Модель межотраслевого баланса Леонтьева

Рассмотрим n отраслей промышленности, каждая из которых производит свою продукцию. Обозначим - валовой выпуск продукции отрасли i, продукция каждой отрасли потребляется в данной отрасли и во всех других отраслях экономики (в противном случае соответствующее значение переменной равно нулю), часть продукции потребляется вне сферы материального производства и называется конечным продуктом. Обозначим - величина продукта, произведенного в отрасли i, потребляемого в отрасли j, - величина конечного продукта отрасли i. Тогда производство и потребление продукции каждой отрасли может быть записано в виде

или для всех отраслей экономики региона в виде системы уравнений

(1.5.1)

Построенная система линейных уравнений носит название системы балансовых уравнений, т.к. определяет объемы произведенной и потребляемой продукции по отраслям.

Величина называется коэффициентом прямых затрат и определяет долю продукции отрасли i, которая потребляется в отрасли j. Тогда и систему межотраслевого баланса можно представить в виде системы линейных уравнений

(1.5.2)

Обозначим матрицы

и рассмотрим матричное уравнение (1.5.3), соответствующее системе (1.5.2)

, (1.5.3)

в котором матрица (вектор) Х называется вектором валового выпуска по отраслям, матрица А называется матрицей прямых затрат или технологической матрицей, матрица (вектор) Y называется вектором конечного продукта. Матричное уравнение (1.5.3) носит название модели межотраслевого баланса Леонтьева и позволяет решать задачи трех видов:

1) по известным величинам валового выпуска продукции отраслей Х и технологической матрице А можно вычислить величину конечного продукта Y:

из модели

где Е – единичная матрица. Следовательно,

(1.5.4)

2) по заданным величинам конечного продукта Y и технологической матрице А можно определить необходимый выпуск продукции Х:

из модели

Следовательно,

(1.5.5)

3) по известным величинам валового выпуска некоторых отраслей , заданным значениям конечного продукта других отраслей и матрице прямых затрат А можно определить конечный продукт первых отраслей и валовой выпуск вторых, используя модель Леонтьева в виде системы уравнений (1.5.2).

Матрица называется матрицей полных затрат, так как каждый ее элемент - величина валового выпуска отрасли , необходимого для обеспечения выпуска единицы конечного продукта отрасли .

Матрица называется продуктивной, то есть существует решение в модели Леонтьева, если найдется такой вектор (матрица) , что .

Критерий продуктивности. Для того, чтобы матрица прямых затрат была продуктивной необходимо и достаточно, чтобы выполнялось одно из условий:

1) существует обратная матрица , все элементы которой неотрицательны,

2) матричный ряд сходится, причем его сумма равна ,

3) наибольшее по модулю собственное значение матрицы , то есть решение характеристического уравнения , было строго меньше единицы,

4) все главные миноры матрицы положительны.

Пример 1.5.1. Для трех отраслевой системы экономики задана матрица прямых затрат А и валовой выпуск Х:

.

Необходимо вычислить вектор конечной продукции .

Решение: вычислим матрицу

Используя (1.5.4), получим

Пример 1.5.2. В таблице приведены данные об исполнении баланса за отчетный период (в условных денежных единицах):

Отрасль производства	Потребление	Конеч-ный продукт	Вало-вой вы-пуск
Энерге-тика	Машино-строение	Нефте-химия
Энергетика
Машинострое-ние
Нефтехимия

Задание:

1. составить систему балансовых уравнений задачи,
2. найти технологическую матрицу прямых затрат А,
3. исследовать на продуктивность матрицу А и найти матрицу полных затрат В,
4. определить необходимый объем валового выпуска каждой отрасли, если конечный продукт в энергетике увеличится в 2 раза, в машиностроении – уменьшится на 20%, в нефтехимии – увеличится на 30%.

Решение: 1) по условию

.

По формуле получим систему балансовых уравнений региона

Очевидно, что суммарный конечный продукт в регионе равен (условных денежных единиц), а наибольший вклад в размере 72,97% от общего объема составляет конечный продукт машиностроительной отрасли.

2) По формуле получим

.

Таким образом, матрица прямых затрат имеет вид

.

3) Для исследования матрицы на продуктивность, воспользуемся критерием продуктивности. Среди всех указанных условий, выберем условие существования обратной матрицы . Для этого прежде всего найдем матрицу

и ее определитель

.

Так как матрица невырожденная, то у нее существует обратная

. Следовательно, выполнен критерий продуктивности (его первое условие), матрица продуктивна, а модель Леонтьева имеет решение.

Найдем алгебраические дополнения к элементам матрицы :

- матрица полных затрат.

4) По условию, в отчетном периоде величины конечного продукта составляли:

(условных единиц).

Если конечный продукт в энергетике увеличится в 2 раза, то его новое значение будет

у. е.

Если конечный продукт в машиностроении уменьшится на 20%, то его новое значение составит

у. е.

Аналогично,

у. е.

Тогда вектор конечного продукта будет иметь вид

,

а необходимый для этого валовой выпуск по отраслям

Следовательно, валовой выпуск энергетики должен составить 689,881, машиностроения – 680,005, нефтехимии – 520,055 условных денежных единиц.

Задача 1. Для трех отраслевой системы экономики задана матрица прямых затрат А и валовой выпуск Х. Необходимо вычислить вектор конечной продукции .

Задача 2. Технологическая матрица прямых затрат в межотраслевом балансе имеет вид:

Вычислить вектор валового выпуска Х, если необходимо получить конечный продукт в первой отрасли – 70 тысяч рублей, во второй – 230 тысяч рублей, в третьей – 160 тысяч рублей, т.е.

.

Задача 3. В таблице приведены данные об исполнении баланса за отчетный период (в условных денежных единицах):

Отрасль производства	Потребление	Конечный продукт	Валовой выпуск
Тяжелая пром-ть	Легкая пром-ть	Пищевая пром-ть
Тяжелая пром-ть
Легкая пром-ть
Пищевая пром-ть

Составить балансовые уравнения. Определить:

1) технологическую матрицу прямых затрат А,

2) матрицу полных затрат В,

3) необходимый объем валового выпуска каждой отрасли, если конечный продукт в тяжелой промышленности увеличится на 40%, в легкой промышленности – уменьшится на 30%, в пищевой промышленности – увеличится в 1,5 раза.