Prouver que la correspondance budgétaire est supérieure semi-continue


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Laissez p∈R+L être vecteur de prix et laisser w∈R+ soit la richesse du consommateur. Définir la correspondance budgétaire B(p,w)={x∈R+L:p⋅x≤w} . Comment prouver que cette correspondance budgétaire est semi-continue supérieure?

Une correspondance est hémi-continue supérieure si, et où pour chaque c'est vrai , assurera .Γ:R+L+1+→R+L(pn,wn)→(p,w)xn→xnxn∈Γ(pn,wn)x∈Γ(p,w)

J'ai trouvé une solution possible utilisant le théorème de Bolzano – Weierstrass de Mark Dean au lien suivant http://www.econ.brown.edu/fac/mark_dean/Maths_HW4_13.pdf . Mais je n’ai pas compris la dernière étape de son approche, dans laquelle il affirme que si chaque séquence a une sous-séquence convergente convergeant vers un point de l’ensemble , alors nous avons une hémi-continuité pour le budget défini, ne sommes-nous pas censés montrer que converge vers ? Est-ce que je manque un théorème?xm∈B(pm,wm)B(p∗,w∗)xmB(p,w)


Puis-je utiliser le théorème du graphe fermé pour ce problème?

Réponses:


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Je suppose que les faits suivants ne nécessitent pas de preuves pour les besoins de cette question.

Fait 1: Soit une suite dans tel que . Ensuite, pour chaque , nous avons .R K lim n → ∞ h n = h ∈ R K i ∈ { 1 , 2 , ... , K } h i n → h ihnRKlimn→∞hn=h∈RKi∈{1,2,…,K}hni→hi

Fait 2: Soit et une séquence dans telle que et . Ensuite,q n R lim n → ∞ z n = z ∈ RznqnRlimn→∞zn=z∈Rlimn→∞qn=q∈R

i) limn→∞(zn±qn)=z±q

ii) limn→∞(zn×qn)=z×q

Fait 3: Soit dans telle sorte que pour chaque , et . Ensuite, .R n z n ≤ a ∈ R limznRnzn≤a∈Rz≤alimn→∞zn=zz≤a

Définition: Une correspondance est supérieur en si pour tout voisinage ouvert de de . Il existe un voisinage de tel que pour tout en , .x ∈ X V G ( x ) U x x 'G:X⇉Yx∈XVG(x)Uxx′G ( x ' ) ⊆ VUG(x′)⊆V

Contrairement aux remarques précédentes, le fait suivant nécessite une preuve.

Fait 4: Soit une correspondance. Si pour chaque et il existe une sous-séquence de avec et , alors est l'hémisphère supérieur . De plus, si une valeur compacte, alors l’inverse est également vrai.x n → x ∈ X y n ∈ G ( x n ) y n k y n y n k →G:X⇉Yxn→x∈Xyn∈G(xn)ynkyny ∈ G ( x ) G Gynk→yy∈G(x)GG

Revenons maintenant à votre question. Soit une séquence dans telle que . De plus, laissez pour tout .R L + 1 + + lim n → ∞ ( p n , w n ) = ( p , w ) ∈ R L + 1 + + x n(pn,wn)R++L+1limn→∞(pn,wn)=(p,w)∈R++L+1nxn∈B(pn,wn)n

Soit . Puisque , il doit être vrai que car nous aurions pu créer une sous-séquence de pour lequel qui serait en contradiction avec . Des arguments similaires impliquerait que puisque .w n → w ∈ R + + w * ∈ R + + w n k w n w n k → ∞ w n → w p * = min i ( inf n p i n ) > 0 p nw∗=supnwnwn→w∈R++w∗∈R++wnkwnwnk→∞wn→wp∗=mini(infnpni)>0pn→p∈R++L

