Kinh tế học trong hệ thống nguồn nước

41 CH¦¥NG 2 Kinh tÕ häc trong hÖ thèng nguån n­íc 2.1. Ph©n tÝch kinh tÕ kü thuËt Ph©n tÝch kinh tÕ kü thuËt lµ mét qu¸ tr×nh ®¸nh gi¸ cã thÓ ®­îc sö dông ®Ó so s¸nh c¸c ph­¬ng ¸n c«ng tr×nh tµi nguyªn n­íc kh¸c nhau vµ lùa chän mét ph­¬ng ¸n kinh tÕ nhÊt. Qu¸ tr×nh nµy ®ßi hái ph¶i x¸c ®Þnh nh÷ng ph­¬ng ¸n kh¶ thi vµ sau ®ã ¸p dông mét kü thuËt chiÕt khÊu ®Ó chän ph­¬ng ¸n tèt nhÊt. §Ó thùc hiÖn ph©n tÝch nµy, cÇn ph¶i hiÓu mét sè kh¸i niÖm c¬ b¶n nh­ tÝnh t­¬ng ®­¬ng vÒ lo¹i h×nh, t­¬ng ®­¬ng vÒ thêi gian, vµ c¸c hÖ sè chiÕt khÊu. Mét trong nh÷ng b­íc ®Çu tiªn trong ph©n tÝch kinh tÕ lµ t×m ra mét ®¬n vÞ gi¸ trÞ chung ch¼ng h¹n nh­ lµ c¸c ®¬n vÞ tiÒn tÖ. Th«ng qua sö dông ®¬n vÞ gi¸ trÞ chung nµy, c¸c ph­¬ng ¸n kh¸c nhau cã thÓ ®­îc ®¸nh gi¸. Sù ®¸nh gi¸ vÒ tiÒn tÖ cña c¸c ph­¬ng ¸n nãi chung diÔn ra qua mét sè n¨m. Mçi gi¸ trÞ tiÒn tÖ ph¶i ®­îc x¸c ®Þnh b»ng l­îng vµ thêi gian. Gi¸ trÞ thêi gian cña tiÒn cã ®­îc tõ sù s½n sµng cña con ng­êi ®Ó tr¶ l·i cho viÖc sö dông tiÒn. HÖ qu¶ lµ, tiÒn t¹i c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau kh«ng thÓ ®­îc kÕt hîp hay so s¸nh mét c¸ch trùc tiÕp, mµ ®Çu tiªn ph¶i biÕn ®æi t­¬ng ®­¬ng th«ng qua sö dông c¸c hÖ sè chiÕt khÊu. C¸c hÖ sè chiÕt khÊu chuyÓn mét gi¸ trÞ tiÒn tÖ t¹i mét thêi ®iÓm nµy thµnh mét gi¸ trÞ t­¬ng ®­¬ng t¹i mét thêi ®iÓm kh¸c. 42 C¸c ký hiÖu ®­îc dïng ®Ó diÔn t¶ hÖ sè chiÕt khÊu: i lµ tû lÖ l·i suÊt hµng n¨m; n lµ sè n¨m; P lµ l­îng tiÒn hiÖn t¹i; F lµ l­îng tiÒn t­¬ng lai; vµ A lµ l­îng tiÒn hµng n¨m. XÐt mét l­îng tiÒn P ®­îc l·i cho n n¨m víi tû lÖ l·i suÊt lµ i %. Tæng F t­¬ng lai t¹i thêi ®iÓm kÕt thóc n n¨m ®­îc x¸c ®Þnh theo quy tr×nh sau: Do ®ã tæng l­îng tiÒn t­¬ng lai lµ F = P(1 + i)n (2.1.1) L­îng tiÒn t¹i thêi ®iÓm b¾t ®Çu cña n¨m + L·i suÊt = L­îng tiÒn t¹i thêi ®iÓm cuèi n¨m N¨m ®Çu tiªn P + iP = (1+i)P N¨m thø hai (1+i)P + iP(1+i) = (1+i)2P N¨m thø ba (1+i)2P + iP(1+i)2 = (1+i)3P ..... ........................ ... ................. ... .................. N¨m thø n (1+i)n-1P + iP(1+i)n-1 = (1+i)nP vµ hÖ sè l­îng phøc hîp chi tr¶ ®¬n lµ          ni P F i P F n %,,1 (2.1.2) HÖ sè nµy x¸c ®Þnh sè ®« la tÝch lòy sau n n¨m cho mçi ®« la ®­îc ®Çu t­ ban ®Çu víi tû lÖ l·i suÊt lµ i %. HÖ sè gi¸ trÞ hiÖn t¹i chi tr¶ mét lÇn (P/F, i%, n) ®¬n gi¶n lµ nghÞch ®¶o cña hÖ sè l­îng phøc hîp chi tr¶ ®¬n. B¶ng 2.1.1 tæng kÕt c¸c hÖ sè chiÕt khÊu kh¸c nhau. C¸c hÖ sè chuçi hµng n¨m ®ång ®Òu ®­îc sö dông cho sù t­¬ng ®­¬ng gi÷a nh÷ng l­îng tiÒn hiÖn t¹i (P) vµ l­îng tiÒn hµng n¨m (A) hay gi÷a l­îng t­¬ng lai (F) vµ l­îng hµng n¨m (A). XÐt l­îng tiÒn A ph¶i ®­îc ®Çu t­ hµng n¨m (ë cuèi mçi n¨m) ®Ó tÝch lòy l­îng tiÒn F sau n n¨m. Gi¸ trÞ cuèi cïng cña A trong n¨m thø n ®­îc rót ngay trªn kho¶n tiÒn chi tr¶ v× thÕ nã kh«ng tÝch lòy l·i suÊt. Gi¸ trÞ t­¬ng lai F lµ F = A + (1 + i)A + (1+i)2A +...+ (1+i)n-1A (2.1.3) Nh©n ph­¬ng tr×nh (2.1.3) víi (1+i), vµ trõ ®i ph­¬ng tr×nh (2.1.3) ta nhËn ®­îc hÖ sè quü ®Çu t­            ni F A i i F A n %,, 11 (2.1.4) HÖ sè quü ®Çu t­ lµ sè ®« la A ph¶i ®Çu t­ i% vµo cuçi cña mçi n n¨m ®Ó tÝch lòy 1 ®« la. HÖ sè l­îng phøc hîp chuçi (F/A) lµ nghÞch ®¶o cña hÖ sè quü ®Çu t­ (b¶ng 2.1.1), lµ l­îng ®« la sÏ tÝch lòy nÕu mét ®« la ®­îc ®Çu t­ vµo cuèi nh÷ng n¨m n víi i %. HÖ sè hoµn vèn ®Çu t­ cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch nh©n hÖ sè quü ®Çu t­ (A/F) víi hÖ sè l­îng phøc hîp chi tr¶ ®¬n (B¶ng 2.1.1) 43 P F F A ni P A       %,, (2.1.5) HÖ sè nµy lµ sè ®« la cã thÓ rót ra t¹i cuèi mçi n n¨m nÕu 1 ®« la lóc ®Çu ®­îc ®Çu t­. NghÞch ®¶o cña hÖ sè hoµn vèn ®Çu t­ lµ hÖ sè chuçi gi¸ trÞ hiÖn t¹i (P/A), cho ta sè ®« la ®­îc ®Çu t­ ban ®Çu ®Ó ph¸t sinh 1 ®« la t¹i cuèi mçi n¨m. HÖ sè chuçi gradient ®ång ®Òu lµ sè ®« la ®Çu t­ ban ®Çu ®Ó thu ®­îc 1 ®« la sau mét n¨m, 2 ®« la sau hai n¨m, 3 ®« la sau 3 n¨m vµ n ®« la sau n n¨m. VÝ dô 2.1.1. Mét dù ¸n tµi nguyªn n­íc cã lîi nhuËn b»ng 20000 ®« la sau mét n¨m ®Çu tiªn vµ t¨ng theo mét chuçi gradient ®ång ®Òu tíi 100000 ®« la sau 5 n¨m. Lîi nhuËn vÉn kh«ng ®æi ë møc 100000 mçi n¨m cho ®Õn hÕt n¨m 30, sau ®ã chóng gi¶m xuèng 0 ®« la theo mét gradient ®ång ®Òu ®Õn cuèi n¨m 40, Gi¸ trÞ hiÖn t¹i cña lîi nhuËn lµ bao nhiªu? BiÕt r»ng tû lÖ l·i suÊt lµ 6%. B¶ng 2.1.1 Tæng kÕt vÒ c¸c hÖ sè chiÕt khÊu Lo¹i hÖ sè chiÕt khÊu Ký hiÖu Cho tr­íc T×m HÖ sè C¸c hÖ sè chi tr¶ ®¬n HÖ sè l­îng phøc hîp , %, F i n P       P F  1 ni HÖ sè gi¸ trÞ hiÖn t¹i , %, P i n F       F P   1 1 n i C¸c hÖ sè chuçi hµng n¨m ®ång nhÊt HÖ sè quü ®Çu