功用最大化問題 ,在經濟學 中,特別是微觀經濟學 中是指消費者 所面對的這樣的問題,即「消費者應如何花費金錢 使其功用 最大化」。
哲學家邊沁 (Jeremy Bentham,1748-1832)提出快樂與痛苦是控制人類行為的力量,人類極力求取快樂而逃避痛苦,這正是功用最大化(maximization of utility)的心態。產權理論 的先驅艾智仁 (Armen Alchian 1914- )認為功用的定義是對不同物品根據個人喜好作選擇的排列。功用(數字)的概念(The concept of utility)在經濟學上是指武斷(隨意而不作解釋)地作數以排列人們的喜好,數字越大,喜好越強烈(序數功用的概念Ordinal concept of utility)。
假設他們的消費集 是有
L
{\displaystyle L}
種商品的集合
X
⊂
R
+
L
{\displaystyle \mathbf {X} \subset \mathbb {R} _{+}^{L}}
。如果這
L
{\displaystyle L}
種商品的價格為
p
∈
R
+
L
{\displaystyle \mathbf {p} \in \mathbb {R} _{+}^{L}}
,該消費者的財富為
w
{\displaystyle w}
, 則所有可以負擔的組合的集合 ,即預算集 為
B
(
p
,
w
)
=
{
x
∈
X
|
p
⋅
x
≤
w
}
{\displaystyle B(\mathbf {p} ,w)=\{\mathbf {x} \in \mathbf {X} |\mathbf {p} \cdot \mathbf {x} \leq w\}}
。
消費者希望買到其所能負擔的最好的商品組合,若該消費者的功用函數 為
u
:
R
+
L
→
R
{\displaystyle u:\mathbb {R} _{+}^{L}\rightarrow \mathbb {R} }
,
則該消費者的最優選擇
x
∗
(
p
,
w
)
{\displaystyle \mathbf {x} ^{*}(\mathbf {p} ,w)}
為
x
∗
(
p
,
w
)
=
arg
max
x
∈
B
(
p
,
w
)
u
(
x
)
{\displaystyle \mathbf {x} ^{*}(\mathbf {p} ,w)=\arg \max _{\mathbf {x} \in B(\mathbf {p} ,w)}u(\mathbf {x} )}
。
求解
x
∗
(
p
,
w
)
{\displaystyle \mathbf {x} ^{*}(\mathbf {p} ,w)}
就是這個功用最大化問題。針對不同的功用函數,求得的解不必是唯一的。
如果功用函數
u
{\displaystyle u}
連續,並且價格
p
{\displaystyle \mathbf {p} }
為正,則
x
∗
(
p
,
w
)
{\displaystyle \mathbf {x} ^{*}(\mathbf {p} ,w)}
為非空。
證明 :
B
(
p
,
w
)
⊂
R
+
L
{\displaystyle B(\mathbf {p} ,w)\subset \mathbb {R} _{+}^{L}}
是一個緊性空間 ,因此若
u
{\displaystyle u}
在此上是連續的,根據瓦爾拉斯定律 ,意味着存在一點
x
∈
B
(
p
,
w
)
{\displaystyle \mathbf {x} \in B(\mathbf {p} ,w)}
使得功用函數映射 到其最大值。證畢。
如果消費者總是選取上面定義的最優組合,則
x
∗
(
p
,
w
)
{\displaystyle \mathbf {x} ^{*}(\mathbf {p} ,w)}
被稱為是馬歇爾需求對應 。如果其只存在唯一組合使其最大化,則被稱為是馬歇爾需求函數 。這個功用最大化問題中的功用函數 和馬歇爾需求 之間的關係也反映了支出最小化 問題中支出函數 和Hicks需求函數 之間的關係。
在實際中,消費者可能不總是選擇最優的組合。譬如,這可能要求消費者思考太多的問題。有限理性 是一種理論,它用滿意解決法 解釋了這類行為——選取次優的、但是夠好的組合。
Mas-Colell, A., M. Whinston, and J. Green, 1995, Microeconomic Theory . Oxford: Oxford University Press. ISBN 0195073401
人的選擇和決定(計算決定法)