内容简介
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.
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目录
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
《经济学中的数学之旅:理论、模型与洞察》 在这本引人入胜的书籍中,我们将踏上一段穿越经济学思想核心的严谨数学探索之旅。本书并非简单地罗列公式或概念,而是致力于揭示支撑现代经济学大厦的深刻数学原理,并通过一系列精心设计的案例,展示这些原理如何转化为分析现实经济现象的强大工具。我们旨在为读者提供一个坚实的理论基础,并在此基础上培养他们运用数学语言构建、理解和批判经济模型的能力。 本书的出发点在于认识到,经济学作为一门关于稀缺资源配置与决策的学科,其本质要求精确的逻辑推理和量化分析。从微观经济学中对消费者和生产者行为的精妙建模,到宏观经济学中对国家经济运行规律的宏观把握,再到金融市场复杂的动态演变,数学无处不在,扮演着不可或缺的角色。本书将系统地梳理这些数学工具,并深入浅出地阐释其在经济学理论构建中的核心作用。 第一部分:奠定理论基石——数学分析的精髓 在深入经济学应用之前,我们必须先为读者打下坚实的数学分析基础。本部分将聚焦于那些对经济学分析至关重要的数学概念,并以直观的语言和严谨的证明进行阐述,确保读者能够真正理解其内在逻辑。 集合论与逻辑基础: 我们将从最基本的集合论概念开始,介绍集合的运算、子集、并集、交集、差集等。这不仅是理解函数、关系的基础,也是构建经济学模型时定义变量域、解集等问题的关键。逻辑推理是数学的灵魂,本书将强调命题逻辑、谓词逻辑的重要性,教会读者如何严谨地表述经济学论断,并进行有效的推导。我们将通过经济学中“如果……那么……”、“存在……”、“对于所有……”等句式的逻辑分析,加深读者对抽象概念的理解。 函数与映射: 函数是连接不同经济变量的关键桥梁。我们将详细介绍函数的定义、性质,包括单调性、奇偶性、周期性等。重点将放在经济学中常见的函数类型,如线性函数、多项式函数、指数函数、对数函数,并解释它们在描述供给、需求、成本、收益等经济关系时的作用。映射的概念则将进一步拓展我们的视野,理解变量之间的多对一、一对一关系,这对于理解一些复杂的经济模型至关重要。 极限与连续性: 极限是微积分的基石,它揭示了函数在某个点附近的“趋向”行为。我们将用直观的方式解释极限的定义,并讨论左右极限、无穷远极限。连续性是函数良好性质的体现,它意味着函数在某一点“没有跳跃”。在经济学中,连续性往往意味着经济变量的微小变化会导致结果的微小变化,这对于模型的可解释性和预测性至关重要。例如,消费者在消费组合上的微小调整不应导致效用产生剧烈波动。 导数与微分: 导数是衡量函数变化率的工具,在经济学中具有极其广泛的应用。我们将详细介绍导数的定义、求导法则(包括链式法则、乘积法则、商法则),并着重探讨导数在经济学中的应用。边际分析是经济学核心思想之一,本书将通过对边际成本、边际收益、边际效用、边际生产率的深入讲解,展现导数如何精确地量化这些“边际”概念。此外,我们将讨论导数在判断函数增减性、求极值(最大值和最小值)方面的作用,这对于企业如何实现利润最大化、消费者如何实现效用最大化等问题至关重要。 积分与应用: 积分是导数的逆运算,它主要用于计算累积量和面积。我们将介绍定积分和不定积分的概念,以及它们的基本性质。在经济学中,积分的应用包括计算总成本、总收益、消费者剩余、生产者剩余等。我们将通过图形化的方式解释积分在求面积上的直观意义,并展示如何通过积分计算经济学中的累积量,如在特定时期内累积的国民收入或总投资。 多元函数与偏导数: 许多经济模型涉及多个变量之间的相互影响,因此需要多元函数的分析工具。本书将介绍多元函数的概念、偏导数、全微分等。偏导数衡量的是一个变量在其他变量不变时,函数的变化率。这对于理解多因素对经济结果的影响至关重要,例如,工资水平和失业率如何共同影响消费支出。