115 年 國立臺灣大學經濟學系碩士班《總體經濟學》
第 1 題20 分
- (Total 20 points) General Equilibrium and Endowment Economy
Consider a two-period overlapping generations model in a closed, endowment economy.
• Endowments: Each individual receives when young and when old.
• Preference: , where denotes consumption when young and denotes consumption when old. The utility function satisfies and , and .
• Demographics: The population grows at a constant rate .
• Markets: There is a competitive credit market where agents borrow or lend at a market-clearing interest rate .
There is no government or production sector. In answering the following questions, focus on the steady state and omit time subscripts.
(a) (5 points) State the equations characterizing the competitive equilibrium (). Explain your results.
(b) (5 points) Analytically determine and intuitively explain the effect of an increase in future endowment () on the equilibrium interest rate ().
(c) (5 points) Now consider the same economy with a government sector operating a Pay-As-You-Go social security program. Each young individual pays a lump-sum tax . Each old individual receives a benefit . The government maintains a balanced budget in every period. State the equations characterizing the competitive equilibrium (). Explain your results.
(d) (5 points) Compare the equilibrium interest rate of this economy with the previous one (without social security). Which is higher? Provide an intuitive explanation.
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核心觀念
本題考查兩期世代交疊模型(OLG)中的:
- 個人跨期最適化與 Euler 方程式。
- 封閉經濟中的信用市場均衡。
- 人口成長如何決定世代間資產交易的報酬率。
- 隨收隨付制社會安全制度(Pay-As-You-Go, PAYG)與私人儲蓄的關係。
令 為淨利率,故一單位資源移至下一期可變成 單位。令 表示年輕時的淨儲蓄:
(a) 無政府部門下的競爭均衡
個人預算限制
年輕時:
老年時:
將 代入,可得跨期預算限制:
個人最適化條件
個人最大化:
一階條件為:
由於 、,個人會在當期消費與老年消費之間進行平滑配置。利率越高,延後消費的報酬越高,因此個人傾向增加儲蓄。
信用市場清算
第 期的年輕人口為 ,老年人口為 。人口成長率為 ,因此:
年輕人提供的貸款為 ,老年人償還的本金與利息為 。信用市場清算條件為:
代入人口關係:
在存在正的世代間儲蓄交易,即 時:
均衡方程式整理
因此,競爭均衡由下列方程式決定:
在非零儲蓄的內部均衡中:
此外,將個人預算限制加總後,也可得到每位年輕人的資源限制:
這表示本經濟沒有生產部門,總消費只能等於兩期禀賦的總和。
(b) 未來禀賦 增加對均衡利率的影響
分析方法
關鍵不是直接對 Euler 方程式做比較靜態,而是觀察信用市場的世代人口比例。
信用市場清算條件為:
由於:
因此:
在 下約去 :
所以:
此結果與 的數值無關,因此:
直覺解釋
未來禀賦增加會提高老年人的資源與消費能力,並改變個人的儲蓄意願。例如,老年時已有較多禀賦,個人可能減少年輕時儲蓄;但這是儲蓄數量的變化,不會改變信用市場中「一代年輕人相對於一代老年人」的數量比例。
每期年輕人口比老年人口多出 倍。為使年輕人的貸款供給與老年人的借款需求相互清算,資產報酬率必須符合人口成長率:
因此, 增加會改變 、 與 ,但在存在正的世代間交易時不改變利率。
(c) 引入 PAYG 社會安全制度後的競爭均衡
每位年輕人繳交 lump-sum 稅 ,每位老年人領取福利 。
個人預算限制
第 2 題30 分
- (Total 30 points) Labor Supply and Balanced Growth Equilibrium
Time is indexed by . In each period, the household solves a static problem. There is no saving or borrowing, so the household consumes its labor income each period. Specifically, the representative household solves the following problem in each period:
subject to the budget constraint
and the time constraint,
where is consumption, is hours worked, and is the wage, which follows the exogenous process:
Thus, the economy is characterized by an exogenous wage sequence , and the household's choices generate sequences .
(a) (6 points) As written, the wage process is exogenous, so the model is partial equilibrium. Provide one economic environment in which the same setup can be interpreted as a general equilibrium framework. You may introduce additional agents if needed. In your answer, explain how the labor market clears in that environment.
(b) (5 points) Given the preference specification
where , , and . Assume an interior solution. Derive the conditions characterizing the optimal choices and .
(c) (6 points) Using your answer above, show that the growth rates of consumption and hours worked are constant over time (i.e., independent of ). For this question, you may use the log-difference approximation for growth: .
