Chapitre 14Cycles réels

Introduction

Le chapitre 8 a utilisé le modèle IS-LM pour analyser les fluctuations de court terme. Ce modèle, fondé sur des bases keynésiennes, traite la demande globale comme le principal moteur des cycles économiques. À la fin des années 1970, une révolution méthodologique a remis en cause cette approche. Robert Lucas a soutenu que tout modèle utilisé pour l'évaluation des politiques doit être fondé sur des bases microéconomiques — agents optimisateurs, anticipations rationnelles et équilibre des marchés. C'est la critique de Lucas, et elle a détruit les modèles keynésiens à grande échelle qui dominaient la macroéconomie.

Le modèle des cycles réels (RBC), initié par Kydland et Prescott (1982), a pris la critique de Lucas au sérieux. Il pose la question : une économie avec des prix parfaitement flexibles, des agents rationnels et des chocs technologiques peut-elle reproduire les caractéristiques clés du cycle économique ? La réponse est un oui nuancé — et même là où la réponse est non, le cadre RBC est devenu le socle de toute la modélisation macroéconomique ultérieure.

À la fin de ce chapitre, vous serez capable de :
  1. Énoncer la critique de Lucas et expliquer pourquoi elle est importante pour l'analyse des politiques
  2. Formuler le problème du planificateur social pour le modèle RBC de base
  3. Dériver les conditions du premier ordre à l'aide de l'équation de Bellman
  4. Log-linéariser le modèle autour de l'état stationnaire
  5. Tracer les réponses impulsionnelles aux chocs technologiques
  6. Évaluer le modèle RBC par rapport aux données du cycle économique

14.1 La critique de Lucas

En 1976, Robert Lucas a publié ce qui est peut-être l'article méthodologique le plus influent de la macroéconomie. Son argument était simple mais dévastateur : si les agents sont rationnels, leur comportement dépend du régime de politique. Quand la politique change, les règles de décision des agents changent — de sorte que les paramètres estimés sous l'ancien régime sont invalides sous le nouveau.

L'ancienne approche. Dans les années 1960–70, les banques centrales et les gouvernements utilisaient des modèles économétriques à grande échelle (des centaines d'équations) pour prédire les effets des changements de politique. Ces modèles estimaient des paramètres comportementaux — la propension marginale à consommer, la pente de la courbe de Phillips, la sensibilité de l'investissement aux taux d'intérêt — à partir de données historiques, puis simulaient des scénarios « et si » en modifiant les variables de politique.

La critique. Lucas a souligné que ces paramètres ne sont pas des constantes structurelles de la nature. Ils reflètent les réponses optimales des agents à l'environnement économique — y compris le régime de politique. Changez le régime, et les paramètres changent.

Exemple 14.1 — Réduction fiscale temporaire

Un modèle keynésien estime la propension marginale à consommer à 0,8 à partir de données historiques et prédit qu'une réduction d'impôts de 100 milliards de dollars augmentera la consommation de 80 milliards. Mais si la réduction est perçue comme temporaire, les consommateurs tournés vers l'avenir peuvent en épargner la majeure partie pour payer des impôts futurs plus élevés (équivalence ricardienne, chapitre 16). La propension marginale à consommer sous une réduction temporaire est bien inférieure à 0,8.

Exemple 14.2 — La courbe de Phillips

La courbe de Phillips semblait offrir un arbitrage stable : la Fed pouvait « acheter » un chômage plus faible en acceptant une inflation plus élevée. Mais lorsque la Fed a réellement tenté cela à la fin des années 1960, les travailleurs et les entreprises ont révisé à la hausse leurs anticipations d'inflation. La courbe de Phillips s'est déplacée — l'arbitrage a disparu. Le paramètre (la pente) a changé parce que le régime de politique a changé.

Critique de Lucas. L'argument de Robert Lucas (1976) selon lequel les relations économétriques estimées sous un régime de politique économique ne sont pas valides pour prédire les effets d'un régime différent. Parce que les règles de décision des agents dépendent de l'environnement de politique économique, les paramètres des modèles en forme réduite changent lorsque la politique change.
Fondements microéconomiques. L'exigence méthodologique que les modèles macroéconomiques soient dérivés de problèmes d'optimisation explicites d'agents individuels (ménages, entreprises) avec des préférences, une technologie et des contraintes bien définies. Les paramètres des préférences et de la technologie sont structurels — ils ne changent pas avec la politique.

