无差异曲线是表示两种商品不同数量组合效用一定的曲线。
无差异曲线的通用方程是:U=Ux+Uy=C
U两种不同商品总效用,Ux商品1总效用,Ux商品2总效用,C常数。
对效用方程微分可得:
MUxdX+MUydY=0
或写为:
dY/dX=-MUx/MUy
X商品1消费量,Y商品2消费量。
情况1:
假设dY/dX为一负定值K,
无差异曲线是Y=KX+A,图像是右斜向下的斜线簇。
由于-MUx/MUy为负值,必有MUx与MUy均为正值或均为负值,这意义是两种商品必须是同时为好品或同时为坏品。
这就是所谓完全替代的无差异曲线方程。
情况2:
假设dY/dX为一正定值K,
无差异曲线是Y=KX+A,图像是右斜向上的斜线簇。
由于-MUx/MUy为正值,必有MUx、MUy一正一负,这意义是两种商品一种是好品一种是坏品。
这就是所谓的一种是好品一种是坏品的无差异曲线方程。
情况3:
假设MUx=0,MUy=0。
无差异曲线方程式是:X=A,Y=B。A/B为常量。
方程曲线是L型线簇。
这就是所谓的完全互补品无差异曲线。
情况4:
假设Ux=C,Uy=0
无差异曲线是X=A
方程曲线是垂直于X轴的直线簇。
这就是所谓的中性商品无差异曲线。
情况5:
假设是有餍足量的商品组合,商品1餍足量为A,商品2餍足量为B。假设在餍足量内边际效用直线递减。假设餍足量外效用直线递减,在A+a或B+b处效用为0。
在餍足量之前有:
Ux=X(2A-X)/A2(2是幂)
Uy=Y(2B-B)/B2(2是幂)
在餍足量之后有:
Ux=-(X-A-a)/a
Uy=-(Y-B-b)/b
在餍足量之前,无差异曲线方程是:
(X-A)2(2是幂)/(2-C)A2(2是幂)+(Y-B)2(2是幂)/(2-C)B2(2是幂)=1
这是椭圆方程。图像是椭圆簇,在(0,0)、(A,0)、(A,B)、(0,B)这个矩形范围内。图像最大的是1/4椭圆。
在餍足量之后,总效用方程是:
X/a+Y/b=A/a+B/b+2-C
这是直线方程。
C为常量。
注:餍足量后的无差异曲线方程属于笔者在一定条件下推出,一般资料介绍的餍足量之外的无差异曲线图像也是椭圆,这与实际情况不符。
有餍足量的商品比较常见,它的无差异曲线有效部分应为矩形范围内部分,超过餍足量的消费为不理性消费,效用很快会递减到0出现负效用。
情况6:
两种好品凹偏好无差异曲线方程(猜想)
X2(2是幂)/A2(2是幂)+Y2(2是幂)/B2(2是幂)=1
是椭圆方程,A、B可以变化,图像是1/4椭圆簇。
情况7:
两种坏品凸偏好无差异曲线方程(猜想)
X2(2是幂)/A2(2是幂)+Y2(2是幂)/B2(2是幂)=1
是椭圆方程A、B可以变化,图像是1/4椭圆簇。
情况6与情况7无差异曲线方程相同但意义不同。情况6数量越多效用越大,情况7数量越少效用越大。两种无差异曲线方程属于猜想。
一般教科书仅仅介绍无差异曲线,本文给出几种无差异曲线方程,并指出其来源。有关教科书中直接给出无差异曲线方程的,本文不再介绍。
例如:
U=XY
U=X+Y
U=AXα(α是幂)Yβ(β是幂)(柯布—道格拉斯cobb-Douglas无差异曲线方程或效用函数)