1. 引言
经济系统的定量研究,无论在理论上还是应用中都有着重要意义。长期以来,这一领域的经济学家和自然科学家密切合作,大大推动了数量经济研究的进展,先后产生了数理经济学、经济计量学、经济控制论等理论。经济系统是一个不断演化着的复杂系统。许多学者运用系统科学的理论和思想对此进行了研究,并已取得了一些成果 [1] - [8],由于经济系统从功能上最终归结为生产和消费,因此从这个意义上讲,可以将经济系统看作为生灭过程,生灭过程在客观世界中广泛存在,如生物种群的繁衍等,对这类过程的研究也已取得了大量的成果 [9] - [12],从而也为经济系统的研究提供了思路,本文在已有模型的基础上,考虑依赖资产总量的资本折旧率函数的投资控制模型,其模型如下:
(1)
其中
,
,
——t时刻资产存量按役龄的分布密度函数;
——t时刻资产总量;
——t时刻依赖资产总量按役龄的相对折旧率;
——t时刻由进出口差额形成的资产按役龄分布密度函数;
——初始时刻资产按役龄的分布密度函数;
——t时刻新增资产;
——t时刻生产性积累率;
——t时刻综合要素生产率;
——t时刻劳动力函数;
——资产弹性系数;
——劳动力弹性系数。
2. 模型的求解
为方便讨论,令
这里本文作如下假设:
(H1)对任意
,
;对固定U,
,
,
关于U局部Lipschitz连续,即对任意
,存在
,满足:
,对任意的
。
(H2)
,且存在常数
,满足
,几乎处处成立;
(H3)
,且存在
,当
时,有
,
,几乎处处成立;
(H4)
,
,
,
,几乎处处成立。
定义2.1 所谓系统(1)的解是指函数
,沿着每条特征线(
)绝对连续,满足:
(2)
其中,
第一步:固定函数
,应用特征线法可将系统(1)的解表示为:
(3)
其中:
对上式做变量替换得:
令
,则
,从而上式变为:
则:
(4)
由标准证明,易得以下引理。
引理2.1:在假设(H1)-(H4)成立情况下,非线性Volterra积分方程(4)的解在
上存在且唯一。
引理2.2:对任意给定的T,假设
是模型(1)的解,由假设(H1)知,
那么,对
,有:
证明:
由Gronwall不等式得:
令
,
显然W是
的闭子集。
引理2.3:存在常数
(依赖于T),对任意的
,有:
证明:
从而有:
令
,则有:
定义算子:
引理2.4:算子K满足:
,且存在常数
,对任意的
,
有:
。
证明:对任意的
,令
,显然,
令
为积分方程(4)的解,则由引理2.2知,
从而
。
对任意的
,
由方程(3)、(4)知:
根据假设(H3)、(H4)、引理2.2、引理2.3得:
其中
定理2.1:模型(1)有唯一非负解。
证明:任取
,我们定义
上的等价范数:
由引理2.4知:
所以算子K是W上的严格压缩映射,由Banach不动点定理可得K在W上有唯一不动点。从而模型(1)有唯一非负解。
基金项目
新疆工程学院科研育人课题(2019xgy672112)。