La solution : Construire des modèles à partir de primitives structurelles — préférences, technologie et contraintes — qui ne changent pas quand la politique change. Les règles de décision des agents sont dérivées de l'optimisation, et non supposées. C'est l'approche des fondements microéconomiques.

14.2 Le modèle RBC de base

Environnement

Agent représentatif. Un dispositif de modélisation dans lequel tous les ménages sont identiques, de sorte que le comportement de l'économie peut être caractérisé par l'optimisation d'un seul ménage « représentatif ». Cela évite les problèmes d'agrégation mais exclut les effets distributifs.
Problème du planificateur social. Le problème d'optimisation d'un planificateur bienveillant qui maximise le bien-être du ménage représentatif sous les contraintes de ressources de l'économie. Dans le modèle RBC, la solution du planificateur coïncide avec l'équilibre concurrentiel (par le premier théorème du bien-être), simplifiant l'analyse.
Équilibre concurrentiel (équivalence avec le problème du planificateur). Le résultat décentralisé où les ménages maximisent l'utilité et les entreprises maximisent les profits en prenant les prix comme donnés. Dans le modèle RBC de base sans externalités ni distorsions, l'équilibre concurrentiel est Pareto-efficient et réplique l'allocation du planificateur social. Cette équivalence permet aux modélisateurs de résoudre le problème plus simple du planificateur.
Choc technologique (choc de PTF). Une perturbation stochastique $z_t$ de la productivité totale des facteurs qui déplace la fonction de production. Dans le modèle RBC, les chocs technologiques suivant un processus AR(1) sont la seule source de fluctuations du cycle économique : $\ln z_t = \rho_z \ln z_{t-1} + \varepsilon_t$.
$$E_0 \sum_{t=0}^{\infty} \beta^t u(c_t, 1 - l_t)$$ (Eq. 14.1)

où $c_t$ est la consommation, $l_t$ est l'offre de travail, et \$1 - l_t$ est le loisir. Technologie : $Y_t = z_t K_t^\alpha l_t^{1-\alpha}$.

Les chocs technologiques suivent un processus AR(1) :

$$\ln z_t = \rho_z \ln z_{t-1} + \varepsilon_t, \quad \varepsilon_t \sim N(0, \sigma_\varepsilon^2)$$ (Eq. 14.2)

Accumulation du capital : $K_{t+1} = (1-\delta)K_t + I_t$. Contrainte de ressources : $c_t + I_t = Y_t$.

Équation de Bellman

$$V(K_t, z_t) = \max_{c_t, l_t} \left\{\ln c_t + \phi \ln(1-l_t) + \beta E_t[V(K_{t+1}, z_{t+1})]\right\}$$ (Eq. 14.4)

Conditions du premier ordre

Équation d'Euler (intertemporelle) :

$$\frac{1}{c_t} = \beta E_t\left[\frac{1}{c_{t+1}}(\alpha z_{t+1} K_{t+1}^{\alpha-1} l_{t+1}^{1-\alpha} + 1 - \delta)\right]$$ (Eq. 14.5)

Offre de travail intratemporelle :

$$\frac{\phi}{1 - l_t} = \frac{(1-\alpha)z_t K_t^\alpha l_t^{-\alpha}}{c_t}$$ (Eq. 14.6)

14.3 Calibration

Calibration. Une méthodologie de choix des paramètres du modèle utilisant des informations externes — moyennes de long terme des comptes nationaux, estimations microéconomiques et premiers moments des données — plutôt que l'estimation économétrique. Le modèle est ensuite évalué en comparant ses prédictions pour les moments non ciblés (seconds moments : volatilités, corrélations) aux données.

Les modèles RBC ont introduit la calibration : fixer les paramètres à l'aide d'informations externes (moyennes de long terme, études microéconomiques, comptes nationaux), puis vérifier si le modèle reproduit des caractéristiques du cycle économique qui n'étaient pas ciblées.