t­ , %, A i n F       F A (1 ) 1n i i  HÖ sè hoµn vèn , %, A i n P       P A (1 ) (1 ) 1 n n i i i    HÖ sè l­îng phøc hîp chuçi , %, F i n A       A F  1 1 n i i   HÖ sè chuçi gi¸ trÞ hiÖn t¹i , %, P i n A       A P     1 1 1 n n i i i    C¸c hÖ sè chuçi gradient ®ång ®Òu 44 HÖ sè chuçi gi¸ trÞ hiÖn t¹i gradient ®ång ®Òu , %, P i n G       G P       1 2 1 1 1 n n i ni i i i       *C¸c hÖ sè chiÕt khÊu thÓ hiÖn sè ®« la cña mét ®« la ®· cho cña P. F. A vµ G. Lêi gi¶i Gi¸ trÞ hiÖn t¹i cña chuçi ®ång ®Òu cho c¸c n¨m 1 tíi 5 lµ   242822$ 1411.12200005%,6,20000        G P Gi¸ trÞ hiÖn t¹i cña chuçi hµng n¨m cho c¸c n¨m tõ 6 ®Õn 30 lµ    252.955$ 74726.07834.121000005%,6,5%,6,100000              F P A P H×nh 2.1.1 S¬ ®å luång tiÒn mÆt Gi¸ trÞ hiÖn t¹i cña chuçi gradient ®ång ®Òu cho c¸c n¨m 31 ®Õn 40 ®­îc m« h×nh hãa b»ng mét chuçi c¸c ®Çu t­ hµng n¨m b»ng 80000 ®« la trªn mét n¨m cho c¸c n¨m 31 ®Õn 39 vµ trõ ®i mét chuçi gradient ®ång ®Òu cho c¸c n¨m t­¬ng tù, nh­ ®­îc chØ ra trong h×nh 2.1.1. Gi¸ trÞ hiÖn t¹i ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch ¸p dông hÖ sè gi¸ trÞ hiÖn t¹i chi tr¶ mét lÇn       80000 ,6%,9 ,6%,30 20000 ,6%,8 ,6%,31 80000 6,80170 0,17411 20000 26,05137 0,16425 $9159 P P P P A F G F                      Tæng gi¸ trÞ hiÖn t¹i lµ $242822 + $955252 +$9159 = $1207233 2.2. Ph©n tÝch chi phÝ lîi nhuËn C¸c dù ¸n n­íc kÐo dµi theo thêi gian, chÞu nh÷ng chi phÝ trong thêi gian cña dù ¸n, vµ c¸c lîi nhuËn s¶n xuÊt. VÒ c¬ b¶n, c¸c chi phÝ lµ lín trong thêi kú b¾t ®Çu vµ x©y dùng ban ®Çu, sau ®ã lµ c¸c chi phÝ duy tr× vµ 45 ho¹t ®éng. C¸c lîi nhuËn tÝch lòy tíi mét tèi ®a qua thêi gian nh­ ®­îc miªu t¶ trong h×nh 2.2.1. Gi¸ trÞ lîi nhuËn hiÖn t¹i (PVB) vµ gi¸ trÞ chi phÝ hiÖn t¹i (PVC) t­¬ng øng lµ      n n i b i b i b bPVB       1 ... 11 2 21 0 (2.2.1) vµ      n n i c i c i c cPVC       1 ... 11 2 21 0 (2.2.2) Gi¸ trÞ hiÖn t¹i cña lîi nhuËn thùc b»ng PVNB = PVB - PVC              n nn i cb i cb i cb cb          1 ... 