Μαθηµατικό Παράρτηµα 2 Εξισώσεις Διαφορών

Σχετικά έγγραφα
Παράρτηµα 3 Εξισώσεις Διαφορών και Στοχαστικές Διαδικασίες

Μαθηµατικό Παράρτηµα 2 Εξισώσεις Διαφορών

Μαθηµατικό Παράρτηµα 5 Επίλυση Υποδειγµάτων µε Ορθολογικές Προσδοκίες

Οι ιδιότητες και οι µέθοδοι επίλυσης διαφορικών εξισώσεων παρουσιάζονται σε µία σειρά εγχειριδίων µαθηµατικών

Επίλυση Υποδειγμάτων με Ορθολογικές Προσδοκίες. Το Πρωτοβάθμιο και Δευτεροβάθμιο Υπόδειγμα

Επίλυση Υποδειγμάτων με Ορθολογικές Προσδοκίες. Το Πρωτοβάθμιο Υπόδειγμα

MEΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΜΟΡΦΗΣ Y= g( X1, X2,..., Xn)

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ: ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΘΕ: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΉ Ι (ΠΛΗ 12) ΛΥΣΕΙΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3

ΜΑΘΗΜΑ ΕΥΤΕΡΟ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ (ΟΡΙΟ ΚΑΙ ΣΥΝΕΧΕΙΑ)

, όπου οι σταθερές προσδιορίζονται από τις αρχικές συνθήκες.

Αριθµητική Ανάλυση. Ενότητα 5 Προσέγγιση Συναρτήσεων. Ν. Μ. Μισυρλής. Τµήµα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών,

Ασκήσεις για το µάθηµα «Ανάλυση Ι και Εφαρµογές» (ε) Κάθε συγκλίνουσα ακολουθία άρρητων αριθµών συγκλίνει σε άρρητο αριθµό.

όπου είναι γνήσια. ρητή συνάρτηση (δηλαδή ο βαθµός του πολυωνύµου υ ( x)

Παράρτηµα 3 Μέθοδοι Διαχρονικής Βελτιστοποίησης

Μικροοικονοµική Θεωρία. Συνάρτηση και καµπύλη κόστους. Notes. Notes. Notes. Notes. Κώστας Ρουµανιάς. 22 Σεπτεµβρίου 2014

Οι ιδιότητες και οι µέθοδοι επίλυσης διαφορικών εξισώσεων παρουσιάζονται σε µία σειρά εγχειριδίων µαθηµατικών

Ορισµός. (neighboring) καταστάσεων. ηλαδή στην περίπτωση αλυσίδας Markov. 1.2 ιαµόρφωση µοντέλου

ΘΕΩΡΙΑ: Έστω η οµογενής γραµµική διαφορική εξίσωση τάξης , (1)

7. Ταλαντώσεις σε συστήµατα µε πολλούς βαθµούς ελευθερίας

τη µέθοδο της µαθηµατικής επαγωγής για να αποδείξουµε τη Ϲητούµενη ισότητα.


ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 1

< 1 για κάθε k N, τότε η σειρά a k συγκλίνει. +, τότε η η σειρά a k αποκλίνει.

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: L p Σύγκλιση. Απόστολος Γιαννόπουλος. Τµήµα Μαθηµατικών

Ενα Νέο Κλασσικό Υπόδειγμα Χωρίς Κεφάλαιο. Μακροοικονομικές Διακυμάνσεις και Νομισματικοί Παράγοντες

12. ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ Α ΒΑΘΜΟΥ. είναι δύο παραστάσεις μιας μεταβλητής x πού παίρνει τιμές στο

Σηµειώσεις. Eφαρµοσµένα Μαθηµατικά Ι. Nικόλαος Aτρέας

Σχολικός Σύµβουλος ΠΕ03

Αρµονική Ανάλυση. Ενότητα: Το ϑεώρηµα παρεµβολής του Riesz και η ανισότητα Hausdorff-Young. Απόστολος Γιαννόπουλος.

Ακρότατα υπό συνθήκη και οι πολλαπλασιαστές του Lagrange

. (1) , lim να υπάρχουν και να είναι πεπερασμένα, δηλαδή πραγματικοί αριθμοί.

Συνήθεις ιαφορικές Εξισώσεις, Απαντήσεις-Παρατηρήσεις στην Εξέταση Περιόδου Σεπτεµβρίου.