(d) (8 points) Using your answer above, determine whether hours worked increase, decrease, or remain constant over time. How does the value of govern the relative strength of the income and substitution effects in this economy? Discuss how these two effects compete to determine the path of as wages grow.
(e) (5 points) Suppose the economy must reach a "Balanced Growth Path" where hours worked remain strictly interior and constant as . Based on your previous answers, what restriction on is implied? Explain your logic.
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核心觀念
本題考查:
- 部分均衡與一般均衡的區別。
- 勞動供給的最適化條件:
- 工資變動對勞動供給的所得效果與替代效果。
- 平衡成長路徑要求變數的成長率穩定;若工資持續成長而工時仍須固定,必須抵銷工資對勞動供給的影響。
題幹列出參數 ,但偏好函數中未寫出 。以下採用完整的一般形式:
若完全按照題目顯示的式子,則相當於令 。
(a) 一般均衡的經濟環境
可以加入一個具有生產活動的競爭性廠商。假設廠商的生產函數為:
其中 是勞動生產力,並令:
商品價格標準化為 。廠商利潤為:
由於 ,因此:
競爭性廠商的勞動邊際產量為:
所以實質工資等於勞動邊際產量:
此時:
- 家戶依據工資 選擇勞動供給 ;
- 廠商依據工資與生產力決定勞動需求 ;
- 勞動市場清算條件為:
商品市場也必須清算:
由於廠商的產出為:
因此商品市場清算正好與家戶的預算限制一致:
因此,雖然 在題目中以外生過程表示,但可以將它解釋為由外生生產力 所決定的均衡工資。此時家戶與廠商共同構成一般均衡模型。
(b) 最適消費與勞動選擇
解題方法
由於家戶沒有儲蓄或借貸,且每期獨立決策,因此可以將預算限制代入效用函數,直接對 做一階條件。
家戶的預算限制為:
內點解的一階條件為:
等價地:
邊際效用
不論 或 ,消費的邊際效用都可以統一寫成:
勞動的邊際效用為:
因此,最適條件為:
再配合預算限制:
代入一階條件:
整理得:
因此:
所以最適工時為:
也可以寫成:
最適消費則由預算限制得到:
因此:
內點解還必須符合:
(c) 消費與工時的成長率
工資成長過程為:
因此:
由於:
取對數:
所以工時成長率為:
因此:
此成長率與 無關,因此工時成長率是固定的。
同理,由:
可得:
第 3 題30 分
- (Total 30 points) Unemployment and Job Search
Consider an economy where every worker participates in the labor force, meaning each individual is either employed or unemployed. We normalize the total labor force being 1, and define as the fraction of workers currently unemployed, while the remaining represents those who are employed. The equilibrium depends on the individual decision-making process of workers faced with potential job offers.
The utility an individual derives from accepting a job at wage can be expressed as:
Conversely, should the individual choose to reject an offer and remain unemployed, they receive a utility level determined by:
Here, represents the government-provided unemployment benefits.
The probability that an unemployed worker receives a job offer is , where the associated wage is drawn from a uniform distribution such that .
(a) (5 points) Specify the condition under which the individual finds it optimal to accept a job offer at wage .
(b) (5 points) Define the reservation wage that makes an individual indifferent between accepting the offer and remaining unemployed, and express this condition mathematically. Given the parameters , solve for the equilibrium value of .
(c) (5 points) Define as the probability for the wage offer to be larger than . Write the functional form of for the uniform distribution under .
(d) (5 points) Assume that in each period, a fraction of employed workers lose their jobs, while a fraction of unemployed workers receive a wage offer. Write the equations for the flows into and out of the unemployment pool, expressing the job-finding rate in terms of and .
(e) (5 points) Solve for the steady-state unemployment rate using the parameter values provided in part (b) and assuming and .
(f) (5 points) If increases, explain the impact on , , and . Use a graph to assist your answer.