Les observations précédentes impliquent que pour tout et pour tout nous avons . Par conséquent, la séquence est liée. Selon le théorème de Bolzano-Weierstrass, a une sous-séquence convergente avec . A partir de maintenant, nous supprimerons l'indice .i x i n ≤ w ∗ / p ∗ x n x n x n k x n k → x knixni≤w∗/p∗xnxnxnkxnk→xk

Puisque , nous avons . Soit . En fait 1, nous avons et pour chaque , et en fait 2, nous avons .Σ i p i n × x i n - w n ≤ 0 c n = Σ i p i n × x i n p i n → p i ix i n → x i i c n = ∑ i p i n × x ixn∈B(pn,wn)∑ipni×xni−wn≤0cn=∑ipni×xnipni→pixni→xiicn=∑ipni×xni→p⋅x

En fait 2, . Le fait 3 implique que , ce qui implique à son tour que . Ceci conclut la preuve que la correspondance budgétaire est haute hémicontinue.( p ⋅ x - w ) ≤ 0cn−wn→(p⋅x−w)(p⋅x−w)≤0x∈B(p,w)

Réponse originale (incorrecte)

La réponse suivante a été postée plus tôt. Cependant, j'ai réalisé qu'il y a une erreur avec celui-ci. Je garde cela ici car la question initiale se demandait précisément comment le théorème de Bolzano-Weierstrass est pertinent pour la question et la comparaison de cette réponse incorrecte et la version correcte montrent pourquoi nous aurions besoin de ce théorème.

Définition: Une correspondance est supérieur hémicontinu à si pour toutes les séquences avec , pour tout avec , nous avons .x ∈ X x n ∈ X x n → x y n ∈ G ( x n ) yG:X⇉Yx∈Xxn∈Xxn→xyn∈G(xn)y ∈ G ( x )yn→y∈Yy∈G(x)

Revenons maintenant à votre question. Soit une séquence dans telle que . De plus, laissez pour tout , avec .R L + 1 lim n → ∞ ( p n , w n ) = ( p , w ) x n ∈ B ( p n , w(pn,wn)RL+1limn→∞(pn,wn)=(p,w)n x n → xxn∈B(pn,wn)nxn→x

Puisque , nous avons . Soit . En fait 1, nous avons et pour chaque , et en fait 2, nous avons .Σ i p i n × x i n - w n ≤ 0 c n = Σ i p i n × x i n p i n → p i ix i n → x i i c n =xn∈B(pn,wn)∑ipni×xni−wn≤0cn=∑ipni×xnipni→pixni→xiicn=∑ipni×xni→p⋅x

En fait 2, . Le fait 3 implique que , ce qui implique à son tour que . Ceci conclut la preuve que la correspondance budgétaire est haute hémicontinue.( p ⋅ x - w ) ≤ 0 x ∈ B ( p , w )cn−wn→(p⋅x−w)(p⋅x−w)≤0x∈B(p,w)


Gosh, j'espère que je peux aussi lisse que vous dans quelques années. Merci beaucoup pour votre aide!
— Kenneth Chen

Une question de suivi. Par conséquent, le théorème de Bolzano-Weierstrass est utilisé dans ce cas simplement pour prouver qu'une telle séquence de est convergente? xn
— Kenneth Chen

wikipedia semble m'avoir menti quant à la définition de l'hémicontinuité. Pouvez-vous décrire dans votre question quelle est exactement la définition que vous utilisez?
— Ramazan

Exactement le vôtre. C’est-à-dire qu’une correspondance est hémi-continue supérieure si, et où pour chaque il est vrai que garantira . ( p n , w n ) → ( p , w ) x n → x n x n ∈ Γ ( p n , w n ) x ∈ Γ ( p , w )Γ:R+L+1→R+L(pn,wn)→(p,w)xn→xnxn∈Γ(pn,wn)x∈Γ(p,w)
— Kenneth Chen

La définition ne semble pas être correcte. Je fais des changements dans la preuve. Devrait être prêt bientôt.
— Ramazan
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