第6章市场结构与博弈论

引言

第5章推导了竞争性企业的供给曲线:在 $P = MC$ 处生产。但这一结果假设企业是价格接受者,相对于市场而言太小,无法影响价格。许多现实市场违反了这一假设。市场上只有一个卖方时,这个垄断者自行定价。市场上只有少数几家大企业时,这些寡头必须考虑竞争对手的反应。本章勾勒市场结构的连续谱,并引入博弈论作为描述策略互动的语言。

学完本章后,应能够:
  1. 描述长期竞争均衡的特征并解释零利润条件
  2. 求解垄断者的定价问题并计算无谓损失
  3. 分析一级、二级和三级价格歧视
  4. 求解古诺、伯特兰和施塔克尔伯格寡头垄断模型
  5. 在标准型博弈中找出纳什均衡
  6. 将囚徒困境应用于经济学场景

前置知识:第5章的成本曲线、利润最大化与拉格朗日乘数法。

6.1 完全竞争:长期均衡

在第5章中,我们证明了竞争性企业在 $P = MC$ 处实现利润最大化。在长期中,自由进入和退出导致进一步的结果。

长期竞争均衡。 在长期,当现有企业获得正经济利润、从而吸引新企业进入时发生进入,当企业获得负利润时发生退出。进入使市场供给曲线右移,推动价格下降,退出使供给曲线左移,推动价格上升。这一过程持续到:
$$P = MC = AC_{min} \quad \text{且} \quad \Pi = 0$$ (式 6.1)
经济利润与会计利润。 经济利润扣除所有成本,包括所有者资本和时间的机会成本。会计利润只扣除显性成本,也就是货币成本。在长期竞争均衡中,经济利润为零,但会计利润为正。

经济利润为零并不意味着企业遭受损失。这意味着它们获得了正常利润,即恰好覆盖所有成本,包括资本的机会成本。会计利润仍然为正。

直觉模式

这说明了什么: 零经济利润是正常利润,不是亏损。所有者赚到的,恰好等于他的资金和精力在次优用途上本可以赚到的,也就是继续经营的机会成本。

为什么这很重要: "零利润"听起来像要破产,实际意思却是"别处也找不到更好的机会"。自由进入与退出是这里的动力:只要一家企业赚得比它的所有者在别处能赚的更多,这段差距就是把竞争者拉进来的信号。

有什么变化: 如果街角面包店赚到的钱超过它的所有者做次优选择所能赚到的,就会有人在同一条街上开出一家竞争者。进入会一直持续,直到多出来的利润被竞争掉,这正是长期均衡 $P = MC = AC_{min}$。

在完整模式下,方程6.1形式化地陈述了零利润条件。

$AC_{min}$ 背后的成本曲线,以及自由进入为什么会把价格压到平均成本曲线的最低点,见第5章 §5.6(成本曲线)

"竞争是一种静止状态"这幅图景本身就有争议。与之对立的看法是:竞争是一个发现的过程,而不是一个终点状态。见奥地利学派传统(经济思想史卷第 6 章)以及哈耶克的《竞争的含义》。

6.2 垄断

垄断。 只有一个卖方的市场。垄断者面对整个市场需求曲线,选择产量以最大化利润,选择价格与之等价。
$$\max_Q \; \Pi = P(Q) \cdot Q - TC(Q)$$ (式 6.2)

其中 $P(Q)$ 是反需求函数,它给出垄断者要销售 $Q$ 单位必须设定的价格。竞争企业视价格为既定,垄断者则认识到增加销量需要降低价格。

直觉模式

这说明了什么: 垄断者通过平衡两种力量来决定生产多少:生产更多意味着额外销售带来更多收入,但也意味着必须降低每一单位的价格。利润是总收入减去总成本,垄断者选择利润差额最大的产量。

为什么这很重要: 与简单地接受市场价格并决定产量的竞争性企业不同,垄断者通过产量决策来控制价格。企业面对的是整条需求曲线而非水平价格线,仅这一点差异就产生了所有垄断理论:产量受限、价格更高以及无谓损失。

有什么变化: 如果成本上升,垄断者产量减少,价格提高。如果消费者增加、支付意愿提高使需求向外移动,垄断者产量增加,但价格也提高,把很大一部分增量以利润形式收入囊中,而非以更低价格回馈消费者。

在完整模式下,方程6.2陈述了形式化的最优化问题。

边际收益

边际收益。 销售额外一个单位所带来的额外收入。对于价格接受者企业,$MR = P$。对于具有市场势力的企业,$MR < P$,因为增加产出需要降低所有已售单位的价格。
$$MR = \frac{dTR}{dQ} = P + Q\frac{dP}{dQ}$$ (式 6.3)

边际收益由两部分构成:

产出效应与价格效应。 产出效应是以当前价格销售额外一个单位所获得的收益。价格效应是因降低所有边际以内单位的价格而造成的损失。边际收入是这两种力量的净值:$MR = \underbrace{P}_{\text{产出效应}} + \underbrace{Q \cdot dP/dQ}_{\text{价格效应}}$。

对于向下倾斜的需求曲线,$dP/dQ < 0$,所以 $MR < P$。对于线性需求 $P = a - bQ$:$TR = aQ - bQ^2$,所以 $MR = a - 2bQ$。MR曲线与需求曲线有相同的截距但斜率是两倍。

