞭必要的數學分析工具後,本書將帶領讀者深入經濟學各個領域,用數學的語言構建和分析具體的經濟模型。本部分將強調理論與實踐的結閤,讓讀者看到數學如何成為理解和解決經濟問題的利器。 微觀經濟學中的優化問題: 微觀經濟學本質上是一個關於優化的學科。我們將詳細闡述如何運用導數和多元函數的優化工具來解決實際的經濟問題。 消費者理論: 學習如何構建消費者效用函數,並利用拉格朗日乘子法等方法,在預算約束下求解消費者在不同商品組閤上的最優選擇,實現效用最大化。我們將探討需求函數如何由最優解推導而來,以及價格變化和收入變化對需求的影響(例如,通過需求麯綫的移動)。 生産者理論: 學習如何構建生産函數,並利用類似的方法,在成本約束下求解生産者如何最優地選擇生産要素投入,以最小化成本或最大化利潤。我們將分析邊際生産率和邊際技術替代率,以及它們如何指導生産決策。 市場均衡: 將供給函數和需求函數結閤,通過求解方程組來確定市場價格和交易量。我們將探討在不同市場結構(完全競爭、壟斷、寡頭)下,均衡的形成機製和特點,以及政府乾預(如稅收、補貼)如何影響均衡。 宏觀經濟學中的動態模型: 宏觀經濟學關注經濟整體的運行,其模型往往具有動態性。我們將介紹一些基礎的宏觀經濟模型,並展示數學如何刻畫這些動態過程。 簡單的宏觀經濟方程組: 學習如何用代數方程組描述國民收入、消費、投資、政府支齣等宏觀經濟變量之間的關係。我們將探討簡單的凱恩斯模型,並分析財政政策和貨幣政策如何影響總需求和經濟産齣。 動態調整過程: 引入微分方程和差分方程的概念,用於描述經濟變量隨時間的變化。例如,我們將學習如何分析資本積纍模型(如索洛增長模型)中,資本存量如何隨時間增長,以及技術進步對經濟增長的影響。我們將探討經濟係統是否存在穩定的均衡,以及經濟變量如何趨近或偏離均衡。 博弈論與策略互動: 博弈論是研究理性決策者之間策略互動的數學理論。在經濟學中,它廣泛應用於分析寡頭市場、拍賣、談判、社會契約等場景。 基本概念: 介紹博弈論的基本要素,如參與人、策略、支付。我們將解釋納什均衡的概念,並展示如何在簡單的兩人博弈中找到納什均衡。 經濟學中的應用: 通過具體的經濟學案例,如古諾模型(寡頭廠商産量競爭)、伯特蘭模型(寡頭廠商價格競爭),展示博弈論如何分析市場參與者的策略互動,並預測市場結果。 金融數學基礎: 金融市場是復雜且充滿動態性的,數學分析在其中發揮著核心作用。 時間價值與復利: 講解貨幣的時間價值概念,介紹復利計算公式,以及它在投資評估、貸款計算中的應用。 風險與收益: 引入概率論的基本概念,探討如何度量和管理金融資産的風險和收益。我們將初步接觸方差、標準差等統計量,並理解它們在金融分析中的意義。 簡單的金融定價模型: 可能會介紹一些基礎的金融定價模型,例如,如何利用摺現現金流的方法評估資産價值,或者對債券進行定價。 第三部分:進階課題與前沿展望 在為讀者打下堅實基礎並展示瞭數學分析在經濟學中的廣泛應用後,本書將觸及一些更具挑戰性的課題,並展望數學在未來經濟學研究中的發展方嚮。 綫性代數在經濟學中的應用: 簡要介紹嚮量、矩陣、綫性方程組等綫性代數基本概念,並闡述它們在錶示和求解大型經濟模型中的作用,例如,在大規模的投入産齣分析或計量經濟學模型中。 數學建模的嚴謹性與局限性: 強調數學模型是現實經濟的抽象和簡化,模型的結果需要結閤經濟學直覺進行解讀。討論模型的假設條件、模型的有效性和局限性。 計算方法與數值模擬: 簡要介紹當解析解難以獲得時,如何利用數值方法和計算機模擬來分析復雜的經濟模型。 未來發展方嚮: 簡要提及一些前沿研究領域,如機器學習在經濟學中的應用、非綫性動力學在經濟周期研究中的作用、行為經濟學與數學模型的結閤等。 本書緻力於培養讀者嚴謹的數學思維和分析能力,幫助他們更深刻地理解經濟學理論,更有效地運用數學工具分析現實經濟問題。我們相信,通過這段旅程,讀者將能夠以一種全新的視角審視經濟世界,並為他們在學術研究或實踐工作中打下堅實的基礎。