ParamètreValeurSource / Cible
$\beta$0.99Correspond à un taux d'intérêt réel annuel de 4 %
$\alpha$0.36Part du capital dans le revenu
$\delta$0.025Dépréciation annuelle de 10 %
$\rho_z$0.95Persistance du résidu de Solow
$\sigma_\varepsilon$0.007Volatilité des innovations du résidu de Solow

14.4 Log-linéarisation

Log-linéarisation. Une technique d'approximation qui exprime les équations non linéaires du modèle comme des fonctions linéaires des log-déviations par rapport à l'état stationnaire ($\hat{x}_t = \ln x_t - \ln x^*$). Le système linéarisé peut être résolu analytiquement ou par des méthodes matricielles standard, produisant des fonctions de politique et des réponses impulsionnelles.

Définissez $\hat{x}_t = \ln x_t - \ln x^*$ (log-déviation par rapport à l'état stationnaire). Développez chaque équation en série de Taylor, en conservant les termes du premier ordre.

$$\hat{y}_t = \hat{z}_t + \alpha \hat{k}_t + (1-\alpha)\hat{l}_t$$ (Eq. 14.8)
$$\hat{k}_{t+1} = (1-\delta)\hat{k}_t + \delta \hat{i}_t$$ (Eq. 14.9)
Fonction de réponse impulsionnelle. Le sentier dynamique de chaque variable du modèle suite à un choc unique. Dans le modèle RBC, une réponse impulsionnelle à un choc technologique retrace comment la production, la consommation, l'investissement et les heures travaillées s'écartent de l'état stationnaire dans le temps et finissent par y revenir.

14.5 Fonctions de réponse impulsionnelle

Un choc technologique positif ($\varepsilon_t > 0$) fait augmenter $z_t$. La production augmente immédiatement. La consommation augmente moins que la production (lissage). L'investissement augmente fortement (rendements temporairement élevés). Les heures travaillées dépendent de l'équilibre entre effets de substitution et de revenu — avec des chocs persistants, l'effet de richesse compense partiellement l'incitation salariale.

Interactif : Réponses impulsionnelles RBC

Ajustez la persistance des chocs technologiques ($\rho_z$) et observez comment la forme des réponses impulsionnelles change. Faible persistance : les chocs s’estompent vite. Forte persistance : effets quasi permanents.

Transitoire (0,00) Référence (0,95) Quasi permanent (0,99)
$\rho_z = 0.95$: Half-life ≈ 14 quarters. Shock is highly persistent — large wealth effect dampens hours response.

Figure 14.1. Réponses impulsionnelles à un choc technologique positif d'un écart-type. Quatre panneaux : production, consommation, investissement et heures travaillées. Déplacez le curseur pour voir comment la persistance façonne la dynamique. Survolez pour les valeurs exactes.

Exemple 14.3 — Calcul de l'état stationnaire

Calculez l'état stationnaire du modèle RBC de base avec $\alpha = 0.33$, $\beta = 0.99$, $\delta = 0.025$, $\phi = 2$ (poids du loisir), $z^* = 1$.

Étape 1 : À partir de l'équation d'Euler à l'état stationnaire ($c_{t+1} = c_t$) : \$1 = \beta(\alpha z^* K^{*\alpha-1} l^{*1-\alpha} + 1 - \delta)$. En résolvant : $\alpha K^{*\alpha-1} l^{*1-\alpha} = (1/\beta - 1 + \delta) = 1/0.99 - 1 + 0.025 = 0.0351$.

Étape 2 : Ratio capital-travail : $(K/l)^{\alpha-1} = 0.0351/0.33 = 0.1064$. Donc $K/l = 0.1064^{1/(0.33-1)} = 0.1064^{-1.493} = 28.6$.

Étape 3 : Ratio production-capital : $Y/K = (K/l)^{\alpha-1} = 0.1064$. Part de l'investissement : $I/Y = \delta(K/Y) = 0.025/0.1064 = 0.235$. Part de la consommation : $C/Y = 1 - I/Y = 0.765$.