Σηµειώσεις στις σειρές

Αριθµητική Γραµµική ΑλγεβραΚεφάλαιο 4. Αριθµητικός Υπολογισµός Ιδιοτιµών 2 Απριλίου και2015 Ιδιοδιανυσµάτων 1 / 50

Μάθηµα Θεωρίας Αριθµών Ε.Μ.Ε

Κεφάλαιο 3β. Ελεύθερα Πρότυπα (µέρος β)

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Λυσεις Ασκησεων - Φυλλαδιο 2

Μηχανική ΙI. Μετασχηµατισµοί Legendre. της : (η γραφική της παράσταση δίνεται στο ακόλουθο σχήµα). Εάν

Kεφάλαιο 4. Συστήµατα διαφορικών εξισώσεων.

2. Στοιχεία Πολυδιάστατων Κατανοµών

Αριθµητική Ανάλυση 1 εκεµβρίου / 43

ΣΕΙΡΕΣ TAYLOR. Στην Ενότητα αυτή θα ασχοληθούµε µε την προσέγγιση συναρτήσεων µέσω πολυωνύµων. Πολυώνυµο είναι κάθε συνάρτηση της µορφής:

Χρονικές σειρές 5 Ο μάθημα: Γραμμικά στοχαστικά μοντέλα (1) Αυτοπαλίνδρομα μοντέλα Εαρινό εξάμηνο Τμήμα Μαθηματικών ΑΠΘ

a n = 3 n a n+1 = 3 a n, a 0 = 1

Kεφάλαιο 4. Συστήµατα διαφορικών εξισώσεων

Ισοδυναµία τοπολογιών βρόχων.

Η ΘΕΩΡΙΑ ΤΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΗΣ

Υπολογίζουµε την πρώτη παράγωγο: f ' ( x ) = 3 x 2 6 x. Βρίσκουµε τα διαστήµατα µονοτονίας: Στο τριώνυµο είναι: = β 2 4 aγ. άρα οι ρίζες είναι: x 1,2

Κεφάλαιο 2. Παραγοντοποίηση σε Ακέραιες Περιοχές

ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Κανόνες παραγώγισης ( )

1 Ορισµός ακολουθίας πραγµατικών αριθµών

αx αx αx αx 2 αx = α e } 2 x x x dx καλείται η παραβολική συνάρτηση η οποία στο x

ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΕΣ - ΡΗΤΕΣ ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ P x = x+ 2 4 x x 3x x x x 3x

Γραµµικός Προγραµµατισµός - Μέθοδος Simplex

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Το Βασικό Κεϋνσιανό Υπόδειγμα και η Σταδιακή Προσαρμογή του Επιπέδου Τιμών. Καθ. Γιώργος Αλογοσκούφης

Τυπική µορφή συστήµατος 2 ας τάξης

KΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΥΝΑΜΟΣΕΙΡΕΣ-ΣΕΙΡΕΣ TAYLOR

Διδάσκων: Καθηγητής Νικόλαος Μαρμαρίδης, Καθηγητής Ιωάννης Μπεληγιάννης

Ανάλυση Σ.Α.Ε στο χώρο κατάστασης

Η ΤΕΧΝΗ ΤΟΥ ΙΑΒΑΣΜΑΤΟΣ ΜΕΤΑΞΥ ΤΩΝ ΑΡΙΘΜΩΝ (ΠΑΡΕΜΒΟΛΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ)

Αριθµητική Ανάλυση. ιδάσκοντες: Τµήµα Α ( Αρτιοι) : Καθηγητής Ν. Μισυρλής, Τµήµα Β (Περιττοί) : Επίκ. Καθηγητής Φ.Τζαφέρης. 21 εκεµβρίου 2015 ΕΚΠΑ

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 2

Κεφάλαιο 9 ο Κ 5, 4 4, 5 0, 0 0,0 5, 4 4, 5. Όπως βλέπουµε το παίγνιο δεν έχει καµιά ισορροπία κατά Nash σε αµιγείς στρατηγικές διότι: (ΙΙ) Α Κ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ I ιαγώνισµα 24 ιάρκεια εξέτασης: 2 ώρες Θεωρία. 2 (4 µονάδες)

Εισαγωγή στον Προγραµµατισµό. Ανάλυση (ή Επιστηµονικοί 19Υπολογισµοί)

