第8章中级宏观经济学

引言

第5章介绍了国民账户和经济周期。本章构建中级宏观经济学的核心模型:用于分析短期波动的IS-LM模型和用于理解长期经济表现的索洛增长模型。

这些模型占据不同的时间跨度。IS-LM探问:在现有生产能力下,需求或货币政策的冲击如何在短期影响产出和利率?索洛探问:什么决定了一个国家的长期生活水平,为什么有些国家富有而有些贫穷?

学完本章后,你将能够:
  1. 推导IS和LM曲线并求解短期均衡
  2. 在IS-LM框架中分析财政和货币政策
  3. 利用AD-AS模型纳入价格水平
  4. 建立并求解索洛增长模型的稳态
  5. 计算黄金规则储蓄率
  6. 进行增长核算

8.1 凯恩斯交叉

凯恩斯交叉是最简单的短期产出决定模型。它源于凯恩斯的一个强有力的思想:在短期,总需求决定产出。如果人们想花更多钱,企业就增加生产以满足需求。如果人们想减少支出,企业就削减生产。价格被视为固定——它们仅在较长期内调整。(这一价格粘性假设将在第15章以微观基础形式化。)

模型从支出恒等式 $Y = C + I + G + NX$ 出发,使计划支出成为收入的函数。

自主消费。 消费中不依赖当前收入的部分 $C_0$。它反映基本消费需求和消费者信心。
边际消费倾向(MPC)。 每增加一美元可支配收入中用于消费的比例:$c = \Delta C / \Delta(Y - T)$,其中 \$1 < c < 1$。
边际储蓄倾向(MPS)。 每增加一美元可支配收入中储蓄的比例:\$1 - c$。由于收入要么被消费要么被储蓄,MPC + MPS = 1。
消费函数。 $C = C_0 + c(Y - T)$,其中 $C_0$ 是自主消费,$c$ 是边际消费倾向(\$1 < c < 1$),$T$ 是净税收。
$$C = C_0 + c(Y - T)$$ (Eq. 8.1)

如果 $c = 0.8$,则可支配收入每增加一美元,家庭消费80美分,储蓄20美分。边际储蓄倾向为 \$1 - c = 0.2$。

计划支出。 $PE = C_0 + c(Y - T) + I + G$,其中 $I$ 和 $G$ 为外生变量。
$$PE = C_0 + c(Y - T) + I + G$$ (Eq. 8.2)

均衡条件:实际产出等于计划支出:$Y = PE$。求解:

$$Y^* = \frac{1}{1 - c}(C_0 - cT + I + G)$$ (Eq. 8.3)
凯恩斯乘数。 因子 $\frac{1}{1-c}$,它将自主支出的变化通过支出与收入之间的反馈循环放大为更大的均衡产出变化。

项 $\frac{1}{1-c}$ 是凯恩斯乘数。政府支出增加\$1,均衡产出增加 $\frac{1}{1-c}$。

为什么乘数大于1?因为存在反馈循环:政府多花\$1 → GDP增加\$1 → 这成为收入,其中 $c$ 被消费 → GDP再增加 $c$ → 如此循环。总计:\$1 + c + c^2 + c^3 + \ldots = \frac{1}{1-c}$。

税收乘数。 每单位税收变化引起的均衡产出变化:$-c/(1-c)$。它的绝对值小于支出乘数,因为减税首先转化为收入,而其中只有比例 $c$ 被消费。
平衡预算乘数。 当政府支出和税收增加相同金额($\Delta G = \Delta T$)时,产出恰好增加 $\Delta G$。平衡预算乘数为 1,与 MPC 无关。

税收乘数。减税 $\Delta T$ 的乘数较小:$-c/(1-c)$。当 $c = 0.8$ 时,税收乘数为 $-4$,而支出乘数为 \$1$。平衡预算乘数为1

0.100.95
0300
0300
Equilibrium: Y* = 1700 | Multiplier = 4.00 | Tax multiplier = −3.00