我们将讨论方向导数和梯度,它们提供了函数在任意方向上的变化率信息,对于最优化问题有重要意义。 第二部分:深入经济模型——数学分析的实践应用 在掌握了必要的数学分析工具后,本书将带领读者深入经济学各个领域,用数学的语言构建和分析具体的经济模型。本部分将强调理论与实践的结合,让读者看到数学如何成为理解和解决经济问题的利器。 微观经济学中的优化问题: 微观经济学本质上是一个关于优化的学科。我们将详细阐述如何运用导数和多元函数的优化工具来解决实际的经济问题。 消费者理论: 学习如何构建消费者效用函数,并利用拉格朗日乘子法等方法,在预算约束下求解消费者在不同商品组合上的最优选择,实现效用最大化。我们将探讨需求函数如何由最优解推导而来,以及价格变化和收入变化对需求的影响(例如,通过需求曲线的移动)。 生产者理论: 学习如何构建生产函数,并利用类似的方法,在成本约束下求解生产者如何最优地选择生产要素投入,以最小化成本或最大化利润。我们将分析边际生产率和边际技术替代率,以及它们如何指导生产决策。 市场均衡: 将供给函数和需求函数结合,通过求解方程组来确定市场价格和交易量。我们将探讨在不同市场结构(完全竞争、垄断、寡头)下,均衡的形成机制和特点,以及政府干预(如税收、补贴)如何影响均衡。 宏观经济学中的动态模型: 宏观经济学关注经济整体的运行,其模型往往具有动态性。我们将介绍一些基础的宏观经济模型,并展示数学如何刻画这些动态过程。 简单的宏观经济方程组: 学习如何用代数方程组描述国民收入、消费、投资、政府支出等宏观经济变量之间的关系。我们将探讨简单的凯恩斯模型,并分析财政政策和货币政策如何影响总需求和经济产出。 动态调整过程: 引入微分方程和差分方程的概念,用于描述经济变量随时间的变化。例如,我们将学习如何分析资本积累模型(如索洛增长模型)中,资本存量如何随时间增长,以及技术进步对经济增长的影响。我们将探讨经济系统是否存在稳定的均衡,以及经济变量如何趋近或偏离均衡。 博弈论与策略互动: 博弈论是研究理性决策者之间策略互动的数学理论。在经济学中,它广泛应用于分析寡头市场、拍卖、谈判、社会契约等场景。 基本概念: 介绍博弈论的基本要素,如参与人、策略、支付。我们将解释纳什均衡的概念,并展示如何在简单的两人博弈中找到纳什均衡。 经济学中的应用: 通过具体的经济学案例,如古诺模型(寡头厂商产量竞争)、伯特兰模型(寡头厂商价格竞争),展示博弈论如何分析市场参与者的策略互动,并预测市场结果。 金融数学基础: 金融市场是复杂且充满动态性的,数学分析在其中发挥着核心作用。 时间价值与复利: 讲解货币的时间价值概念,介绍复利计算公式,以及它在投资评估、贷款计算中的应用。 风险与收益: 引入概率论的基本概念,探讨如何度量和管理金融资产的风险和收益。我们将初步接触方差、标准差等统计量,并理解它们在金融分析中的意义。 简单的金融定价模型: 可能会介绍一些基础的金融定价模型,例如,如何利用折现现金流的方法评估资产价值,或者对债券进行定价。 第三部分:进阶课题与前沿展望 在为读者打下坚实基础并展示了数学分析在经济学中的广泛应用后,本书将触及一些更具挑战性的课题,并展望数学在未来经济学研究中的发展方向。 线性代数在经济学中的应用: 简要介绍向量、矩阵、线性方程组等线性代数基本概念,并阐述它们在表示和求解大型经济模型中的作用,例如,在大规模的投入产出分析或计量经济学模型中。 数学建模的严谨性与局限性: 强调数学模型是现实经济的抽象和简化,模型的结果需要结合经济学直觉进行解读。讨论模型的假设条件、模型的有效性和局限性。 计算方法与数值模拟: 简要介绍当解析解难以获得时,如何利用数值方法和计算机模拟来分析复杂的经济模型。 未来发展方向: 简要提及一些前沿研究领域,如机器学习在经济学中的应用、非线性动力学在经济周期研究中的作用、行为经济学与数学模型的结合等。 本书致力于培养读者严谨的数学思维和分析能力,帮助他们更深刻地理解经济学理论,更有效地运用数学工具分析现实经济问题。我们相信,通过这段旅程,读者将能够以一种全新的视角审视经济世界,并为他们在学术研究或实践工作中打下坚实的基础。