Αριθµητική Ολοκλήρωση

ΛΥΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟ ΟΥ ΙΟΥΝΙΟΥ 2004., η οποία όµως µπορεί να γραφεί µε την παρακάτω µορφή: 1 e

Τελική Εξέταση 10 Φεβρουαρίου 2017 ιάρκεια εξέτασης 2 ώρες και 30 λεπτά

Κεφάλαιο 9 Μακροοικονοµική Πολιτική και Βραχυχρόνια Αλληλεξάρτηση στην Παγκόσµια Οικονοµία

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ. Προτεινοµενες Ασκησεις - Φυλλαδιο 9

Η Ευκλείδεια διαίρεση

Εισαγωγή στην Τοπολογία

Κεφάλαιο 6 Παράγωγος

L = F +. Είναι, 1 F, άρα και 1 L. Επεκτείνουµε τις πράξεις του F έτσι ώστε

Η f(x) y είναι συνεχής στο [0, 2α], σαν διαφορά των συνεχών f(x) και y = 8αx 8α 2

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Η ΑΡΧΗ ΕΓΚΛΕΙΣΜΟΥ ΑΠΟΚΛΕΙΣΜΟΥ

Μετασχηµατισµοί Laplace, Αναλογικά Συστήµατα, ιαφορικές Εξισώσεις

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 8

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-217: Πιθανότητες - Χειµερινό Εξάµηνο 2017 ιδάσκων : Π. Τσακαλίδης

(CLR, κεφάλαιο 32) Στην ενότητα αυτή θα µελετηθούν τα εξής θέµατα: Παραστάσεις πολυωνύµων Πολυωνυµική Παρεµβολή ιακριτός Μετασχηµατισµός Fourier

Παρεµβολή και Προσέγγιση Συναρτήσεων

ΑΡΧΕΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ

Γραµµικη Αλγεβρα Ι Επιλυση Επιλεγµενων Ασκησεων Φυλλαδιου 8

x(t) 2 = e 2 t = e 2t, t > 0

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Αριθµητική Ανάλυση. 27 Οκτωβρίου Αριθµητική Ανάλυση 27 Οκτωβρίου / 72

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών. HY-217: Πιθανότητες-Χειµερινό Εξάµηνο ιδάσκων : Π. Τσακαλίδης.

ΘΕΩΡΙΑ ΑΡΙΘΜΩΝ Ασκησεις - Φυλλαδιο 9

ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ

Κεφάλαιο 4 Υποδείγµατα Επαλλήλων Γενεών

Παρουσίαση 1 ΙΑΝΥΣΜΑΤΑ

Κεφάλαιο 2 Αποταµιεύσεις, Επενδύσεις και Οικονοµική Μεγέθυνση

PROJECT ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΕΥΡΕΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟ ΟΥΣ

Εισαγωγή στον Προγραµµατισµό. Ανάλυση (ή Επιστηµονικοί8 Υπολογισµοί)

των θετικών µαθηµάτων Ηµερήσιου και Εσπερινού Γυµνασίου για το σχ.

Κεφάλαιο 8 Ένα Δυναµικό Υπόδειγµα Επενδύσεων

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Διάλεξη 5: Συνέχεια συναρτήσεων και όρια στο άπειρο

Transcript:

