On the uniqueness of Bertrand

Presentation on theme: "On the uniqueness of Bertrand"— Presentation transcript:

1 On the uniqueness of Bertrand
Joint work with Daisuke Hirata OT2010

2 Plan of the Presentation
(1) Bertrand Competition in Homogeneous Product Markets with Constant Marginal Costs (2) Bertrand Competition in Homogeneous Product Markets with Increasing Marginal Costs (3) Supply Obligation and Multiplicity of Equilibria (5) Product Differentiation and the Uniqueness of Equilibrium OT2010

3 Duopoly ・企業数が1より大 ～自分が生産量を決めても価格が決まらない←ライバルの生産量に依存
～自分が価格を決めても販売量が決まらない←ライバルの価格に依存 価格を決めるのか数量を決めるのかで競争の構造が違う ⇒価格を決めるモデルか数量を決めるモデルかを分ける必要性 数量競争モデル、価格競争モデルのどちらのモデルを使うべきか？ OT2010

4 quantity-setting or price-setting
数量競争モデルと価格競争モデルでは結果がかなり違う。 どちらのモデルがもっともらしいか？(現実的か？) →市場の構造によって違う。 数量競争モデル:価格よりも数量の方が変更しにくい (変更に時間がかかる、コストがかかる。。。。) 価格競争モデル:数量よりも価格の方が変更しにくい OT2010

5 an example of inflexibility of price-setting
・カタログ送付タイプの通信販売 年４回カタログを送付する通販。４半期の機会以外に価格を変えるのは甚大な追加コストがかかる 一方申込量が増えれば柔軟に製造業者に追加発注できる OT2010

6 another example of inflexibility of price-setting
・価格自体は規制されていないがその公表等の規制がある （例） 約款・料金の届出規制、約款の公表義務 ・価格自体を売り手が勝手に変えられない。 ～価格体系を変えるのにはそれなりに費用がかかる OT2010

7 an example of inflexible quantity choice
・増産には設備投資、従業員の新規雇用が必要 一方で価格自体はそれより短い期間で変えられる ～普通の製造業には概ね当てはまる。 十分生産能力に余力があり、簡単に大規模な増産できるような状況では当てはまらないかもしれない。 しかし、なぜそんな遊休施設を持っているのかという問題は残る。（ピークにあわせて設備を持っているのでオフピークには価格競争に近くなるというストーリーはそれなりに現実的）。 OT2010

8 Bertrand Duopoly 企業1と企業2が同質財市場で競争 企業1と企業2は同時に独立に各自の価格を決定 各企業の利得は自社の利潤
Π1＝P(Ｙ)Y1ーC1Y1 （限界費用一定） Yi：企業iの生産量、Y ≡Y1+Y2、Ci：限界費用、P：需要関数 Pは減少関数 OT2010

9 Bertrand複占モデル(整数制約バージョン)
企業1と企業2の限界費用はともに整数　 C1≦C2＜P1M　(Ｃ2≧P1Mなら企業1の独占(企業2が存在しないときと同じ)で、複占で分析する意味がない） 各企業はマージンを同時に独立に決める P1∈｛C1+ε, C1+2ε, C1+3ε,...} P2∈｛C2+ε, C2+2ε, C2+3ε,...} OT2010

10 rationing rule P1<P2企業1が全ての需要を取る P1>P2企業2が全ての需要を取る
OT2010

11 Bertrand複占モデル(整数制約バージョン)
企業1と企業2の限界費用はともに整数(C1≦C2＜P1M） 各企業はマージンを同時に独立に決める P1∈｛C1+ε, C1+2ε, C1+3ε,...} P2∈｛C2+ε, C2+2ε, C2+3ε,...} 問題 C1<C2とする。純粋戦略ナッシュ均衡を求めよ。 OT2010

12 Bertrand複占モデル(整数制約バージョン)
企業1と企業2の限界費用はともに整数(C1≦C2＜P1M) 各企業はマージンを同時に独立に決める P１∈｛C1+ε, C1+2ε, C1+3ε,...} P2∈｛C2+ε, C2+2ε, C2+3ε,...} 問題 C1<C2とする。純粋戦略ナッシュ均衡を求めよ。 解答 P１ =C P2 = C2+ε OT2010