边际收益与弹性的关系

$$MR = P\left(1 - \frac{1}{|\varepsilon_d|}\right)$$

垄断者永远不会在 $MR < 0$ 处生产,因为减少产量反而能增加收入,所以垄断者只在需求富有弹性的区间生产,即 $|\varepsilon_d| > 1$。

利润最大化条件:

$$MR = MC$$ (式 6.4)
直觉模式

这说明了什么: 边际收入是多销售一单位所带来的额外收入。对于面对向下倾斜需求曲线的垄断者而言,MR始终低于价格,因为为了多销售一单位而降价会减少所有现有单位的收入。

为什么这很重要: 价格与MR之间的差距正是垄断者限制产量的原因。他们在竞争性产量之前就停止生产,因为每增加一单位都会侵蚀之前销售的收入。企业通过将产量维持在MR恰好等于MC的水平来最大化利润。

有什么变化: 当需求弹性增大、消费者对价格更敏感时,MR更接近价格,垄断者的行为更像竞争性企业。当需求缺乏弹性时,MR实际上是负值,所以垄断者绝不会在需求缺乏弹性的区间内生产。

在完整模式下,方程6.3–6.4从收入函数推导边际收入,并展示利润最大化条件。

勒纳指数

勒纳指数。 市场势力的衡量指标:
$$\frac{P - MC}{P} = \frac{1}{|\varepsilon_d|}$$ (式 6.5)
直觉模式

这说明了什么: 价格弹性越大、消费者的替代品越多,勒纳指数就越小,垄断者的加成也越小,价格趋近于边际成本。当需求极度缺乏弹性、几乎没有替代品时,垄断者可以收取更高的加成。这就是为什么拥有专利药品的制药公司定价远高于成本,而面临卫星电视竞争的地方有线电视公司则不能。

为什么这很重要: 垄断者限制产量、抬高价格并不是出于恶意,而是因为面对向下倾斜的需求曲线时,数学逻辑使以更高价格少卖变得有利可图。无谓损失来自那些消费者估价高于生产成本的单位,但垄断者选择不出售,因为出售这些单位需要对所有其他单位降价。

有什么变化: 当需求弹性增大、消费者拥有更多替代品时,勒纳指数下降,垄断者的加成收窄,价格趋近于边际成本。当需求极度缺乏弹性、几乎没有替代品时,垄断者可以收取高得多的加成。这就是为什么拥有专利药品的制药公司定价远高于成本,而面临卫星竞争的地方有线电视公司则不能。

在完整模式下,方程6.5从MR = MC条件推导勒纳指数。

边际成本之上的加成等于需求价格弹性绝对值的倒数。需求弹性越大意味着市场势力越小。

勒纳指数是经济学衡量权力的主要方式:它把"这家企业有影响力"变成一个数字。它与其他学科对权力的定义如何对照,是另一个经典问题的主题:不同学科如何理解权力?

例 6.1 垄断定价

需求:$P = 100 - 2Q$。成本:$TC = 20Q$,其中 $MC = 20$ 为常数。

$TR = 100Q - 2Q^2$,$MR = 100 - 4Q$。

\$MR = MC\$:\$100 - 4Q = 20 \implies Q_M = 20\$,\$P_M = 60\$。

$\Pi = (60 - 20)(20) = 800$。

竞争结果:$P = MC = 20$,$Q_C = 40$。

$DWL = \frac{1}{2}(60 - 20)(40 - 20) = 400$。

勒纳指数:$(60 - 20)/60 = 2/3$。验证:$\varepsilon_d = (dQ/dP)(P/Q) = (-1/2)(60/20) = -1.5$,所以 $1/|\varepsilon_d| = 2/3$。✓

互动图表:垄断定价

调整边际成本,观察垄断者的最优价格、产量、利润和无谓损失如何变化。打开竞争结果对照进行比较。

\$1 \$15 \$10
垄断: QM = 20  |  PM = \$10.00  |  利润 = \$100.00  |  DWL = \$100.00  |  Lerner = 0.667

图 6.2.垄断者将产量限制在MR = MC处,定价高于边际成本。蓝色矩形是垄断利润,黄色三角形是无谓损失。打开竞争结果对照,即可看到有效结果。

观点

"即使价格很低,亚马逊依然是垄断" —— 莉娜·可汗,《耶鲁法律杂志》,2017年

莉娜·可汗发表《亚马逊的反垄断悖论》时,还是一名28岁的法学院学生。这篇文章影响之大,让她后来出任美国联邦贸易委员会主席。她的主张是:自1980年代以来主导反垄断的消费者福利标准,因为只看价格,所以对亚马逊的势力视而不见。亚马逊把价格压得很低,于是这套标准说没有问题。可汗说,是标准坏了。按刚学过的勒纳指数来看,她提出的是一个激进的主张:即使 $(P - MC)/P$ 接近于零,市场势力也可以存在。

中级

垄断利润还有第二种读法:它不只是福利损失,也是资助创新的奖赏。这种熊彼特式的读法,即把暂时的垄断当作"创造性破坏"的引擎,在第13章 §13.4(内生增长)中被形式化,其思想渊源则贯穿熊彼特本人,见经济思想史卷第 7 章(熊彼特与创造性破坏)

