Modelos con Producción, Incertidumbre y Mercados Completos en Equilibrio General Dinámico

Tesis Doctoral, 1998

Pedro José Gutiérrez Diez

Universidad de Valladolid 
Dpto. de Fundamentos del Análisis Económico 
Facultad de Ciencias Económicas y Empresariales 



Director

  • Zenón Jiménez Ridruejo

Tribunal

  • José Luís García Lapresta
  • Carlos Hervés
  • Antonio Manresa
  • Jorge Nieto Vázquez
  • José Miguel Sánchez Molinero
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Resumen

Equilibrio Dinámico con Incertidumbre

  • La extensión de los modelos básicos de Equilibrio General basados en la obra de Walras a una Economía con Incertidumbre fue realizada por Arrow (1957), siendo Debreu (1959) quien inició las consideraciones intertemporales. Estas primeras formulaciones del Equilibrio General Dinámico con Incertidumbre se conocen como Complete Contingent Claims Equilibrium, esto es Equilibrio Completo de Contratos Contingentes, o bien simplemente como Equilibrio Arrow-Debreu, y se caracterizan por suponer una única apertura de mercados, presentes y futuros, en el periodo inicial. Básicamente, el Equilibrio General formulado según el concepto de Equilibrio Arrow-Debreu es un equilibrio walrasiano en el cual las mercancías son diferentes en el tiempo y según el estado de la naturaleza que acontece.
    Fue también Arrow en ese mismo trabajo quien planteó una segunda definición de equilibrio general, conocida como Security-Spot Market Equilibrium o Equilibrio de Mercados Secuenciales, en la cual los mercados abren y cierran periodo tras periodo. Esta primera definicióon de Arrow de equilibrio general según el concepto de Mercados Secuenciales es en esencia un Equilibrio Arrow-Debreu obtenido comerciando en cada periodo de tiempo en una determinada clase de activos, y ha dado lugar al generalizar sus supuestos en torno a la información y a los activos a una nueva noción de equilibrio general conocida como Equilibrio de Radner, denominado así por ser fundamentalmente obra de Radner (1968).
    Junto a estas dos definiciones existe una tercera basada en el Principio de Optimalidad de Bellman, denominada Equilibrio Recursivo, y que es en ciertas condiciones equivalente al Equilibrio de Radner. Esta nueva formulación está basada en el hecho de que en el equilibrio general competitivo, los individuos maximizan su utilidad, presentando esta utilidad máxima bajo ciertos supuestos una propiedad invariante periodo tras periodo, de forma tal que el Equilibrio de Radner da origen a un problema que se repite en el tiempo. Básicamente, el Equilibrio Recursivo es un Equilibrio de Radner bajo una diferente formulación matemática, que va a permitir interesantes desarrollos teóricos y prácticos y que ha sido da amplia aplicación desde la obra inicial de Bellman.
    Las relaciones entre estas tres definiciones ha sido estudiada en diferentes marcos y de hecho forma parte subyacente de la mayoría de trabajos en Equilibrio General Dinámico con Incertidumbre. Sin embargo, para las dos primeras definiciones no existía un trabajo que pudiera aplicarse con generalidad a una economía con producción, puesto que la práctica totalidad de resultados hacían referencia a una economía de intercambio. Este no era el caso de las dos segundas definiciones, cuyas relaciones han sido objeto de numerosos estudios.
    En cuanto a las propiedades del Equilibrio, el Primer y Segundo Teoremas del Bienestar fueron primeramente estudiados en tiempo finito por Debreu (1959) y Arrow y Debreu (1954), encontrándose los fundamentos de la teoría a aplicar con dimensiones infinitas en Bewley (1976) y Mas-Colell y Zame (1991). Otras propiedades como la inexistencia de arbitraje fueron analizadas por Ross (1978) y por Chamberlain y Rothschild (1983).
    Estos puntos eminentemente teóricos del Equilibrio General Dinámico con Incertidumbre y otros afines son desarrollados en la tesis. En el Capítulo 2 se estudian exhaustivamente las relaciones entre las dos primeras definiciones de Equilibrio General para una Economía con Producción sumamente genérica así como las propiedades del Equilibrio General Competitivo, haciendo especial hincapié en los mercados de activos, residiendo la principal aportación en la elaboración de un modelo plurisectirial en la producción y en el establecimiento de una equivalencia entre las dos definiciones que es susceptible de ser aplicada para la práctica totalidad de economías con Incertidumbre. El único requisito que se exige es que los mercados sean completos, entendiendo éstos como aquellos que permiten cubrirse totalmente contra el riesgo. Como se ha dicho el modelo planteado es sumamente genérico, consistiendo en una ampliación del Modelo de Brock (1982) para una Economía de Producción, el cual a su vez está basado en el Modelo de Lucas (1978) para una Economía de Intercambio.
    Nuestras definiciones de Equilibrio Arrow-Debreu y de Equilibrio de Radner son una extensión de las existentes en tiempo finito en Magill and Shafer (1991), en un entorno de completa certidumbre en Kehoe (1991) y en una economía con incertidumbre en Radner (1991), las cuales a su vez están basadas en las definiciones ya clásicas de Arrow and Hahn (1971) y Debreu (1959). El referente más inmediato se encuentra en Mas-Colell, Whinston y Green (1995) y en Altug y Labadie (1994). Todos estos trabajos, en tiempo finito, proporcionan las de los Teoremas de Equivalencia establecidos en el Capítulo 2 entre el Equilibrio Arrow-Debreu y el Equilibrio de Radner. La aportación fundamental de la tesis en estos puntos es la consideración de modelos amplios con varios sectores de producción en un horizonte temporal infinito. Para estos teoremas, las líneas demostrativas son una ampliación de las realizadas en tiempo finito y para una Economía de Intercambio en Arrow (1954) y en Mas-Colell, Whinston y Green (1995).
    Respecto a las propiedades del Equilibrio General, estudiadas en el Capítulo 2, las demostraciones del Primer y Segundo Teoremas del Bienestar siguen de cerca las contenidas en Arrow and Hahn (1971) y en Mas-Colell, Whinston y Grenn (1995) para dimensiones finitas, habiéndose consultado Bewley (1976), Mas-Collell (1986), Mas-Colell y Zame (1991), Luenberger (1969) y Wilansky (1978) para adecuarlas a nuestros modelos con producción y a un horizonte temporal infinito. La inexistencia de arbitraje se concluye con los mismos argumentos apuntados en Ross (1978), siendo las restantes propiedades acerca de la acotación en las inversiones/desinversiones y en los precios de los activos novedosas.
    Una de las principales aportaciones de la tesis es la obtención de un conjunto de condiciones suficientes que garantizan la existencia de mercados completos, de carácter tecnológico, y que hacen innecesarias las habituales basadas en la existencia de un grado suficiente de heterogeneidad de los consumidores.