11 2 2211 00 (2.2.3) H×nh 2.2.1 C¸c chi phÝ vµ lîi nhuËn theo thêi gian. §Ó tiÕn hµnh ph©n tÝch chi phÝ – lîi nhuËn, cÇn ph¶i cã c¸c quy t¾c tèi ­u hãa kinh tÕ cña viÖc thiÕt kÕ dù ¸n vµ c¸c quy tr×nh ph©n cÊp dù ¸n. Howe (1971) chØ ra r»ng ®iÓm quan träng nhÊt trong quy ho¹ch dù ¸n lµ xÐt ph¹m vi réng nhÊt cña c¸c ph­¬ng ¸n. VÒ c¬ b¶n, ph¹m vi cña c¸c ph­¬ng ¸n ®· chän ®­îc h¹n chÕ bëi tr¸ch nhiÖm cña c¬ quan vµ/hoÆc c¸c nhµ quy ho¹ch tµi nguyªn n­íc. §Æc tr­ng cña bµi to¸n cÇn gi¶i quyÕt cã thÓ còng quy ®Þnh ph¹m vi cña c¸c ph­¬ng ¸n. §iÒu tra s¬ bé vÒ c¸c ph­¬ng ¸n cã thÓ gióp lo¹i trõ c¸c dù ¸n bëi tÝnh kh«ng kh¶ thi vÒ kü thuËt hay chi phÝ. XÐt mét bµi to¸n thiÕt kÕ dù ¸n ®¬n môc tiªu tèi ­u ch¼ng h¹n nh­ viÖc x©y dùng mét hÖ thèng kiÓm so¸t lò hay mét dù ¸n cÊp n­íc. KÝch th­íc tèi ­u cã thÓ ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch lùa chän ph­¬ng ¸n sao cho gi¸ trÞ c¸c sè gia cña chi phÝ hiÖn t¹i, PVC , b»ng sè gia cña gi¸ trÞ lîi nhuËn hiÖn t¹i, PVB , PVCPVB  46 Sè gia gi¸ trÞ lîi nhuËn vµ chi phÝ lµ cã ®­îc do mét sù gia t¨ng cho tr­íc vÒ kÝch th­íc cña mét dù ¸n      n n i b i b i b PVB          1 ... 11 2 21 (2.2.4) vµ      n n i c i c i c PVC          1 ... 11 2 21 (2.2.5) Khi chän mét tËp hîp c¸c dù ¸n, mét quy t¾c cho sù lùa chän tèi ­u lµ tèi ®a hãa gi¸ trÞ lîi nhuËn thùc hiÖn t¹i. Mét chØ tiªu ph©n lo¹i kh¸c lµ sö dông tû sè lîi nhuËn – chi phÝ (B/C), PVB/PVC. PVC PVB C B  (2.2.6) Ph­¬ng ph¸p nµy cã tïy chän vÒ viÖc trõ c¸c chi phÝ ®Þnh kú khái lîi nhuËn hµng n¨m hay gép tÊt c¶ c¸c chi phÝ trong gi¸ trÞ chi phÝ hiÖn t¹i. Mçi tïy chän nµy sÏ dÉn tíi mét B/C kh¸c nhau, víi c¸c B/C cao h¬n khi kh«ng tÝnh ®Õn c¸c chi phÝ hµng n¨m, nÕu B/C lín h¬n 1. B/C th­êng ®­îc sö dông ®Ó lo¹i bá ngay tõ ®Çu c¸c ph­¬ng ¸n kh«ng kh¶ thi mµ B/C cña chóng <1. B¶ng 2.2.1 X¸c ®Þnh quy m« tèi ­u cña viÖc x©y dùng mét c«ng tr×nh thñy ®iÖn cña VÝ dô 2.2.2 (Nguån: Sewell vµ nh÷ng ng­êi kh¸c, 1961) 1 2 3 4 5 TiÒn l·i Quy m« (kw) Chi phÝ C($000) Lîi nhuËn B($000) Lîi nhuËn thùc($000) B/C Chi phÝ ∆C ($000) Lîi nhuËn ∆B ($000) ∆B/∆C 50,000 15,000 18,000 3,000 1,2 - - - 60,000 17,400 21,000 3,600 1,2 2,400 3,000 1,3 75,000 21,000 26,700 5,700 1,3 3,600 5,700 1,6 90,000 23,400 29,800 6,400 1,3 2,400 3,100 1,3 *100,000 26,000 32,700 6,700 1,3 2,600 2,900 1,1 125,000 32,500 38,500 6,000 1,2 6,500 5,800 0,9 150,000 37,500 42,500 5,000 1,1 5,000 4,000 0,8 200,000 50,000 50,000 - 1,0 12,500 7,500 0,6 *Quy m« tèi ­u cña dù ¸n. ViÖc lùa chän ph­¬ng ¸n tèi ­u dùa trªn tû lÖ sè gia lîi nhuËn – chi phÝ, CB  / , cßn tû sè B/C ®­îc sö dông ®Ó ph©n lo¹i c¸c ph­¬ng ¸n. Tû sè sè gia lîi nhuËn – chi phÝ b»ng        kj kj APVCAPVC APVBAPVB C B      (2.2.7) trong ®ã PVB(Aj) lµ gi¸ chÞ lîi nhuËn hiÖn t¹i cho ph­¬ng ¸n Aj. h×nh 2.2.2 lµ mét s¬ ®å minh häa ph­¬ng ph¸p lîi nhuËn – chi phÝ. 47 VÝ dô 2.2.1. X¸c ®Þnh quy m« tèi ­u cña viÖc x©y dùng mét c«ng tr×nh thñy ®iÖn sö dông quy tr×nh ph©n tÝch chi phÝ- lîi nhuËn. C¸c c«ng tr×nh kÝch th­íc kh¸c nhau vµ lîi nhuËn t­¬ng øng ®­îc liÖt kª trong B¶ng 2.2.1. Lêi gi¶i Theo h×nh 2.2.2, quy tr×nh ph©n tÝch chi phÝ lîi nhuËn ®Çu tiªn tÝnh c¸c B/C cña tõng ph­¬ng ¸n vµ ph©n lo¹i c¸c c«ng tr×nh víi B/C >1 ë d¹ng chi phÝ t¨ng. Theo B¶ng 2.2.1, c¸c B/C cho c¸c ph­¬ng ¸n lµ c¸c tû sè sè gia lîi nhuËn – chi phÝ, ®­îc cho trong cét 8. So s¸nh c¸c ph­¬ng ¸n 50000 vµ 60000 kW, CB  / b»ng 3.1 2400 3000    C B Chó ý r»ng tû sè sè gia lîi nhuËn – chi phÝ lµ lín h¬n 1 cho tíi c¸c c«ng tr×nh 100000 vµ 125000 kW ®­îc so s¸nh trong ®ã 9.0/  CB . §iÒu nµy cã nghÜa r»ng sè gia lîi nhuËn kh«ng cßn lín h¬n sè gia chi phÝ. Quy m« tèi ­u cña viÖc x©y dùng lµ c«ng tr×nh 100000 kW, cã lîi nhuËn thùc lín nhÊt. 2.3 Lý thuyÕt hµnh vi kh¸ch hµng 2.3.1. §é tho¶ dông Mét kh¸ch hµng gi¶ sö lùa chän mét trong c¸c ph­¬ng ¸n theo mét c¸ch thøc nµo ®ã ®Ó cã ®­îc sù tháa m·n. Còng gi¶ sö r»ng ng­êi tiªu thô hiÓu râ c¸c ph­¬ng ¸n hiÖn cã. Hµm tho¶ dông chøa th«ng tin g¾n liÒn víi møc ®é tháa m·n cña mçi ph­¬ng ¸n. Mét hµm tháa dông víi m hµng hãa, w1, w2, ..., wm, ®­îc biÓu diÔn b»ng  mwwwfu ,...,, 21 (2.3.1) 48 H×nh 2.2.2 S¬ ®å c¸c b­íc ph©n tÝch chi phÝ-lîi nhuËn. XÐt hµm tháa dông cho mét tr­êng hîp ®¬n gi¶n trong ®ã mét ng­êi tiªu thô cã hai mÆt hµng ®Ó chän, hµm tháa dông ®­îc biÓu thÞ b»ng  21,wwfu  (2.3.2) trong ®ã w1 vµ w2 lµ nh÷ng ®Þnh l­îng cña hai mÆt hµng kh¸c nhau. Gi¶ sö r»ng c¸c ®¹o hµm bËc nhÊt vµ bËc hai cña hµm tháa dông liªn tôc, vµ ®¹o hµm bËc nhÊt d­¬ng thùc sù v× thÕ mét kh¸ch hµng sÏ lu«n mong ®îi nhiÒu h¬n cña c¶ hai mÆt hµng. Hµm tháa dông ®­îc x¸c ®Þnh cho sù tiªu thô trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Mét møc tháa dông riªng u0 cã thÓ ®­îc ®Þnh nghÜa b»ng  21 0 ,wwfu  (2.3.3) trong ®ã u0 lµ kh«ng ®æi vµ ®Þnh nghÜa mét ®­êng ®¼ng dông lµ quü tÝch cña tæ hîp