6.3 价格歧视

价格歧视。 根据支付意愿而非成本差异,对不同消费者或不同单位收取不同价格。

一级(完全)价格歧视

企业对每个消费者收取其最高支付意愿,从而攫取全部消费者剩余。产量是有效的,$Q = Q_C$,没有无谓损失,但所有剩余归企业所有。

二级价格歧视

企业提供数量折扣、捆绑销售、版本定价等不同方案,让消费者自行选择。例如机票分商务舱与经济舱,软件分基础版与专业版,此外还有批量定价。

三级价格歧视

企业识别具有不同弹性的群体,对每个群体收取不同的价格:

$$MR_1 = MR_2 = MC$$ (Eq. 6.6)

根据MR与弹性的关系 $MR = P(1 - 1/|\varepsilon|)$,各市场上MR相等意味着替代品较少、转换成本较高因而需求弹性较小的群体必须被收取更高的价格。最优价格比满足 $P_1/P_2 = (1 - 1/|\varepsilon_2|)/(1 - 1/|\varepsilon_1|)$。

直觉模式

这说明了什么: 实施价格歧视的企业在所有市场中将边际收入设定相等,并等于边际成本。这意味着企业对价格不敏感、需求弹性较小的顾客收取更高价格,对价格更敏感的顾客收取更低价格。

为什么这很重要: 学生折扣、老年人优惠价、区域定价和峰值定价背后都是这个逻辑。企业不是在怜悯学生,而是通过对支付意愿不同的群体收取不同价格来获取更多总收入。航空公司将这一点做到极致:商务旅客支付更多,因为他们的灵活性更低。

有什么变化: 如果市场间弹性差距缩小、两组消费者对价格同样敏感,最优价格就趋于一致,价格歧视变得无利可图。如果套利成为可能,比如学生把折扣票转售给成人,价格歧视就会退化为单一价格。

在完整模式下,MR-弹性关系式精确地展示了价格比如何取决于需求弹性。

需求弹性更低的群体支付更高的价格。

例 6.2 三级价格歧视

一家剧院面对两个市场。成人需求:$P_A = 20 - Q_A$。学生需求:$P_S = 12 - Q_S$。$MC = 2$。

成人:$MR_A = 20 - 2Q_A = 2 \implies Q_A = 9$,$P_A = 11$。

学生:$MR_S = 12 - 2Q_S = 2 \implies Q_S = 5$,$P_S = 7$。

总利润:$(11-2)(9) + (7-2)(5) = 81 + 25 = 106$。

互动图表:三级价格歧视

两个需求弹性不同的市场。调整MC,观察每个市场的最优价格和产量如何变化。

\$1 \$1 \$10
成人市场A: Q = 9.0, P = \$11.00, 利润 = \$11.00  |  学生市场B: Q = 5.0, P = \$1.00, 利润 = \$15.00

成人市场A: $P_A = 20 - Q_A$

学生市场B: $P_S = 12 - Q_S$

6.4 垄断竞争

垄断竞争。 一个有许多企业销售差异化产品的市场。每个企业由于产品差异化而拥有一定的市场势力,需求曲线向下倾斜,但面临自由进入。

短期:企业可能获得正利润或负利润。长期:进入和退出驱动经济利润归零。

在长期均衡中,每家企业在其需求曲线与平均成本曲线相切处生产。切线条件同时施加两个要求:

$$P = AC \quad \text{(零利润)} \quad \text{且} \quad MR = MC \quad \text{(利润最大化)}$$ (式 6.8)

由于企业面临向下倾斜的需求曲线,切点出现在平均成本最低点的左侧,企业于是在低于有效规模的水平上生产。

直觉模式

这说明了什么: 从长期来看,垄断竞争产生一种独特的结果:自由进入把利润竞争掉,企业获得零经济利润,但产品差异化使每家企业在其特定品种上拥有小型垄断地位,因此仍然收取高于边际成本的价格。企业的经营规模低于平均成本最小化的规模。

为什么这很重要: 这是"多样性的代价"。拥有50家不同的餐厅而非50家相同的餐厅,意味着每家餐厅服务的顾客更少,经营规模低于最有效率的水平。这是否真的低效,取决于消费者对差异化本身的重视程度。

有什么变化: 如果产品变得更不差异化、替代性更强,每家企业的需求曲线就变得更有弹性,加成收窄,结果趋近于完全竞争。如果进入壁垒提高,企业在长期内能维持正的利润,结果趋近于垄断。

在完整模式下,方程6.8展示了确定长期均衡的切线条件。

这意味着垄断竞争相对于完全竞争有两种"低效":

  1. 加成:$P > MC$,来自差异化带来的市场势力
  2. 过剩产能:企业在低于最小化平均成本的规模下生产

这些是否真的低效是有争议的。Dixit-Stiglitz框架表明消费者偏好多样性,拥有50家不同的餐厅比50家相同的餐厅更有价值,即使相同的餐厅更便宜。边际成本之上的加成是"多样性的价格"。