Modelos Plurisectoriales en Equilibrio General Dinámico con Producción e Incertidumbre

  • Desde que Bellman sentara en su obra Dynamic Programming las bases para el enfoque iterativo del Equilibrio Dinámico, éste ha ido ganando constantemente importancia hasta constituirse en la técnica central a aplicar en el Equilibrio General Dinámico tanto con incertidumbre como sin ella. Muestra son los Modelos Neoclásicos de Crecimiento, los Modelos de Ciclos Reales o los Cash-in-Advance Models, por citar los ejemplos más relevantes.
    El éxito de la técnica iterativa en la Teoría del Equilibrio General Dinámico descansa en su evidente simpleza formal, sus ventajas computacionales y en una equivalencia con el Equilibrio de Radner relativamente sencilla de obtener y ampliamente estudiada. No obstante, también presenta inconvenientes, provenientes del paso a la agregación, implícito en la mayoría de modelos que aplican la ténica recursiva, y de los restrictivos supuestos en torno a la incertidumbre, que van más allá de los adoptados en los Equilibrios Arrow-Debreu y de Radner, de por sí limitativos.
    Por otra parte, este método recursivo conjuga aplicaciones prácticas y teóricas, y ambas son desarrolladas en la tesis. Así por ejemplo, si la equivalencia entre las dos primera definiciones de Equilibrio permite extraer conclusiones respecto a la optimalidad, la existencia del equilibrio o la imposibilidad del arbitraje, la equivalencia respecto al Equilibrio Recursivo arroja luz sobre cuestiones como las primas al riesgo, separabilidad de la función de utilidad o variables determinantes del bienestar. Todos estos temas son desarrollados en el Capítulo 3 donde además se fundamenta el paso a la agregación. Se comienza introduciendo un tipo especial de preferencias que bajo condiciones bastante generales permiten el paso a la agregación, y a continuación se demuestra detalladamente para nuestro modelo concreto la equivalencia entre el Equilibrio de Radner y el Equilibrio Recursivo y el consiguiente Problema del Planificador Social, siguiéndose los conceptos teóricos generales de Stokey-Lucas con Prescott (1989). Una vez obtenida la equivalencia se concluye la existencia de primas al riesgo y una versión para el consumidor representativo del teorema de Modigliani-Miller. Estos resultados son dada la generalidad de las demostraciones y de los modelos de más amplia aplicación que los ya existentes en la literatura, al igual que el paso a a la agregación, basado en Rubinstein (1974) pero bajo hipótesis más amplias. Esta es la aportación más relevante de la tesis en lo que respecta al enfoque iterativo desde la perspectiva teórica. Por ejemplo, los Teoremas de Agregación no requieren de funciones de utilidad separables y aditivas entre consumo presente y riqueza futura, algo que sí se exige en Rubinstein (1974), y las demostraciones de la existencia de primas al riesgo se realizan bajo una especificación de la riqueza de los individuos más amplia de lo habitual. El Capítulo 3 concluye con la obtención de un Modelo de Ciclos Reales con Mercados Completos novedoso, con varios sectores productivos, y con la incorporación rigurosa a través de una modificación en las funciones de producción de los mercados de acciones.
    Finalmente, el Capítulo 4 se dedica a la aplicación práctica del modelo. Se construye un programa de ordenador y se simula un modelo teórico bajo diferentes entornos estocásticos, computándose los estados estacionarios y realizándose simulaciones de los procesos de ajuste dinámico. El modelo simulado se corresponde con el estudiado en el Capítulo 3 y presenta todas las ventajas derivadas de su fundamentación microeconómica, con lo cual queda abierta la posibilidad de estudio de procesos dinámicos de ajuste ante perturbaciones en los distintos sectores productivos de la economía. Utilizando el algoritmo de programación dinámica se elaboró en lenguaje GAUSS un programa sumamente flexible con un total de 21 parámetros. Estos parámetros, susceptibles de calibración, son los correspondientes a la Economía de Producción del Capítulo 3 con dos tecnologías, y representan los denominados fundamentos del Problema del Planificador Social, esto es los gustos del consumidor representativo, las características de las tecnologías y las creencias y perturbaciones tecnológicas. Estos dos últimos elementos son precisamente los sometidos a cambio, analizándose los efectos subsiguientes sobre los mercados de activos. A este respecto, la computación de los estados estacionarios muestra una concordancia total con los resultados teóricos clásicos, a los cuales se suman otros novedosos relacionados con las fluctuaciones cíclicas en los stocks de capital y en el producto total.

