Uploaded by Dhrubajyoti Chakraborty

Stackelberg

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Stackelberg’s model of non-collusive oligopoly –
n-player generalization –
Market Inverse Demand : ๐‘(๐‘ฆ) = ๐‘Ž − ๐‘๐‘ฆ where ๐‘Ž > ๐‘ > 0
๐‘›
∑ ๐‘ฆ๐‘– = ๐‘ฆ
๐‘–=1
๐‘(๐‘ฆ) = ๐‘๐‘ฆ๐‘– ∀๐‘– = 1 to ๐‘›
Profit function for the (๐‘› − 1)๐‘กโ„Ž firm ๐‘›
๐‘š๐‘Ž๐‘ฅ. ๐œ‹๐‘›−1 = {๐‘Ž − ๐‘ (∑ ๐‘ฆ๐‘– )} ๐‘ฆ๐‘›−1 − ๐‘๐‘ฆ๐‘›−1 subject to ๐‘Ž − ๐‘๐‘ฆ−๐‘› − ๐‘ = 2๐‘๐‘ฆ๐‘›
๐‘–=1
The Lagrangian can be written as,
๐‘›
๐ฟ = [{๐‘Ž − ๐‘ (∑ ๐‘ฆ๐‘– )} ๐‘ฆ๐‘›−1 − ๐‘๐‘ฆ๐‘›−1 + ๐œ†{2๐‘๐‘ฆ๐‘› − ๐‘Ž + ๐‘๐‘ฆ−๐‘› + ๐‘}]
๐‘–=1
According to FOC, we get the following equations,
๐‘‘๐ฟ
= ๐‘Ž − 2๐‘๐‘ฆ๐‘›−1 − ๐‘๐‘ฆ−(๐‘› −1) − ๐‘ + ๐‘๐œ† = 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (๐‘–)
๐‘‘๐‘ฆ๐‘›−1
๐‘›
= ๐‘Ž − ๐‘๐‘ฆ๐‘›−1 − ๐‘ − ๐‘ (∑ ๐‘ฆ๐‘– ) + ๐‘๐œ† = 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (๐‘–. ๐‘–)
๐‘–=1
๐‘‘๐ฟ
= −๐‘๐‘ฆ๐‘›−1 + 2๐‘๐œ† = 0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (๐‘–๐‘–)
๐‘‘๐‘ฆ๐‘›
We can re-write (ii) as ๐‘ฆ๐‘›−1 = 2๐œ†. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (๐‘–๐‘–๐‘–)
๐‘‘๐ฟ
= 2๐‘๐‘ฆ๐‘› − ๐‘Ž + ๐‘๐‘ฆ−๐‘› + ๐‘ = 0
๐‘‘๐œ†
๐‘›
or, ๐‘๐‘ฆ๐‘› − ๐‘Ž + ๐‘ + ๐‘ (∑ ๐‘ฆ๐‘– ) = 0
๐‘–=1
๐‘›
or, ∑ ๐‘ฆ๐‘– =
๐‘–=1
๐‘Ž − ๐‘ − ๐‘๐‘ฆ๐‘›
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (๐‘–๐‘ฃ)
๐‘
Putting (iii) & (iv) in (i.i), we get,
๐‘Ž − ๐‘๐‘ฆ๐‘›−1 − ๐‘ − (−๐‘ + ๐‘Ž − ๐‘๐‘ฆ๐‘› ) + ๐‘๐œ† = 0
or, ๐‘ฆ๐‘› − ๐‘ฆ๐‘›−1 = −๐œ†
or, ๐‘ฆ๐‘›−1 = 2๐‘ฆ๐‘› [โˆต ๐‘ฆ๐‘›−1 = 2๐œ†, from (iii)]
Now, we can say that,
๐‘ฆ๐‘›−1 = 2๐‘ฆ๐‘›
๐‘ฆ๐‘›−2 = 2๐‘ฆ๐‘›−1 = 22 ๐‘ฆ๐‘›
๐‘ฆ๐‘›−3 = 23 ๐‘ฆ๐‘›
โ‹ฎ
โ‹ฎ
โ‹ฎ
๐‘ฆ3 = 2๐‘›−3 ๐‘ฆ๐‘›
๐‘ฆ2 = 2๐‘›−2 ๐‘ฆ๐‘›
๐‘ฆ1 = 2๐‘›−1 ๐‘ฆ๐‘›
๐‘›
∑ ๐‘ฆ๐‘– = [1 + 2 + 22 + 23 +. . . +2๐‘›−1 ]๐‘ฆ๐‘›
๐‘–=1
= (2๐‘› − 1)๐‘ฆ๐‘› . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (๐‘ฃ)
Putting (๐‘ฃ) in (iv), we get,
(2๐‘› − 1)๐‘ฆ๐‘› =
∴ ๐‘ฆ๐‘›๐‘  =
๐‘Ž − ๐‘ − ๐‘๐‘ฆ๐‘›
๐‘
๐‘Ž−๐‘
2๐‘› ๐‘
๐‘›
∴ ๐‘ฆ ๐‘  = ∑ ๐‘ฆ๐‘–๐‘  = (
๐‘–=1
๐‘Ž−๐‘ 1 1
1
1
๐‘Ž−๐‘
1
) [ + 2 + 3 . . . + ๐‘›] = (
) [1 − ๐‘› ] . . . . (๐‘ฃ๐‘–)
๐‘
2 2
2
2
๐‘
2
∴ ๐‘(๐‘ฆ ๐‘  ) = ๐‘Ž − ๐‘(๐‘ฆ๐‘  ) =
๐‘Ž + (2๐‘› − 1)๐‘
= ๐‘ ๐‘  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (๐‘ฃ๐‘–๐‘–)
2๐‘›
(๐‘Ž − ๐‘)2 2๐‘› − 1
∴ ๐œ‹๐‘  = ๐‘ ๐‘ฆ − ๐‘๐‘ฆ = {
} [ 2๐‘› ] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (๐‘ฃ๐‘–๐‘–๐‘–)
๐‘
2
๐‘  ๐‘ 
๐‘ 
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