图 8.1.凯恩斯交叉。均衡出现在计划支出线与45度线的交点。拖动滑块查看乘数如何放大 $G$、$T$ 和 $c$ 的变化。

8.2 IS曲线

凯恩斯交叉将投资视为固定。现在让投资取决于利率:$I = I_0 - dr$,其中 $d > 0$ 衡量投资对实际利率 $r$ 的敏感性。较高的利率提高借贷成本,减少投资。

代入均衡条件:

$$Y = \frac{1}{1-c}(C_0 - cT + I_0 - dr + G)$$ (Eq. 8.4)
IS曲线。 商品市场均衡时(计划支出 = 产出)$(Y, r)$ 组合的轨迹。它向下倾斜:较高的利率减少投资,降低均衡产出。

这给出了 $r$ 和 $Y$ 之间的负向关系:较高的利率减少投资,通过乘数降低产出。这就是IS曲线——之所以如此命名,是因为在均衡时投资等于储蓄。

$$\text{IS}: \quad Y = \frac{1}{1-c}(C_0 - cT + I_0 + G) - \frac{d}{1-c}r$$ (Eq. 8.5)

IS的移动因素:$G$ 增加或 $T$ 减少:IS右移(财政扩张)。消费者信心增加($C_0$):IS右移。投资信心下降($I_0$):IS左移。

8.3 LM曲线

流动性偏好(货币需求)。 实际货币余额的需求,取决于收入 $Y$(交易动机:收入越高,交易越多)和利率 $r$(持有货币而非债券的机会成本):$L(r, Y) = eY - fr$。
LM曲线。 货币市场均衡时(实际货币供给 = 实际货币需求)$(Y, r)$ 组合的轨迹。它向上倾斜:较高的收入增加货币需求,需要更高的利率来维持均衡。

LM曲线描述货币市场的均衡。货币需求取决于收入(交易动机)和利率(机会成本):

$$L(r, Y) = eY - fr$$ (Eq. 8.6)

货币市场均衡:实际货币供给等于实际货币需求:

$$\frac{M}{P} = eY - fr$$ (Eq. 8.7)

求解 $r$:

$$\text{LM}: \quad r = \frac{e}{f}Y - \frac{1}{f}\frac{M}{P}$$ (Eq. 8.8)

LM曲线向上倾斜:较高的收入增加货币需求,在货币供给固定的情况下,利率必须上升以恢复均衡。

LM的移动因素:$M/P$ 增加使LM右移(每个 $Y$ 对应更低的 $r$)。$M/P$ 减少使LM左移。

8.4 IS-LM均衡

商品市场和货币市场同时达到均衡的点在IS和LM的交点。

例 8.1 — IS-LM均衡

已知:$C = 200 + 0.75(Y-T)$,$T = 100$,$G = 100$,$I = 200 - 25r$,$M/P = 1000$,$L = Y - 100r$。

IS:$Y = 1700 - 100r$   |   LM:$r = (Y - 1000)/100$

求解:$Y^* = 1350$,$r^* = 3.5\%$

0400
0400
4002000
50400
Equilibrium: Y* = 1350 | r* = 3.50% | Investment = 112.5 | Crowding out = 0

图 8.4.IS-LM均衡。IS曲线(商品市场)向下倾斜;LM曲线(货币市场)向上倾斜。拖动滑块移动曲线,观察均衡产出和利率如何变化。虚线曲线显示基准位置以供比较。

8.5 IS-LM中的财政与货币政策

财政扩张

挤出效应。 财政扩张导致的私人投资减少:政府支出增加提高了产出,增加了货币需求,推高利率,减少了对利率敏感的私人投资。挤出效应使财政乘数低于其凯恩斯交叉模型中的值。

