Math Problem Statement

Найти значение велечин используемых ресурсов (x;y), при которых фирма-производитель получит максимальную прибыль, если заданы производственная функция K(x;y) и цены p1 и p2 еденицу первого и второго ресурсов: K(x;y)=10*∜x * ∛y^2 ; p1=1, p2=2/3

Solution

Для нахождения значений xx и yy, при которых фирма-производитель получит максимальную прибыль, необходимо:

  1. Задать функцию прибыли: Π(x,y)=pK(x,y)p1xp2y,\Pi(x, y) = p \cdot K(x, y) - p_1 \cdot x - p_2 \cdot y, где:

    • pp — цена за единицу продукции (предполагается, что она известна),
    • K(x,y)=10x4y23K(x, y) = 10 \cdot \sqrt[4]{x} \cdot \sqrt[3]{y^2} — производственная функция,
    • p1=1p_1 = 1 и p2=23p_2 = \frac{2}{3} — цены единиц ресурсов.
  2. Подставить K(x,y)K(x, y) и производные, чтобы найти максимум прибыли.


Шаг 1. Задание функции прибыли:

Подставляем K(x,y)K(x, y): [ \Pi(x, y) = 10 \cdot \sqrt[4]{x} \cdot \sqrt[3]{y^2} \cdot p - x - \frac{2}{3}y. ]


Шаг 2. Найдем частные производные и условия первого порядка:

Частные производные прибыли:

  • По xx: [ \frac{\partial \Pi}{\partial x} = p \cdot \frac{\partial}{\partial x}\left(10 \cdot \sqrt[4]{x} \cdot \sqrt[3]{y^2}\right) - 1. ] Вычислим: Kx=1014x3/4y23.\frac{\partial K}{\partial x} = 10 \cdot \frac{1}{4}x^{-3/4} \cdot \sqrt[3]{y^2}. Тогда: Πx=p104x3/4y231.\frac{\partial \Pi}{\partial x} = p \cdot \frac{10}{4}x^{-3/4} \cdot \sqrt[3]{y^2} - 1.

  • По yy: [ \frac{\partial \Pi}{\partial y} = p \cdot \frac{\partial}{\partial y}\left(10 \cdot \sqrt[4]{x} \cdot \sqrt[3]{y^2}\right) - \frac{2}{3}. ] Вычислим: Ky=10x423y1/3.\frac{\partial K}{\partial y} = 10 \cdot \sqrt[4]{x} \cdot \frac{2}{3}y^{-1/3}. Тогда: Πy=p10x423y1/323.\frac{\partial \Pi}{\partial y} = p \cdot 10 \cdot \sqrt[4]{x} \cdot \frac{2}{3}y^{-1/3} - \frac{2}{3}.


Шаг 3. Условия максимума: Решаем систему: Πx=0,Πy=0.\frac{\partial \Pi}{\partial x} = 0, \quad \frac{\partial \Pi}{\partial y} = 0.

  1. Уравнение для xx: p104x3/4y231=0.p \cdot \frac{10}{4}x^{-3/4} \cdot \sqrt[3]{y^2} - 1 = 0.

  2. Уравнение для yy: p10x423y1/323=0.p \cdot 10 \cdot \sqrt[4]{x} \cdot \frac{2}{3}y^{-1/3} - \frac{2}{3} = 0.

Решим систему для нахождения xx и yy.


Шаг 4. Решение системы.

Если известна цена pp, подставим и упростим. Если неизвестна, результат выразим через pp.from sympy import symbols, solve, Eq

Define variables

x, y, p = symbols('x y p', positive=True) p1, p2 = 1, 2/3

Production function K(x, y)

K = 10 * x**(1/4) * y**(2/3)

Profit function Pi(x, y)

Pi = p * K - p1 * x - p2 * y

Partial derivatives

dPi_dx = Pi.diff(x) dPi_dy = Pi.diff(y)

Solve the system of equations dPi/dx = 0 and dPi/dy = 0

solution = solve([Eq(dPi_dx, 0), Eq(dPi_dy, 0)], (x, y)) solution[(3906250000.0p**12, 15625000000.0p12)][(3906250000.0*p12, 15625000000.0*p**12)]successРешение системы показывает, что оптимальные значения xx и yy для максимизации прибыли выражаются через цену pp:

x=3,90625109p12,y=1,56251010p12.x = 3{,}90625 \cdot 10^9 \cdot p^{12}, \quad y = 1{,}5625 \cdot 10^{10} \cdot p^{12}.

Если известна цена pp, подставьте её для нахождения конкретных значений.

Вопросы для уточнения:

  1. Известна ли цена продукции pp, чтобы вычислить конкретные значения xx и yy?
  2. Нужно ли визуализировать производственную функцию K(x,y)K(x, y)?
  3. Есть ли дополнительные ограничения на ресурсы xx и yy?
  4. Нужно ли рассчитать предельные значения для других цен ресурсов (p1,p2p_1, p_2)?
  5. Требуется ли объяснить процесс решения подробнее?

Совет: Подставьте реальные значения цены pp, чтобы получить практическое решение.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Optimization
Partial Derivatives
Profit Maximization
Economic Functions

Formulas

Profit Function: Π(x, y) = p * K(x, y) - p1 * x - p2 * y
Production Function: K(x, y) = 10 * x^(1/4) * y^(2/3)
Partial Derivatives for Optimization

Theorems

First-Order Conditions for Optimization

Suitable Grade Level

Undergraduate (Economics/Mathematics)