c¸c hµng hãa mµ víi nã ng­êi tiªu thô cã cïng mét møc ®é tháa m·n. Víi mét tæ hîp c¸c hµng hãa ®¬n lÎ kh«ng thÓ cho ra hai møc ®é tháa 49 m·n, tøc lµ c¸c ®­êng ®¼ng dông kh«ng c¾t nhau. C¸c d¹ng hµm tháa dông lµ lâm, h¹n chÕ d¹ng cña c¸c ®­êng ®¼ng dông. Víi hai ®iÓm, ( 02 0 1 ,ww ) vµ ( 12 1 1 ,ww ) trªn mét ®­êng ®¼ng dông trong ®ã    121102010 ,, wwfwwfu  , ph­¬ng tr×nh sau ®­îc tháa m·n      012021101 1,1 uwwwwfu   (2.3.4) víi tÊt c¶ 10   . Ph­¬ng tr×nh (2.3.4) diÔn ®¹t r»ng tÊt c¶ c¸c ®iÓm n»m gi÷a mét ®o¹n th¼ng nèi hai ®iÓm trªn mét ®­êng ®¼ng dông ®­îc ®Æt n»m trªn c¸c ®­êng ®¼ng dông cña c¸c møc ®é tháa m·n cao h¬n (Xem h×nh 2.3.1). Mét b¶n ®å ®¼ng dông lµ mét hÖ c¸c ®­êng ®¼ng dông cã c¸c møc ®é tháa dông hay tháa m·n kh¸c nhau nh­ trong h×nh 2.3.2. Mét ®Æc tr­ng kh¸c cña c¸c ®­êng ®¼ng dông lµ chóng cã xu h­íng tiÖm cËn tíi c¸c trôc, tøc lµ mét mÆt hµng ngµy cµng Ýt ®­îc tiªu thô, sù hi sinh cña viÖc tõ bá mét ®¬n vÞ bæ xung trë nªn lín h¬n. RÊt nhiÒu ®¬n vÞ mÆt hµng thø hai ph¶i ®­îc thay thÕ ®Ó duy tr× cïng mét møc ®é tháa m·n. Sai ph©n toµn phÇn cña mét hµm tháa dông b»ng 2 2 1 1 dw w f dw w f du       (2.3.5) trong ®ã 1/ wf  vµ 2/ wf  lµ ®é tháa dông biªn tÕ. §i däc theo mét ®­êng ®¼ng dông vµ thÕ mét mÆt hµng cho mét mÆt hµng kh¸c, du = 0 v× thÕ 02 2 1 1       dw w f dw w f vµ s¾p xÕp l¹i 2 1 1 2 w f w f dw dw      (2.3.6) Ph­¬ng tr×nh nµy ®Þnh nghÜa tû lÖ thay thÕ biªn hay tû lÖ thay thÕ hµng hãa (Henderson vµ Quandt, 1980). Tû lÖ thay thÕ biªn lµ ®é dèc cña mét ®­êng ®¼ng dông dw2/dw1 mµ nã x¸c ®Þnh tû lÖ mét ng­êi tiªu thô thay thÕ w1 cho w2 trªn mét ®¬n vÞ tû lÖ cña w1 ®Ó duy tr× mét møc ®é tháa dông x¸c ®Þnh. 2.3.2. Tèi ®a hãa ®é tháa dông XÐt rµng buéc ng©n s¸ch cña mét kh¸ch hµng nh­ sau 50 2211 0 wpwpB  (2.3.7) trong ®ã B0 biÓu thÞ thu nhËp kh¸ch hµng, p1 vµ p2 t­¬ng øng lµ gi¸ cña w1 vµ w2. Mét kh¸ch hµng muèn tèi ®a hãa hµm tháa dông (2.3.2) víi gi¶ thiÕt ph­¬ng tr×nh rµng buéc ng©n s¸ch (2.3.7). Bµi to¸n tèi ®a hãa cã rµng buéc nµy cã thÓ ®­îc tiÕp cËn th«ng qua viÖc sö dông mét hµm Lagrange (®Ó biÕt chi tiÕt, xem Môc 4.5) H×nh 2.3.1 §­êng ®¼ng dông 51 H×nh 2.3.2 Ph©n bæ thu nhËp tèi ­u.    2211021, wpwpBwwfL   (2.3.8) Ph­¬ng tr×nh nµy kÕt hîp c¸c ph­¬ng tr×nh (2.3.2) vµ (2.3.7) vµ sö