$G$ 增加使IS右移。新均衡具有更高的 $Y$ 和更高的 $r$。

例 8.2 — 财政扩张

$G$ 从100上升到200($\Delta G = 100$)。新IS:$Y = 2100 - 100r$。

新均衡:$Y^* = 1550$,$r^* = 5.5\%$。产出增加了200,而非400。

挤出效应:$Y$ 升高 → 货币需求增加 → $r$ 升高 → 投资下降50。

货币扩张

$M/P$ 增加使LM右移。新均衡:更高的 $Y$,更低的 $r$。

例 8.3 — 货币扩张

$M/P$ 从1000上升到1200。新均衡:$Y^* = 1450$,$r^* = 2.5\%$。

货币增加 → 买入债券 → 利率下降 → 投资增加 → 产出通过乘数效应增加。

政策$\Delta Y$$\Delta r$对投资的影响
财政($\Delta G = 100$)+200+2.0个百分点被挤出(↓50)
货币($\Delta M/P = 200$)+100−1.0个百分点受到刺激(↑25)
流动性陷阱。 利率处于或接近零时货币政策失效的情况。增加货币供给不能进一步降低利率(LM 曲线在 $r = 0$ 处水平),因此货币扩张无法刺激投资。财政政策成为唯一有效的工具。
0(无冲击)300(大冲击)
Fiscal: ΔY = 200, Δr = +2.00 pp, ΔI = −50  |  Monetary: ΔY = 100, Δr = −1.00 pp, ΔI = +25
财政扩张 (ΔG)
货币扩张 (ΔM/P)

图 8.5.并排比较。财政扩张(左)使IS右移——产出和利率都上升,挤出投资。货币扩张(右)使LM右移——产出上升而利率下降,刺激投资。

8.6 AD-AS模型

IS-LM将价格水平 $P$ 视为固定。AD-AS模型放松了这一假设。

从IS-LM到AD

总需求(AD)。 价格水平与总需求产出之间的关系,由 IS-LM 推导。AD 向下倾斜:较高的价格水平减少实际货币余额($M/P$),使 LM 左移,提高利率,减少产出。

AD曲线由IS-LM推导而来,通过变动 $P$ 并追踪均衡产出。较高的 $P$ 减少实际货币余额 $M/P$,使LM左移,推高 $r$,减少投资,降低产出。AD在 $(Y, P)$ 空间中向下倾斜。

三个相互加强的渠道:(1) 利率效应(凯恩斯),(2) 财富效应(庇古),(3) 汇率效应(蒙代尔-弗莱明)。

总供给

短期总供给(SRAS)。 短期内价格水平与供给产出之间的上升关系:$Y = Y_n + \alpha(P - P^e)$。当实际价格超过预期价格时,企业暂时扩大生产,产出超过潜在水平。
长期总供给(LRAS)。 在潜在产出 $Y_n$ 处的一条垂直线。长期内,价格预期调整至等于实际价格($P^e = P$),因此无论价格水平如何,产出都回到潜在水平。
$$Y = Y_n + \alpha(P - P^e)$$ (Eq. 8.9)

SRAS向上倾斜:当实际价格超过预期时,企业扩大产出。LRAS在潜在产出 $Y_n$ 处垂直——在长期,预期调整使得 $P = P^e$。

需求冲击与供给冲击

需求冲击:AD右移 → 短期:$Y$ 和 $P$ 上升。长期:SRAS左移,$Y$ 回到 $Y_n$,但 $P$ 更高。

滞胀。 产出停滞(或下降)与价格上涨同时发生的现象。滞胀由不利的供给冲击引起,供给冲击使 SRAS 左移,造成痛苦的政策困境:扩张性政策恢复产出但加剧通胀;紧缩性政策降低通胀但加深衰退。

供给冲击:SRAS左移 → $Y$ 下降且 $P$ 上升(滞胀)。央行面临两难:迁就(恢复 $Y$ 但进一步推高 $P$)还是坚持(降低 $P$ 但加深衰退)。

例 8.4 — 供给冲击与滞胀

石油价格冲击使SRAS左移。初始时经济处于 $Y = Y_n = 1000$,$P = 100$。

冲击后,新的短期均衡:$Y = 900$,$P = 115$。产出低于潜在水平而价格上升——这就是滞胀。

政策两难:

紧缩性扩张性
不利(成本↑)有利(成本↓)
Equilibrium: Y = 1000 | P = 100 | Condition: At potential

图 8.6.AD-AS模型。拖动滑块施加需求冲击(移动AD)和供给冲击(移动SRAS)。观察价格水平、产出和经济状况的更新。LRAS标示潜在产出。

8.7 索洛增长模型

索洛增长模型。 一个长期经济增长模型,其中产出取决于资本、劳动和技术。资本通过储蓄积累并随时间折旧。该模型预测收敛到一个稳态,在稳态中每有效劳动产出恒定,长期增长完全由技术进步驱动。

我们现在从短期转向长期。索洛模型解释了为什么有些国家更富有以及什么驱动了持续的经济增长。

模型设定

生产:$Y = AK^\alpha L^{1-\alpha}$(柯布-道格拉斯,规模报酬不变)。用每有效工人的变量表示($k = K/(AL)$,$y = Y/(AL)$):

$$y = k^\alpha$$ (Eq. 8.10)

资本积累:

$$\dot{k} = sk^\alpha - (n + g + \delta)k$$ (Eq. 8.11)

稳态

稳态。 索洛模型的长期均衡,其中每有效劳动资本 $k$ 不变($\dot{k} = 0$)。在稳态中,投资恰好替代折旧和稀释:$sf(k^*) = (n + g + \delta)k^*$。每工人产出以速率 $g$(技术进步)增长。

在稳态,$\dot{k} = 0$:

$$k^* = \left(\frac{s}{n + g + \delta}\right)^{1/(1-\alpha)}$$ (Eq. 8.13)
$$y^* = \left(\frac{s}{n + g + \delta}\right)^{\alpha/(1-\alpha)}$$ (Eq. 8.14)

关键含义:(1) 更高的储蓄率提高稳态 $k^*$ 和 $y^*$——但不影响长期增长率。(2) 每个工人产出的长期增长完全由 $g$(技术进步)驱动。(3) 低于稳态的国家增长更快(收敛)。

黄金规则

黄金规则储蓄率。 使稳态每有效劳动消费最大化的储蓄率 $s_g$。在黄金律水平,资本的边际产品等于盈亏平衡投资率:$f'(k_g) = n + g + \delta$。对于柯布-道格拉斯函数,$s_g = \alpha$。
动态无效率。 储蓄率超过黄金律水平($s > s_g$)的经济是动态无效率的:它可以通过减少储蓄来增加每个时期(现在和未来)的消费。资本过度积累意味着资本回报率低于增长率。
$$f'(k_g) = n + g + \delta$$ (Eq. 8.15)

对于柯布-道格拉斯:$s_g = \alpha$。如果经济储蓄率超过 $\alpha$,则为动态无效率

例 8.5 — 索洛稳态

参数:$\alpha = 1/3$,$s = 0.24$,$n = 0.02$,$g = 0.02$,$\delta = 0.05$。

盈亏平衡率:$n + g + \delta = 0.09$。

$k^* = \left(\frac{s}{n+g+\delta}\right)^{1/(1-\alpha)} = \left(\frac{0.24}{0.09}\right)^{3/2} = (2.667)^{1.5} = 4.35$