6.5 寡头垄断:古诺竞争

寡头垄断。 一个只有少数大企业的市场,每个企业都意识到自己的行动会影响其他企业。策略互动是其决定性特征。

古诺模型

古诺竞争。 一种寡头模型,其中企业同时选择产量。每个企业选择在给定其对其他企业产量的预期下最大化利润的产量。

企业同时选择产量。每家企业的最优产量取决于其他企业的产量。

两家企业,需求 $P = a - b(q_1 + q_2)$,两家的边际成本均为常数 $c$。

最优反应(反应)函数。 企业 $i$ 的最优产量作为竞争对手产量的函数:$q_i^*(q_j)$。它求解 $\max_{q_i} \Pi_i = (P(q_i + q_j) - c) q_i$。在古诺均衡中,每个企业同时处于其最优反应函数上。

这并不是一幅关于"企业如何竞争"的永恒图景,而是某一个学派的形式化,诞生于1838年古诺写下第一个反应函数模型的时候。它的谱系经由瓦尔拉斯、马歇尔和琼·罗宾逊一路传下来。这套工具从何而来,见边际革命(经济思想史卷第 5 章)。要把古诺放回同代人之中,见思想谱系时间线

企业1的最优反应函数

企业1最大化 $\Pi_1 = [a - b(q_1 + q_2) - c] \cdot q_1$。取一阶条件:

$$\frac{\partial \Pi_1}{\partial q_1} = a - 2bq_1 - bq_2 - c = 0$$ (式 6.7a)

对 $q_1$ 求解得到最优反应函数:

$$q_1^*(q_2) = \frac{a - c}{2b} - \frac{q_2}{2}$$ (式 6.7)

联立求解得古诺-纳什均衡

$$q_1^C = q_2^C = \frac{a - c}{3b}$$ (Eq. 6.9)
$$Q^C = \frac{2(a-c)}{3b}, \quad P^C = \frac{a + 2c}{3}$$ (式 6.10)
直觉模式

这说明了什么: 每家企业通过问:"给定竞争对手的产量,什么产量能最大化我的利润?"来选择自己的产量。最优反应函数刻画了这种策略上的相互依存:如果竞争对手生产更多,我就应该生产更少,因为总产量决定价格。均衡是两家企业同时做出最优反应的点,双方都不想改变。每家双寡头企业生产竞争性产量的三分之一,合计生产三分之二。

为什么这很重要: 古诺模型表明寡头垄断的结果介于垄断和完全竞争之间。企业数量越多,市场越接近竞争性结果。这是反垄断直觉关于市场集中度的正式基础:企业越少意味着价格越高、无谓损失越大。

有什么变化: 当竞争对手扩大产量时,最优反应是收缩,反应函数向下倾斜。向市场增加更多企业缩小了每家企业的份额,使价格趋近于边际成本。有2家企业时,行业生产竞争性产量的2/3;有5家时生产5/6;有20家时市场基本上是竞争性的。较高的边际成本使所有企业的均衡移向更低产量和更高价格。

在完整模式下,方程6.7-6.10推导最优反应函数,并求解古诺-纳什均衡。

推广到 $n$ 家企业:当 $n$ 家对称企业时,每家生产 $q_i = (a-c)/((n+1)b)$,总产量为 $Q = n(a-c)/((n+1)b)$,古诺价格为 $P^C = (a + nc)/(n+1)$。当 $n \to \infty$ 时 $P \to c$,市场趋向完全竞争。

直觉模式

这说明了什么: 随着企业数量增加,每家企业的市场份额缩小,总产量上升。当企业数量足够多时,寡头结果变得与完全竞争无法区分:价格等于边际成本,经济利润消失,无谓损失消除。

为什么这很重要: 古诺收敛结果在只有一家企业、市场势力最大的垄断与企业众多、市场势力为零的完全竞争之间架起了桥梁。它赋予"竞争越多越好"这一直觉以精确含义:每增加一家企业,价格就向成本迈近一步。

有什么变化: 有2家企业时,加成相当可观。有5家时,加成小得多。有20家时,市场基本上是竞争性的。收敛速度取决于成本结构:当边际成本相对于需求较高时,较少的企业就足以使市场趋向竞争性结果。

在完整模式下,n家企业的古诺公式展示了企业数量、产量、价格和福利之间的精确关系。
例 6.3 古诺双寡头

需求:$P = 100 - Q$,$c = 10$。最优反应:$q_i^* = 45 - q_j/2$。

均衡:$q_1^C = q_2^C = 30$。$Q^C = 60$,$P^C = 40$。$\Pi_i = 900$。

结构产量价格行业利润无谓损失
竞争901000
古诺双寡头60401,800450
垄断45552,0251,012.5

互动图表:N家企业的古诺模型

把企业数量从垄断时的1滑动到20。观察总产量上升、价格下降、无谓损失趋近于零,市场趋向完全竞争。

垄断 (1) 10 竞争 (20)
N = 2: qi = 30.0  |  Q = 60.0  |  P = \$10.00  |  每企业利润 = \$100.00  |  DWL = \$150.00