Γιώργος Αλογοσκούφης, Δυναµική Μακροοικονοµική, Αθήνα 5 Μαθηµατικό Παράρτηµα Εξισώσεις Διαφορών Στο παράρτηµα αυτό εξετάζουµε τις ιδιότητες και τους τρόπους επίλυσης εξισώσεων διαφορών. Oι εξισώσεις διαφορών είναι εξαιρετικά χρήσιµες για τη µελέτη δυναµικών οικονοµικών προβληµάτων σε διακριτό χρόνο. Αφού παρουσιάσουµε πρώτα τους τελεστές χρονικής υστέρησης παρουσιάζουµε τη µέθοδο επίλυσης εξισώσεων διαφορών πρώτου και δεύτερου βαθµού. Π. Τελεστές Χρονικής Υστέρησης Οι εξισώσεις διαφορών είναι ένα εξαιρετικά χρήσιµο εργαλείο στη δυναµική οικονοµική. Για να τις αναλύσουµε πιο εύκολα, ορίζουµε τους τελεστές χρονικής υστέρησης. Ο τελεστής χρονικής υστέρησης L για µία µεταβλητή x ορίζεται από, Lx = x L x = x for =..., -, -,,,,... (Π.) Ο πολλαπλασιασµός της x µε το L δίνει την τιµή της x πριν από περιόδους. Παρατηρούµε ότι αν το είναι αρνητικό ( < ) o τελεστής χρονικής υστέρησης µετακινεί την x στο µέλλον, δηλαδή µετά από περιόδους. Ο ορισµός αυτός είναι µαθηµατικά κάπως χαλαρός. Πιο αυστηρά, ας υποθέσουµε µία ακολουθία, { x } η οποία συνδέει ένα πραγµατικό αριθµό x µε κάθε ακέραιο αριθµό. Εφαρµόζοντας = στην ακολουθία αυτή τον τελεστή L, λαµβάνουµε µία νέα ακολουθία { y } = { x }. Ο τελεστής L προβάλλει την µία ακολουθία σε µία άλλη. Ας εξετάσουµε τώρα ένα πολυώνυµο στον τελεστή χρονικής υστέρησης. A(L) = + L + L +... = L (Π.) = = = Εφαρµόζοντας στη µεταβλητή x το πολυώνυµο A(L) λαµβάνουµε ένα κινητό άθροισµα των x σε διαφορετικές χρονικές περιόδους.

Γιώργος Αλογοσκούφης, Δυναµική Μακροοικονοµική, Αθήνα 5 Μαθηµατικό Παράρτηµα A(L) x = ( + L + L +... ) x = x (Π.3) = Θα περιοριστούµε σε ρητές συναρτήσεις, δηλαδή σε πολυώνυµα που µπορούν να εκφραστούν ως ο λόγος δύο πεπερασµένων πολυωνύµων στο L. Υποθέτουµε ότι, A(L) = B(L)/C(L) (Π.4) όπου, m B(L) = b L, C(L) = c L (Π.5) = = όπου τα b και c είναι σταθερές. Ο συνδυασµός των (Π.4) και (Π.5) επιβάλλει µια πιο οικονοµική και περιοριστική µορφή στα, χωρίς ωστόσο να υπάρχει µεγάλη απώλεια γενικότητας. Μια ειδική περίπτωση των (Π.4) και (Π.5) είναι το λεγόµενο γεωµετρικό πολυώνυµο το οποίο λαµβάνει τη µορφή, A(L) = (Π.6) Από τις ιδιότητες των γεωµετρικών προόδων, το γεωµετρικό πολυώνυµο µπορεί να αναπτυχθεί µε δύο τρόπους. A(L) = = + λl + λ L +... (Π.7) A(L) = = - [ + L + ( ) L +... ] (Π.8) λl λ λ Όπως θα δούµε παρακάτω, η ανάπτυξη (Π.7) χρησιµοποιείται όταν λ <, και η ανάπτυξη (Π.8) όταν το λ >. Αν πολλαπλασιάσουµε το γεωµετρικό πολυώνυµο (Π.6) µε κάποια µεταβλητή x, έχουµε, A(L) x = x (Π.9) Με την ανάπτυξη (Π.7) για το A(L) έχουµε, x = [ + λl + λ L +... ] x = x + λ x + λ x +... λ i x i= i = (Π.) I