13 費用格差のあるBertrandモデルの特徴
費用の低い企業が市場を独占。価格は２番目に費用の低い企業の限界費用に一致。 費用格差が小さくなると価格と限界費用の乖離が小さくなる ２企業の差がほとんど無ければ均衡は完全競争の状態に近くなる 僅か２社しか無くても近似的に完全競争と同じ状況(Bertrand Paradox) OT2010

14 この講義のモデルで非正のマージンを認めない。理由は？
P2≦C2という戦略はP2＝ C2+εにweaklyにdominateされる戦略。仮にナッシュ均衡においてこの戦略が採られても尤もらしくなく、考える意味があまり無い。 OT2010

15 Bertrand複占モデル(整数制約バージョン)
企業１と企業２の限界費用はともに整数(Ｃ１≦Ｃ２＜Ｐ１Ｍ） 各企業はマージンを同時に独立に決める P１∈｛C1+ε, C1+2ε, C1+3ε,...} P2∈｛C2+ε, C2+2ε, C2+3ε,...} 問題 C1=C2とする。純粋戦略ナッシュ均衡を求めよ。 OT2010

16 Bertrand複占モデル(整数制約バージョン)
企業１と企業２の限界費用はともに整数(C１≦C２) 企業１はマージンを同時に独立に決める P1∈｛C1+ε, C1+2ε, C1+3ε,...} P2∈｛C2+ε, C2+2ε, C2+3ε,...} 問題 C1=C2とする。純粋戦略ナッシュ均衡を求めよ。 解答 P１=P2 = C2+ε(需要が非弾力的なときはＰ１= Ｐ2 = C2+2εも) Bertrand Paradoxがより明確に出る OT2010

17 increasing marginal cost
εが十分小さい。 対称複占(以降断りのない限りこれを仮定)。 価格は各企業の限界費用に限りなく近づく 両企業がＰ＝限界費用まで生産(εだけマージンだが十分小さいとして無視) OT2010

18 rationing rule revisited
P1<P2 企業１が全ての需要を取る P1>P2 企業２が全ての需要を取る P1=P2 企業１と企業２が半分ずつ需要を分け合う これは自分に来た顧客に供給義務があると仮定しているのと同じ ～これは多くの市場で妥当ではない 限界費用一定なら問題ない←来た顧客を断る誘因はないから でも限界費用逓増の場合には問題が発生 OT2010

19 rationing rule P1<P2→D1=D(P1), D2=max{D(P2)-Y1, 0}
P1>P2→D2=D(Ｐ2 ), D1=max{D(P1)-Y2, 0} P1=P2→D1=D(P1)/2+max{D(P2 )/2-Y2, 0} 自分の需要の範囲で好きなだけ売れる。ライバルが供給し残した顧客も自分の顧客としてとれる。 (Di≦Yiの範囲で好きな販売量を選べる) OT2010

20 Bertrand Equilibrium with Increasing Marginal Costs
P D MC曲線を横に足したもの～供給曲線 独占企業が生産量を決めそれに対応する価格が市場で決まる Y OT2010

21 Bertrand Equilibrium with Increasing Marginal Costs
両企業がＰ＝限界費用まで生産～これは均衡にならない 片方の企業が価格を下げる →販売量は増やすことはできるがもともと価格＝限界費用だったの増やさない→無意味 片方の企業が価格を上げる →相手は販売量を増やさない→相手の販売量を所与として残余需要を全て取ることができる→元の点はＰ＝MCだったから、価格上昇で必ず利潤増える OT2010

22 Pure Strategy Symmetric Bertrand Equilibrium
Ｐ Ｄ MC曲線を横に足した もの～供給曲線 独占企業が生産量を決めそれに対応する価格が市場で決まる Ｙ OT2010

23 pure strategy symmetric Bertrand Equilibrium
Ｐ>限界費用 片方の企業が価格を下げる →販売量を増やすことはできる(倍増) →需要の価格弾力性は実質的に無限大 片方の企業が価格を下げる誘因 ⇒symmetricな均衡(両企業が同じ価格をつける均衡)は存在しない。 OT2010

24 Pure Strategy Asymmetric Bertrand Equilibrium
MC曲線を横に足したもの～供給曲線 独占企業が生産量を決めそれに対応する価格が市場で決まる Y OT2010

25 pure strategy asymmetric Bertrand Equilibrium
Ｐ2 ＜Ｐ１ ーε →需要を全部取っているはず ⇒企業１は価格を下げる誘因 OT2010