Étape 4 : À partir de la CPO du travail : $\phi/(1-l^*) = (1-\alpha)(K^*/l^*)^\alpha / c^*$. Avec la cible $l^* = 1/3$ : vérifier la cohérence interne de la calibration.

Exemple 14.4 — Réponse impulsionnelle qualitative à un choc technologique

Tracez la réponse à un choc technologique positif d'un écart-type ($\varepsilon_0 = 0.007$) avec $\rho_z = 0.95$.

Impact (t=0) : $z_0$ augmente de 0,7 %. La production bondit immédiatement : une PTF plus élevée signifie plus de production avec les mêmes intrants. Le salaire augmente (PmL en hausse), et le rendement du capital augmente (PmK en hausse).

Consommation : Augmente moins que la production (~0,3 %). Les ménages tournés vers l'avenir lissent la consommation face au choc persistant. Ils épargnent une grande partie du gain inattendu.

Investissement : Augmente fortement (~2,5 %) car le rendement du capital est temporairement élevé et les ménages canalisent l'épargne vers l'accumulation du capital.

Heures travaillées : La réponse dépend de la persistance. L'effet de substitution (salaire plus élevé $\to$ travailler plus) pousse les heures à la hausse. L'effet de richesse (plus riche $\to$ consommer plus de loisir) pousse les heures à la baisse. Avec $\rho_z = 0.95$, l'effet de richesse compense partiellement, produisant une faible réponse positive des heures (~0,2 %).

Dynamique (t=1,...,40) : Toutes les variables convergent vers l'état stationnaire au taux $\rho_z^t$. Le capital s'accumule lentement (prédéterminé), maintenant la production élevée même après la baisse de $z_t$.

Moments du cycle économique. Statistiques synthétiques des fluctuations cycliques : écarts-types des variables clés (production, consommation, investissement, heures), volatilités relatives ($\sigma_c/\sigma_y$, $\sigma_i/\sigma_y$), corrélations croisées ($\text{corr}(c,y)$) et autocorrélations. Le modèle RBC est évalué en comparant les moments générés par le modèle à ces moments observés.
Énigme de Shimer. L'observation (Shimer, 2005) que le modèle standard de recherche et d'appariement du marché du travail génère une volatilité du chômage bien trop faible par rapport aux données. Avec la négociation de Nash, les salaires absorbent l'essentiel du choc de productivité, laissant peu de place aux fluctuations de l'emploi. C'est l'analogue sur le marché du travail du problème de volatilité des heures du modèle RBC.

14.6 Prédictions du modèle RBC vs. données

Succès

CaractéristiqueDonnées américainesModèle RBC
$\sigma_c/\sigma_y$≈ 0.5✓ ~0.5
$\sigma_i/\sigma_y$≈ 3.0✓ ~3.0
Persistance de la productionAutocorr. ~0,85✓ De $\rho_z$
C et I procycliques$\rho(c,y) > 0$

Échecs

CaractéristiqueDonnées américainesModèle RBC
Volatilité des heures$\sigma_h/\sigma_y \approx 0.8$✗ ~0.3
Non-neutralité monétaireLa monnaie affecte le PIB réel✗ Neutre
RécessionsNombreuses causes non technologiques✗ Nécessite des chocs technologiques négatifs

Interactif : Explorateur de calibration

Ajustez les paramètres structurels du modèle et observez l’évolution des moments du cycle économique simulé. Comparez aux données américaines — pouvez-vous trouver un calibrage qui correspond à tous les moments ?

0.200.360.50
0.9500.9900.999
0.0100.0250.050
0.500.950.99
0.0020.0070.015
Moment Données américaines Modèle Correspondance ?
$\sigma_y$ (%) 1.72 1.72
$\sigma_c / \sigma_y$ 0.50 0.50
$\sigma_i / \sigma_y$ 3.00 3.00
$\sigma_h / \sigma_y$ 0.80 0.31
$\text{corr}(c, y)$ 0.88 0.88
$\text{autocorr}(y)$ 0.85 0.85

Figure 14.2. Explorateur de calibration. Ajustez les paramètres et observez la mise à jour des moments du modèle. Coche verte = dans les 20 % de la cible. Croix rouge = au-delà de 20 %. Le ratio de volatilité des heures ($\sigma_h/\sigma_y$) est le moment le plus difficile à reproduire — le modèle RBC de base le sous-estime systématiquement.