图 6.3a。随着N增加,古诺结果趋向完全竞争。N=1时为垄断。柱状图展示关键指标如何随市场结构变化。

互动图表:古诺反应函数

调整每家企业的边际成本,观察反应函数如何移动以及均衡点如何变化。不对称成本导致不对称产出。

\$1\$10\$10
\$1\$10\$10
均衡: q1 = 30.0, q2 = 30.0  |  Q = 60.0  |  P = \$10.00

图 6.3b。每家企业的反应函数向下倾斜:对手产量增加会降低最优反应产量。交叉点是古诺-纳什均衡。拖动成本滑块可以看到不对称成本如何使反应函数和均衡点移动。

6.6 伯特兰竞争

伯特兰竞争。 一种寡头模型,其中企业同时选择价格。消费者从价格最低的企业购买,如果价格相同,需求平均分配。

伯特兰模型中,企业同时选择的是价格而非产量。在产品相同且边际成本相等时:

$$P^B = c \quad \text{(伯特兰悖论)}$$ (式 6.11)
伯特兰悖论。 当两个企业销售相同产品且边际成本相等时,唯一的纳什均衡是 $P = MC$ — 即完全竞争结果。悖论在于仅两个企业就足以消除所有市场势力,这与古诺模型的预测相矛盾。

仅有两家企业,价格竞争就复现了完全竞争结果。这就是伯特兰悖论:古诺模型说需要很多企业才能实现竞争,伯特兰模型说两家就够了。其逻辑是,如果一家企业定价高于 $MC$,另一家可以以微小幅度削价并夺取整个市场。这种削价持续进行,直到任何一家都无法在盈利的情况下进一步降价,此时 $P = MC$。

直觉模式

这说明了什么: 当两家企业销售相同产品并在价格上竞争时,一种无情的削价逻辑将价格一路压低至边际成本。如果A企业收\$20而B企业收\$19.99,所有顾客都会去B。于是A降至\$19.98,然后B降至\$19.97,如此循环,直到任何一方再降价都会亏本。结果:只有两家企业却实现了竞争性结果。

为什么这很重要: 伯特兰悖论说明,企业数量不是决定市场势力的因素。重要的是企业如何竞争。古诺式的数量竞争在少数企业的情况下保留了市场势力,伯特兰式的价格竞争则立即摧毁了市场势力。现实问题是哪个模型更适合特定行业。

有什么变化: 当产品存在差异化、企业面临产能约束、企业重复博弈或消费者面临搜寻成本时,悖论就会消失:小幅降价不再能抢走整个市场,企业无法服务所有人,默契合谋成为可能,消费者也不会立即转换。大多数现实市场兼具这些摩擦的某种组合,这就是为什么我们很少看到纯粹的伯特兰结果。

在完整模式下,削价论证被精确地陈述:任何P > MC都不是纳什均衡,因为任何一家企业都可以通过偏离获利。

悖论消解的条件:

例 6.6 差异化产品的伯特兰竞争

两家企业销售差异化产品,两种产品是替代品但不完全相同。企业 $i$ 的需求:$q_i = 100 - 2p_i + p_j$。边际成本:$c = 10$。

企业1最大化:$\Pi_1 = (p_1 - 10)(100 - 2p_1 + p_2)$。

一阶条件:\$100 - 4p_1 + p_2 + 20 = 0 \implies p_1^*(p_2) = \frac{120 + p_2}{4} = 30 + p_2/4\$。

由对称性:$p^* = 30 + p^*/4 \implies p^* = 40$。

每家企业:$q^* = 100 - 80 + 40 = 60$。$\Pi^* = 30 \times 60 = 1{,}800$。

在差异化产品下,均衡价格 \$40\$ 超过边际成本 \$10\$。伯特兰悖论就此消失,因为小幅降价不再能夺取整个市场。

6.7 施塔克尔伯格竞争

施塔克尔伯格竞争。 一种序贯寡头模型,其中作为领导者的企业首先选择产量,作为追随者的另一个企业观察领导者的选择后再选择自己的产量。

施塔克尔伯格模型中,作为领导者的一家企业先行动,选择其产量。追随者观察领导者的选择后进行优化。领导者将追随者的反应函数内部化。

第一步,追随者的问题:追随者观察到 $q_1$ 并最大化 $\Pi_2 = [a - b(q_1 + q_2) - c] \cdot q_2$。这得到与古诺模型相同的最优反应函数:$q_2^*(q_1) = \frac{a - c}{2b} - \frac{q_1}{2}$。

第二步,领导者的问题:领导者把追随者的最优反应代入自己的利润函数:$\Pi_1 = [a - b(q_1 + q_2^*(q_1)) - c] \cdot q_1$。最大化后得到:

$$q_1^S = \frac{a - c}{2b}, \quad q_2^S = \frac{a - c}{4b}$$ (式 6.12-6.13)
直觉模式

这说明了什么: 当一家企业率先行动时,它可以承诺生产大量产品,迫使追随者减产相让。领导者生产竞争性产量的一半,也就是垄断产量,追随者则仅生产领导者产量的一半。总产量超过古诺均衡,因此价格更低。

为什么这很重要: 承诺具有战略价值。通过先行并锁定大产量,领导者实际上在说:"我会用产量充斥这个市场,你来适应吧。"这是工厂、基础设施、频谱许可证这类产能决策难以逆转的行业中,先发优势的形式化逻辑。