26 pure strategy asymmetric Bertrand Equilibrium
Ｐ2 ＝Ｐ１ ーε 企業２は需要を全部取っているか、価格＝限界費用となるまで生産。企業１は残余を取っているが、その量は価格＝限界費用となる量よりも小さい。 ⇒企業１は価格を下げる誘因 ←２ ε下げるだけで需要は急増する～実質的に需要の価格弾力性無限大 ～純粋戦略均衡は一般に存在しない OT2010

27 Non-existence of pure strategy Bertrand Equilibrium
Does this result (non-existence of pure strategy equilibrium) depends on the assumption of homogeneous product? p1=a-q1-bq p2=a-q2-bq1 b∈(-1,1] b>0 supplementary products b=1 homogeneous product b represents the degree of product differentiation. If b is sufficiently close to 1, no pure strategy equilibrium exists under increasing marginal costs. OT2010

28 Homogeneous Products P1 D1 P2 独占企業が生産量を決めそれに対応する価格が市場で決まる Y OT2010

29 Differentiated Products
独占企業が生産量を決めそれに対応する価格が市場で決まる Y OT2010

30 Bertrand Equilibrium with Increasing Marginal Costs
もし供給義務があったら？ 両企業がP＝限界費用まで生産 片方の企業が価格を下げる →販売量は増えるがもともと価格＝限界費用だったので販売量が増加しても利潤は増えない 片方の企業が価格を上げる →需要量ゼロになって利潤は増えない 完全競争が再び均衡になる～でも均衡はuniqueではない OT2010

31 Bertrand Equilibrium with Increasing Marginal Costs
P D MC曲線を横に足した もの～供給曲線 独占企業が生産量を決めそれに対応する価格が市場で決まる Y 連続に均衡が存在 OT2010

32 Indeterminacy of Bertrand Equilibria
Does this result (indeterminacy of equilibria) depends on the assumption of homogeneous product? p1=a-q1-bq p2=a-q2-bq1 b∈(-1,1] b>0 supplementary products b=1 homogeneous product b represents the degree of product differentiation. If b =1, a continuum of equilibria exists. If b∈(0,1), the equilibrium is unique and it converges to Walrasian as b →1. OT2010

33 Notations pi: Firm i's price
p*: equilibrium price of perfect competition C(qi) : Firm i's cost function Did: Firm i's demand function d: the degree of product differentiation Di0: Firm i's demand function in homogeneous product market~ Only the firm naming the lowest price obtains the market. If several firms name the lowest same price, they share the market equally. OT2010

34 Assumptions A1. 需要関数は自分の価格に対して連続で、需要量が正である限り減少 A2. 同じ価格なら同じ需要
A4. dが０に収束すると、需要関数も同質財のそれに収束 A5. 全ての企業の価格が十分高ければ需要量は０になる OT2010

35 Results Under Assumptions A1.-A5, if d→0, then pk→p* OT2010

36 Intuitions 製品差別化の程度は十分に小さいが同質財ではないとする OT2010

37 Differentiated Products
独占企業が生産量を決めそれに対応する価格が市場で決まる Y OT2010

38 Intuitions 製品差別化の程度は十分に小さいが同質財ではないとする 完全競争よりも高い価格に収束したとする
自分だけ価格を下げると利益が得られる OT2010

39 Homogeneous Products P1 MC1 P2 独占企業が生産量を決めそれに対応する価格が市場で決まる Y OT2010

40 Differentiated Products
MC1 P2 独占企業が生産量を決めそれに対応する価格が市場で決まる Y OT2010

41 Intuitions 製品差別化の程度は十分に小さいが同質財ではないとする 完全競争よりも低い価格に収束したとする
自分だけ価格をあげると利益が得られる OT2010

42 Homogeneous Products P1 MC1 P2 独占企業が生産量を決めそれに対応する価格が市場で決まる Y OT2010

43 Differentiated Products
MC1 P2 独占企業が生産量を決めそれに対応する価格が市場で決まる Y OT2010

44 Summary 供給義務がある市場では連続的に均衡が存在するという結果は、同質財という仮定に決定的に依存している
供給義務がある市場では、完全競争均衡に注目すべき OT2010