Los Mercados de Activos

  • Ya desde los primeros trabajos de Arrow y Debreu en la Teoría del Equilibrio General Dinámico con Incertidumbre tuvieron un papel central los mercados de activos, algo por otra parte lógico al encontrarnos en un marco dinámico donde existe riesgo. La literatura en torno a los mercados de activos continuó profusamente, siendo particularmente importantes los trabajos de Lucas (1978) y Brock (1982).
    Precisamente los mercados de activos es uno de los temas centrales de esta tesis, y concretamente los mercados de activos denominados completos. Aceptando la existencia de mercados de activos que permiten cubrirse contra todas las situaciones de riesgo, esto es dentro de un marco ideal de competencia perfecta donde existen mercados para todas las mercancías, en los Capítulos 2 y 3 se analizan exhaustivamente todas las implicaciones de esta hipótesis central, realizándose en el Capítulo 4 una serie de ejercicios prácticos. De hecho es en este campo donde se obtienen los principales resultados tanto teóricos como simulados. Así ocurre, por ejemplo, con propiedades como la ausencia de arbitraje, la acotación en las inversiones/desinversiones y en los precios de los activos o la existencia de primas al riesgo a un nivel teórico, y con las conclusiones en torno a los stocks de capital y a los precios de los activos en el Capítulo dedicado a la simulación del Modelo de Ciclos Reales con Mercados Completos. Asimismo y como queda reflejado en la conclusión de la tesis, buena parte de las futuras aplicaciones se centran en los mercados de activos, tanto a nivel teórico como computacional.
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Índice

  • Introducción
    • La Teoría del Equilibrio General Dinámico con Incertidumbre
    • Particularizaciones del Modelo. El Enfoque Iterativo
    • Los Mercados de Activos
  • Equilibrio General con Producción y Mercados Completos
    • Rasgos generales del Modelo
    • El Equilibrio de la Economía
      • Los Dos Entornos de la Economía
      • El Equilibrio Arrow-Debreu y el Equilibrio de Radner
    • Relaciones entre Equilibrios
    • La Hipótesis de Mercados Completos
    • Propiedades del Equilibrio
    • Las Hipótesis de Acotación
    • La Condición de Transversalidad
    • Los Precios de Equilibrio
    • Condiciones Suficientes para Mercados Completos
  • Particularizaciones del Modelo Básico
    • Introducción
    • Las Preferencias HARA y el Consumidor Representativo
      • El Consumidor Representativo
    • El Problema de Dos Periodos
      • La Técnica Recursiva y el Problema de Dos Periodos
    • Modelos de Ciclos Reales
    • Beneficios Extraordinarios y Mercados de Acciones
      • Equilibrios y Relaciones
      • Propiedades del Equilibrio
      • El Planificador Social
      • Mercados Completos y Acciones
    • El Papel de las Expectativas
  • Programación Dinámica
    • Elaboración de un Programa de Ordenador
    • Introducción de Mercados Completos en un Modelo Neoclásico de Ciclos
    • Tipos de Interés y Mercados Completos
  • Conclusiones
  • Apéndice A: Modelo Básico
    • Relaciones entre Equilibrios
    • Propiedades del Equilibrio
    • Mercados Completos
  • Apéndice B: Particularizaciones
    • Agregación
    • Estacionariedad: El Enfoque Iterativo
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