有什么变化: 如果领导者的成本优势扩大,它会生产更多,进一步压缩追随者的空间。如果承诺变得不那么可信,比如领导者可以轻易撤回决定,博弈会回归古诺结果,因为追随者不再需要顺从。不对称性完全取决于领导者行动的不可逆性。

在完整模式下,方程6.12-6.13通过逆向归纳法推导施塔克尔伯格产量。
先行者优势。 在竞争对手做出反应之前承诺行动所带来的战略优势。在施塔克尔伯格模型中,领导者承诺大产量,迫使追随者通过减少产量来适应。领导者获得的利润高于古诺式同时博弈中的利润。

领导者生产垄断产量,追随者生产其一半。总产量超过古诺,价格更低。先行者优势来自于在追随者选择之前承诺大产量。

例 6.4 施塔克尔伯格

$P = 100 - Q$,$c = 10$:

$q_1^S = 45$,$q_2^S = 22.5$。$Q^S = 67.5$,$P^S = 32.5$。

领导者利润 $\Pi_1 = 1{,}012.5$,追随者利润 $\Pi_2 = 506.25$。

领导者利润超过古诺,\$1{,}012.5 > 900\$。追随者境况更差,\$506.25 < 900\$。

互动图表:施塔克尔伯格与古诺比较

在古诺式同时博弈和施塔克尔伯格式序贯博弈之间切换,使用 $P = 100 - Q$、$c = 10$ 比较产量和利润。

古诺: q1 = 30.0, q2 = 30.0  |  Q = 60.0, P = \$10.00  |  Π1 = \$100, Π2 = \$100

图 6.4.比较对称的古诺情形和有领导者优势的施塔克尔伯格情形。在反应函数图上,施塔克尔伯格均衡位于古诺的右下方:领导者产量更多,追随者产量更少。

6.8 博弈论导论

标准型(策略型)博弈。 由以下要素组成:(1) 参与者 $i = 1, 2, \ldots, n$;(2) 每个参与者的策略 $S_i$;(3) 每种策略组合的收益 $u_i(s_1, \ldots, s_n)$。

纳什均衡

纳什均衡。 一组策略组合 $(s_1^*, s_2^*, \ldots, s_n^*)$,使得没有任何参与者能够通过单方面改变策略来提高其收益。每个参与者都在对其他所有参与者的策略做出最优反应。

纳什1950年的均衡概念掀起了一场革命,重建了经济学对策略互动的建模方式,从拍卖一直到机制设计。它在当代的延续是第12章(机制设计与市场设计)。在思想史上,它的归属是信息经济学与博弈论的转向,见经济思想史卷第 11 章(信息经济学)。要把纳什与冯·诺伊曼放回同代人之中,见思想谱系时间线

$$u_i(s_i^*, s_{-i}^*) \geq u_i(s_i, s_{-i}^*) \quad \forall s_i \in S_i, \; \forall i$$ (式 6.14)
直觉模式

这说明了什么: 纳什均衡是每个参与者在给定其他所有人行动的情况下都在做最优选择的状态。没有人能通过单方面改变自己的策略来改善结果。可以将其视为"无悔"结果,在看到所有人的选择之后,没有人会改变自己的选择。

为什么这很重要: 纳什均衡是博弈论的核心解概念,适用范围远超经济学,涵盖政治学、生物学,以及任何存在策略互动的情境。它不意味着结果对社会是好的,囚徒困境就表明它可能非常糟糕。它只是说这个结果是自我执行的:没有个人有偏离的动机。

有什么变化: 当收益变化时,均衡会移动。如果执法更强、罚款更高使背叛的惩罚增加,合作就更容易维持。如果出现新策略,旧均衡可能瓦解。协调博弈有多个纳什均衡,囚徒困境恰好有一个,还有些博弈在纯策略中没有均衡,需要用混合策略随机化。

在完整模式下,方程6.14陈述了形式化条件:没有参与者能通过单方面改变策略来提高自己的收益。

每个参与者都在对其他人做最优反应。在其他人的行为给定的情况下,没有人有理由偏离。

囚徒困境

占优策略。 一种无论其他参与者如何行动,收益都不低于任何其他策略的策略。如果 $s_i^*$ 是占优策略,则 $u_i(s_i^*, s_{-i}) \geq u_i(s_i, s_{-i})$ 对所有 $s_i$ 和所有 $s_{-i}$ 成立。
囚徒困境。 一个两人博弈,其中每个参与者都有背叛的占优策略,但相互合作能为双方带来更高的收益。纳什均衡(背叛,背叛)被(合作,合作)帕累托占优,说明了个体理性与集体福利之间的矛盾。
参与者2:合作参与者2:背叛
参与者1:合作(3, 3)(0, 5)
参与者1:背叛(5, 0)(1, 1)

占优策略:无论对方如何选择,背叛都是最优的。纳什均衡:(背叛, 背叛),收益为(1, 1)。双方都比相互合作(3, 3)更差,但都无法单方面改善。

直觉模式

这说明了什么: 囚徒困境揭示的张力是:对每个个体理性的行为导致对所有人都糟糕的结果。每个参与者推理:"无论对方怎么做,我背叛都更合算。"但当双方都这样想时,他们最终陷入(背叛,背叛),这比双方合作时对双方都更糟。