$y^* = (k^*)^{1/3} = (4.35)^{1/3} = 1.633$

$c^* = (1-s)y^* = 0.76 \times 1.633 = 1.241$

在稳态下,每个工人的产出以 $g = 2\%$ 的速率每年增长。

例 8.6 — 黄金规则储蓄率

使用例8.5的参数,黄金规则储蓄率为 $s_g = \alpha = 1/3 \approx 0.333$。

黄金规则资本:$k_g = \left(\frac{0.333}{0.09}\right)^{1.5} = (3.704)^{1.5} = 7.13$

黄金规则产出:$y_g = (7.13)^{1/3} = 1.925$

黄金规则消费:$c_g = y_g - (n+g+\delta)k_g = 1.925 - 0.642 = 1.283$

由于经济储蓄率 $s = 0.24 < s_g = 0.333$,它低于黄金规则。提高储蓄率会增加长期消费,但需要短期牺牲。该经济不是动态无效率的。

0.050.60
0%6%
2%12%
Steady state: k* = 3.31 | y* = 1.49 | c* = 1.19 | Golden rule s = 0.333

图 8.7.索洛图。凹曲线是投资 $sf(k)$;直线是盈亏平衡投资 $(n+g+\delta)k$。稳态出现在它们的交点。黄金规则点(消费最大化处)作为参考显示。拖动滑块查看参数如何影响稳态。

收敛

收敛(条件收敛)。 预测距自身稳态较远的国家增长更快。条件收敛并不预测贫穷国家会赶上富国(绝对收敛),只预测每个国家趋向由其储蓄率、人口增长和技术决定的自身稳态。

条件收敛:离稳态越远的国家增长越快。机制:当 $k < k^*$ 时,资本边际产出高,因此投资产生大量产出收益。随着 $k$ 趋近 $k^*$,边际产出下降,增长放缓。

非常贫穷 (0.1)处于稳态资本过剩 (10)
Convergence: Starting at k₀ = 0.50 → k* = 3.31 | Periods to 90% convergence: ~28

图 8.8.索洛收敛。轨迹显示每有效工人资本随时间趋近稳态。拖动初始 $k_0$ 滑块查看起始点如何影响收敛速度。离稳态越远的国家初始增长越快。

增长核算

增长核算。 一种将产出增长分解为资本积累、劳动增长和残差(TFP)贡献的方法。它利用生产函数将观察到的增长归因于可测量的投入,其余部分归因于技术进步。
全要素生产率(TFP)。 产出中不能由可测量投入(资本和劳动)解释的部分。TFP 反映技术、制度质量、人力资本以及所有使投入更具生产力的其他因素。
索洛残差。 TFP 增长的经验测量,计算为产出增长与投入增长加权和之差:$\Delta A/A = \Delta Y/Y - \alpha \Delta K/K - (1-\alpha) \Delta L/L$。被称为“我们无知的度量”,因为它捕获了所有不能归因于要素积累的因素。
$$\frac{\Delta Y}{Y} = \frac{\Delta A}{A} + \alpha \frac{\Delta K}{K} + (1-\alpha)\frac{\Delta L}{L}$$ (Eq. 8.16)

残差 $\Delta A / A$——全要素生产率(TFP)增长——是索洛残差。它衡量"我们不知道的部分",但在发达经济体中占增长的大部分。

0%15%
−2%5%
−2%5%
GDP growth: 4.0% = Capital (1.8%) + Labor (0.7%) + TFP (1.5%)

图 8.9.增长核算。堆叠柱状图显示GDP增长如何分解为资本积累、劳动增长和TFP(索洛残差)的贡献。拖动滑块探索不同的增长情景。资本份额 $\alpha = 0.3$。

线索示例:凯拉尼共和国

凯拉尼的IS-LM

凯拉尼面临衰退。已知:$C = 1 + 0.8(Y - T)$,$T = 2$,$G = 2.5$(十亿凯拉尼元),$I = 1.5 - 10r$,$M/P = 4$,$L = 0.5Y - 20r$。

IS:$Y = 17 - 50r$   |   LM:$r = 0.025Y - 0.2$

均衡:$Y^* = 12$,$r^* = 10\%$。

财政扩张 $\Delta G = 0.5$B 使IS右移:新 $Y^* = 13.1$,$r^* = 12.8\%$。产出增加1.1B,但挤出效应显著。

凯拉尼的索洛模型

凯拉尼储蓄GDP的15%($s_K = 0.15$);邻国塔拉尼储蓄25%($s_T = 0.25$)。两国均:$\alpha = 1/3$,$n = 0.02$,$g = 0.01$,$\delta = 0.05$。