Γιώργος Αλογοσκούφης, Δυναµική Μακροοικονοµική, Αθήνα 5 Μαθηµατικό Παράρτηµα Εάν το λ <, και το { x } = είναι µία πεπερασµένη ακολουθία πραγµατικών αριθµών, τότε και η (Π.) ορίζει µία πεπερασµένη ακολουθία πραγµατικών αριθµών. Από την άλλη υπάρχει και η εναλλακτική ανάπτυξη της (Π.9). Χρησιµοποιώντας την (Π.8), έχουµε, x = - [ + L + ( ) L +... ]x λl λ λ = - x - ( ) x -... λ + + λ = - ( λ )i x +i i= (Π.) Εάν το λ >, και το { x } = είναι µία πεπερασµένη ακολουθία πραγµατικών αριθµών, τότε η (Π.) ορίζει µία πεπερασµένη ακολουθία πραγµατικών αριθµών, καθώς έχουµε ότι το /λ <. Επειδή σε πολλές περιπτώσεις στα οικονοµικά επιθυµούµε τη σύγκλιση σε κάποια ισορροπία, επιδιώκουµε την ανάλυση πεπερασµένων ακολουθιών. Με αυτή την έννοια επιλέγουµε την επέκταση «προς τα πίσω», όταν το λ <, και την επέκταση «προς τα εµπρός», όταν το λ >. Π. Εξισώσεις Διαφορών Πρώτου Βαθµού Ας θεωρήσουµε τώρα την πρωτοβάθµια γραµµική εξίσωση διαφορών µε σταθερούς συντελεστές, y = +λ y (Π.) Η (Π.) µπορεί να γραφεί ως, (-λl) y = (Π.3) Διαιρώντας και τις δύο πλευρές αυτής της εξίσωσης µε (-λl) έχουµε, y = + cλ = + cλ (Π.4) λ όπου c είναι µία οποιαδήποτε σταθερά. Ο λόγος που περιλαµβάνουµε τον όρο cλ είναι ότι για οποιοδήποτε c, (-λl) cλ = cλ -λcλ =. Άρα, αν πολλαπλασιάσουµε την (Π.4) µε (-λl), επανερχόµαστε στην (Π.3). Η (Π.4) προσδιορίζει τη γενική λύση της πρωτοβάθµιας εξίσωσης διαφορών (Π.). Για να βρούµε µία «συγκεκριµένη» λύση, πρέπει να µπορούµε να προσδιορίσουµε το c. Ας υποθέσουµε ότι στο χρόνο =, η y είχε την τιµή y. Από την (Π.4) προκύπτει ότι, I3

Γιώργος Αλογοσκούφης, Δυναµική Μακροοικονοµική, Αθήνα 5 Μαθηµατικό Παράρτηµα c = y - λ (Π.5) Συνεπώς, η λύση της (Π.) δίνεται από, y = + λ ( y - ) (Π.6) λ λ Εάν η αρχική τιµή y = /(-λ), τότε η (Π.6) συνεπάγεται ότι y = y. Συνεπώς το /(-λ) είναι σηµείο ισορροπίας. Εάν επιπλέον λ <, η (Π.6) συνεπάγεται ότι, lim y = λ (Π.7) H (Π.7) συνεπάγεται ότι το σύστηµα είναι σταθερό, καθώς τείνει να προσεγγίσει τη µακροχρόνια ισορροπία µε την πάροδο του χρόνου. Εάν λ >, η µόνη λύση είναι η άµεση προσαρµογή του y στο µακροχρόνιο σηµείο ισορροπίας / (-λ). Η λύση αυτή συνεπάγεται c =, y = /(-λ). Π.3 Δευτεροβάθµιες Εξισώσεις Διαφορών Ερχόµαστε τέλος στη δευτεροβάθµια εξίσωση διαφορών I y = + by + cy (Π.8) H (Π.8) µπορεί να γραφεί ως, I ( bl cl )y = (Π.9) Η (Π.9) µπορεί να µετασχηµατιστεί σε, I ( λ L)( λ L)y = (Π.) όπου, I λ + λ = b (Π.) I λ λ = c (Π.) Από την (Π.), η γενική λύση της (Π.8) παίρνει τη µορφή, I y = (Π.3) ( λ L)( λ L) + d λ + d λ I4

Γιώργος Αλογοσκούφης, Δυναµική Μακροοικονοµική, Αθήνα 5 Μαθηµατικό Παράρτηµα Οι λ και λ είναι οι δύο ρίζες της δευτεροβάθµιας εξίσωσης διαφορών, και οι d και d είναι δύο απροσδιόριστες σταθερές. Για να προσδιοριστούν χρειάζονται δύο αρχικές συνθήκες, ή µία αρχική και µία τελική συνθήκη, ανάλογα µε τις τιµές των δύο ριζών. Θα έχουµε σύγκλιση εάν λ <, και αν λ <. Στην περίπτωση αυτή για να προσδιορίσουµε τις δύο σταθερές d και d χρειαζόµαστε δύο αρχικές συνθήκες. Εάν οι δύο ρίζες κείνται εκατέρωθεν της µονάδας η ισορροπία θα είναι σαγµατικό σηµείο. Στην περίπτωση αυτή, για να προσδιορίσουµε τις δύο σταθερές d και d χρειαζόµαστε µία αρχική και µία τελική συνθήκη. I5