为什么这很重要: 这种结构在经济学及更广范围内无处不在。卡特尔中的企业各自都有秘密增产的动机。各国都想在碳减排上搭便车。军备竞赛参与者各自都更喜欢在对方裁军时扩充武器。市场、制度和执法机制的存在,正是为了解决囚徒困境,把个人激励转向对社会更有利的结果。

有什么变化: 如果诱惑收益,也就是对方合作时自己背叛的收益,因惩罚、声誉效应或社会规范而缩小,合作就更容易实现。如果博弈是重复的,未来的惩罚可以维持合作,见下文重复博弈。如果允许沟通,参与者可以协调,但前提是承诺可以执行。

囚徒困境为何重要:

互动图表:2×2博弈收益探索器

输入2×2博弈的任意收益。工具自动识别占优策略、纳什均衡和帕累托最优结果。绿色单元格为纳什均衡,蓝色边框标记帕累托最优结果。

参与者2:L 参与者2:R
参与者1:U (, ) (, )
参与者1:D (, ) (, )

蓝色 = 参与者1的收益  |  红色 = 参与者2的收益

Analyzing...

其他经典博弈

协调博弈:

B:左B:右
A:左(2, 2)(0, 0)
A:右(0, 0)(1, 1)

两个纳什均衡:(左, 左)和(右, 右)。难点不在冲突,而在协调。

性别之战:

B:歌剧B:足球
A:歌剧(3, 1)(0, 0)
A:足球(0, 0)(1, 3)

两个纯策略纳什均衡,每个参与者有不同的偏好结果。

例 6.5 广告博弈中的纳什均衡

两家企业选择是否投放广告(A)或不投放(N):

企业2:A企业2:N
企业1:A(4, 4)(7, 2)
企业1:N(2, 7)(5, 5)

检查占优策略。

企业1:如果企业2选择A,企业1获得4(A)对2(N) → A更好。如果企业2选择N,企业1获得7(A)对5(N) → A更好。因此A是企业1的占优策略。由对称性,A也是企业2的占优策略。

找出纳什均衡。

唯一的纳什均衡是(A, A),收益为(4, 4)。两家企业都投放广告,尽管(N, N) = (5, 5)帕累托占优。这是一个囚徒困境:投放广告的个体激励导致了集体更差的结果。

重复博弈

重复博弈。 同一个阶段博弈由相同参与者重复进行多次乃至无限次。重复互动允许策略以历史为条件,例如“在有人背叛之前一直合作”,从而可能维持在一次性博弈中不可能实现的合作。

当囚徒困境反复进行、参与者又有耐心时,合作可以维持。退回背叛这一未来惩罚的威胁,使当前的合作能够自我执行。这就是无名氏定理

冷酷触发策略下,也就是合作直到对方背叛,此后永远背叛,合作可持续的条件为:

$$\delta \geq \frac{\pi_D - \pi_C}{\pi_D - \pi_N}$$ (式 6.15)

其中 $\pi_C$ 是每期合作收益,$\pi_D$ 是一次性偏离收益,$\pi_N$ 是纳什收益,也就是惩罚收益。在 CC=3、DC=5、DD=1 的标准囚徒困境收益下:$\delta \geq (5-3)/(5-1) = 1/2$。

直觉模式

这说明了什么: 重复博弈中的合作是一个成本收益计算:一边是短期的违约诱惑,即在对方合作时单次背叛所得,一边是长期惩罚,即永远陷入相互背叛。如果参与者足够有耐心、折现因子足够高,未来的惩罚超过了即时收益,合作就可以自我执行。

为什么这很重要: 这解释了为什么卡特尔、军控协议和贸易协定即使没有外部执法也能运作。价格战、关税升级、军备竞赛这些报复的威胁维持了合作,只要预期关系会持续下去。它也解释了为什么当企业没有耐心、博弈有已知的终止日期,或者违约难以被发现时,合作会崩溃。

有什么变化: 折现因子越高、参与者越有耐心,合作越容易。诱惑收益越大,越难合作。如果惩罚较轻,也就是纳什收益接近合作收益,合作需要更多耐心。这就是为什么欧佩克难以维持产量配额:超产的诱惑很大,发现违约的速度很慢,而惩罚也很弱。

在完整模式下,方程6.15从冷酷触发策略推导临界折现因子。

直觉是:今天的合作维持了关系。违约带来短期收益,却会永远触发惩罚。如果折现因子 $\delta$ 足够高,惩罚的长期成本超过短期收益。

互动图表:重复博弈的合作门槛

在收益为 CC=3、CD=0、DC=5、DD=1 的标准囚徒困境中,通过冷酷触发策略实现合作需要折现因子 $\delta$ 超过某个门槛值。滑动 $\delta$ 查看合作是否可持续。

缺乏耐心 (0) 0.50 非常有耐心 (1)
计算中……

图 6.5.水平线表示维持合作所需的最低折现因子 $\delta^*$。当 $\delta > \delta^*$ 时,合作的长期价值超过一次性背叛的诱惑。图表比较了永久合作的现值与背叛一次然后永远受罚的现值。

