Barro(1990) Model

代表性家庭

假设劳动供给是固定常数且标准化为 1,即 L(t)=L¯=1

瞬时效用函数为

u(c(t))=c(t)1−σ−11−σ

目标函数为

U(0)=∫0∞e−ρtu(c(t))L¯dt(ρ>0)

资产的动态方程为

A˙(t)≡(1−τ)[r(t)A(t)+w(t)L¯]−c(t)L¯

其中,人均资产定义为

a(t)≡A(t)L¯⟹A(t)˙=da(t)L¯dt=a˙(t)L¯

从而得到:

a˙(t)=(1−τ)[r(t)a(t)+w(t)]−c(t)

综上所属,家庭最优化问题为

maxc(t) ∫0∞c(t)1−σ−11−σe−ρtdts.t. a˙(t)=(1−τ)[r(t)a(t)+w(t)]−c(t) limt→∞a(t)exp⁡[−∫0t(r(s)−n)ds]≥0

Set up the current-value Hamiltonian function

H^(a,c,μ)=c(t)1−σ−11−σ+μ(t){(1−τ)[r(t)a(t)+w(t)]−c(t)}

Maximum Principle

(1)∂H^(a,c,μ)∂c=0⟹c(t)−σ=μ(t)(2)∂H^(a,c,μ)∂a=−μ˙(t)+ρμ(t)⟹μ˙(t)μ(t)=ρ−(1−τ)r(t)(3)∂H^(a,c,μ)∂μ=a˙(t)(4)limt→∞[e−ρtμ(t)a(t)]=0

根据(1)可得

−σln⁡[c(t)]=ln⁡[μ(t)]⟹−σc˙(t)c(t)=μ˙(t)μ(t)

结合(2)得到欧拉方程

c˙(t)c(t)=(1−τ)r(t)−ρσ

代表性企业

代表性企业生产函数为

y(t)=Ak(t)αg(t)1−α

其中,政府支出为

g(t)=τy(t)

利润最大化问题为

maxAk(t)αg(t)1−α−R(t)k(t)−w(t)

F.O.C.

Aαk(t)α−1g(t)1−α=R(t)Ak(t)αg(t)1−α−Aαk(t)αg(t)1−α=w(t)

根据 Cobb-Douglas函数的性质可知

R(t)k(t)w(t)=α1−α

以及

k∗(t)=αy(t)R(t)1=(1−α)y(t)w(t)

均衡

现在我们已经有资产动态恒等式和边际产出恒等式,此外:

政府平衡预算恒等式为

τ(r(t)a(t)+w(t))=g(t)

市场出清恒等式为

a(t)=k(t)r(t)=R(t)

利用恒等式消去资本动态方程中的变量得到变量关系式

k˙(t)=(1−τ)[r(t)k(t)+w(t)]−c(t)=(1−τ)[αy(t)+(1−α)y(t)]−c(t)=y(t)−g(t)−c(t)

利用恒等式消去欧拉方程中的变量得到数值解

c˙(t)c(t)=(1−τ)r(t)−ρσ=(1−τ)Aαk(t)α−1g(t)1−α−ρσ

其中 g(t)k(t) 可以通过消去生产函数中的产量得到

g(t)=τAk(t)αg(t)1−α[g(t)k(t)]α=τA⟹[g(t)k(t)]1−α=(τA)1−αα

代入欧拉方程得到数值解

c˙(t)c(t)=(1−τ)Aα(τA)1−αα−ρσ=α(1−τ)A1ατ1−αα−ρσ

政策分析

求使得增长率最大化的税率 τ

∂⋅∂τ=αA1ασ[−τ1−αα+1−αα(1−τ)τ1−αα−1]=αA1αστ1−αα[−1+1−αα1−ττ]=αA1αστ1−αα1ατ[−ατ+(1−τ−α+ατ)]=αA1αστ1−αα1−τ−αατ

令上式等于零得到最优税率 τ∗=1−α,且

{∂⋅∂τ>0if τ<1−α∂⋅∂τ<0if τ>1−α

所以这是唯一的最优税率。

我们回顾一下背后的机制:

外部性

在分散经济模型中,厂商自认为无法影响政府投资,因此私人边际产出为

MPPk=∂y(t)∂k(t)|g(t)=g(t)=Aαk(t)α−1g(t)1−α=α(1−τ)A1ατ1−αα

因此社会边际产出为

MSPk=∂y(t)∂k(t)|g(t)=τy(t)=A1ατ1−αα
Note

在生产函数中消去政府支出得到的就是社会生产函数(形式类似 AK Model)

y(t)=Ak(t)ατ1−αy(t)1−αy(t)α=Ak(t)ατ1−αy(t)=A1ατ1−ααk(t)

显然 MPP 低于 MSP,相应地分散经济增长率低于社会计划者经济。