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核心觀念
本題考查「保留工資」(reservation wage)與「搜尋失業模型」:
- 勞工比較接受工作與繼續失業的效用。
- 保留工資 是使勞工恰好無差異的工資。
- 失業者實際找到工作的機率,等於收到工作機會的機率乘以接受該工作的機率。
- 穩態失業率由「失業流入量=失業流出量」決定。
(a) 接受工作的條件
接受工資為 的工作,其效用為
拒絕工作並維持失業,其效用為
勞工選擇接受工作的條件是接受工作的效用不低於失業效用:
整理得
因此,
(b) 保留工資
保留工資使勞工在「接受工作」與「繼續失業」之間恰好無差異,因此滿足
代入效用函數:
所以
進而得到
當 時:
因此,勞工會接受所有滿足
的工作機會。
(c) 工作機會被接受的機率
定義為
若
則當 時,工資高於保留工資的區間長度為 ,因此
在 時:
完整的分段形式為
由第(b)題的 :
也就是每次收到的工作機會中,有 的工資達到接受標準。
(d) 失業人口的流入與流出
勞動力總量標準化為 :
- 失業人口比例為 ;
- 就業人口比例為 。
流入失業池
每期有比例 的就業者失去工作,因此失業流入量為
流出失業池
失業者收到工作機會的機率為 ,收到的工資又必須至少達到保留工資,其機率為 。
因此,失業者找到並接受工作的機率,即工作尋找率為
失業流出量為
失業率的動態方程式為
穩態時 ,故
(e) 穩態失業率
由第(b)題:
由第(c)題:
又已知
代入穩態條件:
展開:
因此
所以穩態失業率約為
亦可直接使用公式:
第 4 題20 分
- (Total 20 points) The Malthusian Model of Growth
"In this economy, the entire population is in the labor force. Production requires land () and labor force (): , where is productivity and . All output is consumed (), and the standard of living per capita is . The birth () and death () rates depend on , where and .
(a) (5 points) Given the birth rate and death rate, write down the law of motion for the total population in the economy. Show how depends on and .
(b) (5 points) Express consumption per worker, , as a function of productivity and land-per-worker ().
(c) (5 points) Provide a mathematical and conceptual definition of steady state total population . Let , , . Find and . Explain the intuition for why the population converges to .
(d) (5 points) Suppose productivity increases to 1, use a figure to show the transitional dynamics for and .
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本題考查馬爾薩斯人口模型 (Malthusian Model of Growth),重點在於人口成長如何受實質所得(人均消費)影響,以及生產力變動對人口與所得的動態影響。
核心觀念:
- 生產函數: 採用柯布-道格拉斯形式,勞動力和土地是生產要素。
- 人均消費: 等於總產出除以總人口。
- 人口成長率: 由出生率和死亡率決定,而出生率和死亡率又取決於人均消費。
- 馬爾薩斯陷阱: 在模型中,高人均所得會導致人口快速增長,進而壓低人均所得,形成一個穩定的低人均所得均衡。
- 生產力衝擊: 生產力提升會暫時提高人均所得,但最終會被人口增長所抵消,使人均所得回到原來的穩態水平(除非有技術持續進步)。
解題詳解:
(a) 人口總數的運動定律 (Law of Motion for Total Population)
人口的變動由出生和死亡決定。
人口總數在下一期 () 等於當期人口 () 加上新增人口。
新增人口 = 當期出生人數 - 當期死亡人數。
出生人數 = 當期人口 出生率 = 。
死亡人數 = 當期人口 死亡率 = 。
因此,人口總數的運動定律為:
代入題目給定的出生率 和死亡率 :
依賴於 和 的表達式為: 。
(b) 人均消費 作為 和 的函數
人均消費 的定義是總產出 除以總人口 。
題目給定總產出 。
並且所有產出都用於消費,所以 。
因此,人均消費為:
我們可以將 改寫成與土地勞動比率 () 相關的形式。
或者,更直接地,將 移到 的分母:
這似乎沒有簡化。
最標準的寫法是將 寫成 。
作為 和 的函數為: 。
其中 是土地對勞動的比例 (land-labor ratio)。
(c) 穩態總人口 的定義與計算
穩態的數學定義:
穩態是指經濟體系的關鍵變數保持不變的狀態。在人口動態模型中,穩態意味著人口總數不再變動。
根據人口運動定律 ,穩態發生在 。
這要求人口成長率為零:
穩態的觀念定義:
穩態是人口成長率恰好為零的狀態。此時,出生人數等於死亡人數,人口總數保持不變。這個狀態發生在人均消費 使得出生率等於死亡率時。
計算 和 :
首先,我們需要找到使出生率等於死亡率的人均消費 。
所以,穩態的人均消費水平是 。
接下來,我們需要找到在穩態人均消費 下,對應的人口總數 。
我們知道人均消費 與 , , 的關係為:
在穩態下, 且 。
代入給定參數:, , , 。
穩態總人口 。
穩態人均消費 。
人口收斂到 的直觀解釋:
-
當 時:
人均消費高於穩態水平 。這意味著出生率 大於死亡率 (因為 且 遞增, 遞減)。
因此,人口成長率 。
人口總數 會增加。
根據 ,當 增加時, 減少,由於 ,人均消費 會下降。
這個過程會持續進行,直到 下降到 。 -
當 時:
人均消費低於穩態水平 。這意味著出生率 小於死亡率 。
因此,人口成長率 。
人口總數 會減少。
根據 ,當 減少時, 增加,人均消費 會上升。