市场结构比较

市场结构企业数量价格产量利润无谓损失策略性?
完全竞争$P = MC$最高长期为零No
垄断竞争$P > MC$低于竞争长期为零No
古诺寡头垄断Few$MC < P < P_M$介于之间中等是(Q)
施塔克尔伯格Few低于古诺更高领导者 > 古诺更少是(序贯)
伯特兰(同质)Two$P = MC$竞争水平是(P)
垄断One最高最低最高最大No

主线案例:玛雅的企业

竞争对手内特在街对面开了一个柠檬水摊。两人有相同的成本结构。社区需求为 $P = 5 - (Q_M + Q_N)/20$,$MC = 1.50$。

古诺均衡: \$Q_M^* = Q_N^* = 23.3\$ 杯。\$P = 2.67\$。玛雅的利润:\$27.2/天,只计材料成本。

施塔克尔伯格,玛雅为领导者: \$Q_M^S = 35\$,\$Q_N^S = 17.5\$。\$P = 2.375\$。玛雅的利润:\$30.6/天,由于先行者优势而略高。

内特进入市场后,玛雅的产量从45杯降至23.3杯,价格从\$2.75降至\$2.67。

结论

关键公式

标签方程描述
式 6.1$P = MC = AC_{min}$, $\Pi = 0$长期竞争均衡
式 6.2$\max \Pi = P(Q)Q - TC(Q)$垄断者的问题
式 6.3$MR = P + Q(dP/dQ)$边际收益
式 6.4$MR = MC$垄断利润最大化条件
式 6.5$(P-MC)/P = 1/|\varepsilon_d|$勒纳指数
式 6.6$MR_1 = MR_2 = MC$三级价格歧视
式 6.7–6.8最优反应函数古诺反应函数
式 6.9$q_i^C = (a-c)/(3b)$古诺对称均衡
式 6.10$P^C = (a+2c)/3$古诺价格
式 6.11$P^B = c$同质产品的伯特兰均衡
式 6.12–6.13$q_1^S = (a-c)/(2b)$, $q_2^S = (a-c)/(4b)$施塔克尔伯格产量
式 6.14$u_i(s_i^*, s_{-i}^*) \geq u_i(s_i, s_{-i}^*)$ 对所有 $s_i$ 成立纳什均衡
Eq. 6.15$\delta \geq (\pi_D - \pi_C)/(\pi_D - \pi_N)$合作门槛(冷酷触发)

练习题

基础练习

  1. 一个垄断者面对 $P = 50 - Q$,$MC = 10$。求垄断价格、产量、利润和无谓损失。计算勒纳指数并验证它等于 $1/|\varepsilon_d|$。
  2. 一个垄断者在两个市场销售:$P_1 = 24 - Q_1$ 和 $P_2 = 16 - 2Q_2$,$MC = 4$。求每个市场的利润最大化价格和产量。哪个市场的需求弹性更大?
  3. 两个古诺双寡头面对 $P = 80 - Q$,$c_1 = c_2 = 8$。求:(a) 每家企业的产量,(b) 市场价格,(c) 每家企业的利润。将总行业产量和利润与垄断情形比较。
  4. 将练习3作为施塔克尔伯格博弈重做,企业1为领导者。
  5. 找出所有纯策略纳什均衡:
    B: XB: Y
    A: X(3, 3)(1, 4)
    A: Y(4, 1)(2, 2)
    这是囚徒困境吗?为什么?

应用练习

  1. 为什么伯特兰悖论不适用于可口可乐和百事可乐?指出真实软饮料市场的三个具体特征,说明为什么价格不会降至边际成本。
  2. 两个加油站位于十字路口的斜对角两侧。它们销售相同的汽油并每天观察对方的价格。解释为什么伯特兰模型预测 $P = MC$,然后解释为什么实际中加油站能维持高于MC的价格。
  3. 一家制药公司持有某药品的专利,因而处于垄断地位。当专利到期后,仿制药竞争者进入。使用完全竞争模型,预测以下变量的变化:价格、产量、生产者剩余、消费者剩余和无谓损失。专利制度是否有效?
  4. 考虑一个有一家在位企业和一家潜在进入者的市场。在位者可以设定"限制性定价",即让进入无利可图的低价,也可以设定高垄断价格。将此分析为序贯博弈。在什么条件下限制性定价是可信的?

挑战题

  1. 推导需求为 $P = a - bQ$、边际成本为常数 $c$ 的 $n$ 家对称企业的古诺均衡。证明当 $n \to \infty$ 时,$P \to c$ 且结果趋向完全竞争。在 $n$ 为多少时,古诺价格与竞争价格的差距缩小到10%以内?
  2. 在古诺双寡头中,企业考虑组建卡特尔。(a) 求卡特尔产量和利润。(b) 证明每家企业都有违约的激励。(c) 在以退回古诺均衡为惩罚的无限重复博弈中,什么折现因子 $\delta$ 使合作可持续?
  3. 证明垄断者永远不会在需求缺乏弹性的区间生产。提示:证明如果 $|\varepsilon_d| < 1$,垄断者可以通过减少产量来增加利润。

已完成第二部分 微观

现在可以评估:

  • 大科技是否是垄断问题
  • 超越简单供需的战略性贸易论据

可以探索的大问题:

第三部分预告:宏观经济学把分析层次从企业提升到国家。