$y^*_K / y^*_T = (0.15/0.25)^{0.5} = 0.775$。索洛模型预测凯拉尼应为塔拉尼收入的77.5%——但实际差距为2倍。剩余差距必须反映TFP($A$)、人力资本或制度的差异。

历史视角

1936年,凯恩斯在大萧条期间发表了《通论》。IS-LM模型由希克斯于1937年形式化,是凯恩斯关于总需求可能持续不足这一论点的数学提炼。它主导了数十年的宏观经济政策分析,至今仍是有用的初步近似。

总结

关键公式

标签公式描述
公式 8.1$C = C_0 + c(Y-T)$消费函数
公式 8.2$PE = C_0 + c(Y-T) + I + G$计划支出
公式 8.3$Y^* = \frac{1}{1-c}(C_0 - cT + I + G)$凯恩斯交叉均衡
公式 8.4–8.5IS curve商品市场均衡
公式 8.6–8.8LM curve货币市场均衡
公式 8.9$Y = Y^* + \alpha(P - P^e)$短期总供给
公式 8.10$y = k^\alpha$每有效工人产出
公式 8.11$\dot{k} = sk^\alpha - (n+g+\delta)k$索洛资本积累
公式 8.12–8.14稳态 $k^*$ 和 $y^*$索洛稳态
公式 8.15$f'(k_g) = n+g+\delta$黄金规则
公式 8.16Growth accounting decompositionTFP残差

练习题

基础练习

  1. 已知 $C = 100 + 0.8(Y-T)$,$T = 50$,$I = 150 - 10r$,$G = 100$,$M/P = 500$,$L = 0.5Y - 50r$。(a) 推导IS和LM。(b) 求解 $Y^*$ 和 $r^*$。
  2. 在练习1中,政府将 $G$ 增加50。(a) 求新的 $Y^*$ 和 $r^*$。(b) 投资被挤出了多少?(c) 有效乘数($\Delta Y/\Delta G$)是多少?
  3. 在练习1中,央行将 $M/P$ 增加100。求新的 $Y^*$ 和 $r^*$。与财政扩张进行比较。
  4. 索洛模型:$\alpha = 0.4$,$s = 0.3$,$n = 0.01$,$g = 0.02$,$\delta = 0.04$。求 $k^*$ 和 $y^*$。
  5. 在练习4中,求黄金规则储蓄率。经济是在黄金规则之上还是之下?
  6. 某经济体去年增长了5%。资本增长3%,劳动增长2%,$\alpha = 0.35$。TFP增长是多少?

应用练习

  1. 在2008年金融危机期间,美联储将利率降至接近零,但经济仍然低迷。用IS-LM解释"流动性陷阱"——当LM曲线近乎水平(或利率降至零)时会发生什么?
  2. 日本的储蓄率远高于美国,但自1990年以来日本的GDP增长率较慢。这是否与索洛模型矛盾?用稳态、收敛和TFP进行解释。
  3. 两个国家具有相同的 $s$、$n$ 和 $\delta$,但TFP水平不同($A_1 = 2$,$A_2 = 1$)。国家1在稳态下富裕多少?索洛模型是否预测这一差距会缩小?

挑战题

  1. 推导开放经济的IS-LM均衡,其中 $NX = NX_0 - mY + \theta e$,$e$ 为汇率。开放经济与封闭经济相比,财政政策如何变化?
  2. 用代数方法证明,在柯布-道格拉斯生产函数的索洛模型中,黄金规则储蓄率为 $s_g = \alpha$。然后证明储蓄率超过 $\alpha$ 的国家是动态无效率的。
  3. "索洛残差"(TFP增长)被称为"我们无知的衡量"。讨论TFP残差中包含的三个具体因素,以及如何将它们与真正的技术进步分离开来。