14.7 Le filtre HP

Filtre de Hodrick-Prescott. Décompose une série temporelle $y_t$ en tendance $\tau_t$ et cycle $c_t = y_t - \tau_t$ :
$$\min_{\{\tau_t\}} \sum_{t=1}^T (y_t - \tau_t)^2 + \lambda \sum_{t=2}^{T-1} [(\tau_{t+1} - \tau_t) - (\tau_t - \tau_{t-1})]^2$$ (Eq. 14.10)

Le paramètre de lissage $\lambda$ contrôle l'arbitrage : un $\lambda$ plus élevé signifie une tendance plus lisse. Standard : $\lambda = 1600$ pour les données trimestrielles.

Interactif : Visualiseur du filtre HP

Une série de PIB simulée est décomposée en tendance et cycle par le filtre HP. Déplacez $\lambda$ : un $\lambda$ faible laisse la tendance suivre chaque oscillation, un $\lambda$ élevé impose une tendance lisse.

$\lambda = 1$ (tendance suit les données) $\lambda = 1600$ (standard) $\lambda = 100000$ (tendance linéaire)
$\lambda = 1600$ (standard for quarterly data). Cycle std dev: 1.72%

Figure 14.3. Filtre HP appliqué au log du PIB simulé. Panneau supérieur : données (bleu) et tendance (rouge). Panneau inférieur : composante cyclique (vert). $\lambda = 1600$ standard pour les données trimestrielles. Déplacez le curseur pour comprendre pourquoi le choix de $\lambda$ est important.

Exemple 14.5 — Moments du modèle vs. données américaines

Comparez le modèle RBC de référence ($\alpha = 0.36$, $\beta = 0.99$, $\delta = 0.025$, $\rho_z = 0.95$, $\sigma_\varepsilon = 0.007$) aux données trimestrielles américaines (1947–2019, filtrées par HP avec $\lambda = 1600$).

MomentDonnées américainesModèle RBCCorrespondance ?
$\sigma_y$ (%)1.721.72Oui (ciblé)
$\sigma_c/\sigma_y$0.500.52Yes
$\sigma_i/\sigma_y$3.002.84Yes
$\sigma_h/\sigma_y$0.800.31No
$\text{corr}(c,y)$0.880.94Approx.
$\text{autocorr}(y)$0.850.86Yes

Succès clé : Le lissage de la consommation ($\sigma_c/\sigma_y \approx 0.5$) et la volatilité de l'investissement ($\sigma_i/\sigma_y \approx 3$) émergent naturellement de l'épargne optimale.

Échec clé : La volatilité des heures est beaucoup trop faible (\$1.31$ contre \$1.80$). Le modèle a besoin soit de travail indivisible (Hansen, 1985), soit de frictions sur le marché du travail pour correspondre aux données.

La perspective historique

La critique de Lucas (1976) : pourquoi elle a détruit les modèles keynésiens à grande échelle.

Dans les années 1960 et au début des années 1970, les banques centrales et les ministères des finances s'appuyaient sur des modèles économétriques à grande échelle — certains comportant des centaines d'équations — pour prévoir l'économie et évaluer les politiques. Le modèle FRB/MIT/Penn de la Réserve fédérale, le modèle Brookings et des systèmes similaires estimaient les relations comportementales (la propension marginale à consommer, la pente de la courbe de Phillips, la sensibilité de l'investissement aux taux d'intérêt) à partir de décennies de données historiques, puis simulaient des scénarios « et si » en modifiant les variables de politique.

Ces modèles semblaient offrir un arbitrage stable entre inflation et chômage. La courbe de Phillips suggérait que la Fed pouvait « acheter » un point de pourcentage de chômage en moins en acceptant 1 à 2 points de pourcentage d'inflation supplémentaire. Les décideurs des administrations Johnson et Nixon ont exploité cet arbitrage.

La critique : Lucas a montré que la pente de la courbe de Phillips n'était pas une constante structurelle mais une fonction du régime monétaire. Sous un régime maintenant une inflation basse, les anticipations d'inflation des travailleurs étaient ancrées, et une inflation surprise pouvait temporairement stimuler l'emploi. Mais lorsque la Fed a systématiquement poursuivi une politique inflationniste, les travailleurs ont ajusté leurs anticipations. La courbe de Phillips s'est déplacée vers le haut — l'économie a obtenu une inflation plus élevée sans gain d'emploi. C'est exactement ce qui s'est passé pendant la stagflation des années 1970.

L'héritage : L'article de Lucas a réorienté toute la macroéconomie vers des modèles construits sur des primitives structurelles — préférences, technologie et concepts d'équilibre invariants à la politique. Le modèle RBC a été la première mise en œuvre complète de cette vision. Chaque modèle DSGE utilisé par les banques centrales aujourd'hui descend de la révolution méthodologique déclenchée par Lucas.

Fil conducteur : La République de Kaelani

Analyse RBC du choc sur les matières premières de Kaelani

Une baisse de 20 % des prix du cuivre (40 % des exportations, 20 % du PIB) est modélisée comme un choc technologique négatif équivalent à une baisse de 1,6 % de la productivité équivalente au PIB.

Production : Baisse d'environ 1,6 %, récupération partielle à mesure que les ressources se réallouent. Consommation : Baisse moindre (lissage). Investissement dans le cuivre : Chute brutale. Heures : Dans le secteur du cuivre, chute brutale ; d'autres secteurs peuvent absorber certains travailleurs.

Le modèle RBC capture la dynamique de la production et de la consommation, mais manque la dynamique du chômage — les mineurs de cuivre licenciés ne trouvent pas instantanément un emploi dans d'autres secteurs.

Résumé

Équations clés

LibelléÉquationDescription
Éq. 14.1$E_0 \sum \beta^t u(c_t, 1-l_t)$Préférences des ménages
Éq. 14.2$\ln z_t = \rho_z \ln z_{t-1} + \varepsilon_t$Processus de choc technologique
Éq. 14.4Équation de BellmanFonction de valeur
Éq. 14.5Équation d’EulerLissage de la consommation
Éq. 14.6$MRS_{\text{loisir},\text{cons}} = MPL$Condition intratemporelle du travail
Éq. 14.8–14.9Système log-linéariséSolution approchée
Éq. 14.10Filtre HPDécomposition tendance-cycle

Pratique

  1. Écrivez le problème du planificateur social pour le modèle RBC de base avec $u(c, l) = \ln c + 2\ln(1-l)$ et $Y = zK^{0.36}l^{0.64}$. Dérivez l'équation d'Euler et la condition intratemporelle du travail.
  2. En utilisant le tableau de calibration, calculez les valeurs à l'état stationnaire de $K/Y$, $I/Y$ et $C/Y$.
  3. Log-linéarisez la fonction de production $Y = zK^\alpha l^{1-\alpha}$ autour de l'état stationnaire. Vérifiez l'Éq. 14.8.

Application

  1. Identifiez trois récessions historiques et évaluez si un « choc technologique négatif » est plausible pour chacune.
  2. Expliquez la critique selon laquelle la PTF mesurée (le résidu de Solow) peut refléter des chocs de demande, et non de véritables changements technologiques.
  3. Comparez les prédictions du modèle RBC sur le marché du travail avec les marchés du travail réels. Quelle caractéristique ajouteriez-vous ?
  4. Que se passe-t-il si le $\lambda$ du filtre HP est fixé trop haut ou trop bas ? Pourquoi est-ce important pour l'évaluation du modèle ?

Défi

  1. Résolvez analytiquement le modèle RBC de base sous $\delta = 1$. Montrez que les fonctions de politique sont log-linéaires.
  2. Expliquez l'énigme de Shimer : pourquoi le modèle de Mortensen-Pissarides génère-t-il trop peu de volatilité du chômage ?
  3. Comparez le modèle RBC et IS-LM sur : (a) la source des cycles, (b) le rôle de la politique monétaire, (c) les implications de politique.