dông  lµ mét nh©n tö Lagrange. C¸c Èn sè trong hµm Lagrange lµ w1, w2 vµ  . §Ó tèi ­u (tèi ®a hãa), c¸c ®iÒu kiÖn sau ph¶i ®­îc tháa m·n tõ c¸c nguyªn lý ®¬n gi¶n trong tÝnh to¸n ®¹o hµm: 01 11       p w f w L  (2.3.9a) 02 22       p w f w L  (2.3.9b) 02211 0    wpwpB L  (2.3.9c) KÕt hîp c¸c ph­¬ng tr×nh (2.3.9a, b) dÉn tíi 2 1 2 1 p p w f w f      hay 2 1 1 2 p p w w    (2.3.10) Ph­¬ng tr×nh nµy nãi lªn r»ng, ®é tháa dông tèi ®a ®¹t ®­îc khi tû sè ®é tháa dông biªn tÕ ph¶i b»ng tû sè gi¸ c¶. C¸c ®iÓm tèi ­u cho ph©n bæ thu nhËp ®èi víi ba møc ng©n s¸ch B0, B1 vµ B2 ®­îc minh häa trong h×nh 2.3.3. 52 Theo ph­¬ng tr×nh (2.3.6) vÕ tr¸i cña ph­¬ng tr×nh (2.3.10) lµ tû lÖ thay thÕ biªn ( 12 / ww  ), v× thÕ t¹i ®é tháa dông tèi ®a, tû lÖ thay thÕ biªn lµ b»ng tû sè gi¸ c¶. C¸c ph­¬ng tr×nh (2.3.9a, b) cã thÓ ®­îc viÕt thµnh       2 2 1 1 p w f p w f (2.3.11) Ph­¬ng tr×nh nµy nãi lªn r»ng ®é tháa dông biªn tÕ chia cho gi¸ cña hµng hãa ph¶i gièng nhau cho tÊt c¶ c¸c mÆt hµng. C¸c ®iÒu kiÖn bËc hai cho sù tèi ®a hãa cña ph­¬ng tr×nh hµm Lagrange (2.3.8) ®ßi hái ®Þnh thøc ma trËn Hessian lµ d­¬ng (®Ó biÕt chi tiÕt h¬n, xem Môc 4.3). 0 021 22 2 2 12 2 1 21 2 2 1 2             pp p w f ww f p ww f w f (2.3.12) tøc lµ 02 212 2 2 2 22 1 2 21 21 2               p w f p w f pp ww f (2.3.13) Tõ c¸c ph­¬ng tr×nh (2.3.9a, b),   /1/ 11 wfp  vµ   /1/ 22 wfp  , ®­îc thÕ vµo trong ph­¬ng tr×nh (2.3.13) vµ nh©n víi 2 dÉn tíi 02 2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2121 2                                                   w f w f w f w f w f w f ww f (2.3.14) §©y lµ bÊt ®¼ng thøc chÆt cho mét hµm gi¶ lâm thùc sù (Môc 4.3). 2.3.3. C¸c hµm cÇu Mét hµm cÇu cña kh¸ch hµng biÓu thÞ l­îng hµng hãa mµ kh¸ch hµng s½n sµng mua nh­ mét hµm cña gi¸ c¶ vµ thu nhËp. §­êng cÇu nãi chung ®­îc gi¶ sö cã ®é dèc ©m (H×nh 2.3.4), tøc lµ gi¸ cµng thÊp th× nhu cÇu cµng cao. C¸c hµm cÇu lµ c¸c hµm ®¬n trÞ cña gi¸ c¶ vµ thu nhËp, nh­ ®­îc biÓu thÞ trªn ®­êng cÇu vÒ n­íc trong h×nh 2.3.4. NÕu tÊt c¶ c¸c gi¸ vµ thu nhËp thay ®æi cïng mét tû lÖ, th× nhu cÇu vÉn kh«ng ®æi. §iÒu nµy nãi lªn r»ng c¸c hµm cÇu lµ thuÇn nhÊt bËc kh«ng vÒ gi¸ vµ thu nhËp (Henderson vµ Quandt, 1980). Hai lùc t¸c ®éng tíi kh¸ch hµng khi gi¸ cña mét mÆt hµng thay ®æi: (1) sù trao ®æi hµng hãa hay ¶nh h­ëng thay thÕ; vµ (2) ¶nh h­ëng thu nhËp 53 mµ thu nhËp t¨ng nÕu gi¸ gi¶m vµ gi¶m nÕu gi¸ t¨ng. ¶nh h­ëng thay thÕ lu«n lu«n x¶y ra sao cho mét sù t¨ng vÒ gi¸ c¶ cña mét mÆt hµng sÏ dÉn ®Õn mÆt hµng ®­îc tiªu thô Ýt h¬n. Mét sù gi¶m gi¸ sÏ dÉn tíi hµng hãa ®­îc tiªu thô nhiÒu h¬n. §é co gi·n cÇu lµ tû lÖ thay ®æi t­¬ng xøng vÒ l­îng nhu cÇu chia cho tû lÖ thay ®æi t­¬ng xøng trong chÝnh gi¸ c¶ cña nã 1 1 1 1 11 11 11 / / p w w p pp ww       (2.3.15) C¸c hµng hãa víi ®é co gi·n cao ( 11  -1) lµ nh÷ng thø cÇn thiÕt. ®é co gi·n lín ¸m chØ r»ng l­îng nhu cÇu lµ rÊt nh¹y víi nh÷ng thay ®æi gi¸ c¶. Mét phÝ tæn cña ng­êi tiªu thô ®èi víi mét hµng hãa lµ p1w1 v× thÕ thay ®æi theo gi¸ c¶ lµ                 1 1 1 1 1 1 1 11 1 11 1 p w w p w p w pw p wp  111 1  w (2.3.16) §iÒu nµy râ rµng chøng tá r»ng nÕu 111  , nh÷ng phÝ tæn cña mét kh¸ch hµng trªn w1 sÏ t¨ng víi p1. NÕu 111  , nh÷ng phÝ tæn cña mét kh¸c hµng sÏ gi¶m vµ nÕu 111  , c¸c phÝ tæn sÏ gi÷ kh«ng ®æi. §é co gi·n theo gi¸ cña cÇu lµ mét ®Æc tr­ng cña ®­êng cÇu v× thÕ ®é co gi·n nµy bÞ ¶nh h­ëng bëi nh÷ng nh©n tè cã ¶nh h­ëng ®Õn nhu cÇu. §iÓn h×nh lµ, mét hµng hãa cã dé co gi·n cµng lín, cµng cã s½n nhiÒu thay thÕ, ph¹m vi sö dông cµng réng vµ phÇn thu nhËp cña ng­êi tiªu thô ®­îc dïng vµo hµng hãa ®ã cµng lín. Tãm l¹i, nhu cÇu lµ t­¬ng ®èi kh«ng co gi·n khi nh÷ng thay ®æi vÒ l­îng nhá h¬n tû lÖ thuËn víi gi¸ c¶ vµ lµ t­¬ng ®èi ®µn håi khi nh÷ng thay ®æi vÒ l­îng lín h¬n tû lÖ thuËn víi gi¸ c¶. §é co gi·n chÐo theo gi¸ cña cÇu liªn hÖ sù thay ®æi tû lÖ vÒ l­îng cña mét mÆt hµng víi sù thay ®æi tû lÖ vÒ gi¸ c¶ cña mét mÆt hµng kh¸c 1 2 2 1 21 p w w p    (2.3.17) §¹i l­îng nµy cã thÓ lµ d­¬ng hoÆc ©m. 54 H×nh 2.3.4 §­êng cong nhu cÇu n­íc cña c¸ thÓ VÝ dô 2.3.1. Billings vµ Agthe (1980) ®· x©y dùng hµm cÇu vÒ n­íc cho Tucson, Arizona nh­ sau ln(Q) = -7,36 - 0,267 ln(P) + 1,61 ln(I) - 0,123 ln(D) + 0,0897 ln(W) trong ®ã Q lµ l­îng tiªu thô n­íc hµng th¸ng cña hé gia ®×nh trung b×nh, ®¬n vÞ lµ 100 ft3; P lµ gi¸ biªn ®èi víi hé gia ®×nh, ®¬n vÞ lµ cent/100 ft3; D lµ chªnh lÖch gi÷a chi phÝ thùc tÕ cho n­íc vµ n­íc th¶i trõ ®i chi phÝ cã thÓ ph¶i tr¶ nÕu tÊt c¶ n­íc ®­îc b¸n víi gi¸ biªn ($); I lµ thu nhËp c¸ nh©n trªn hé gia ®×nh, ®¬n vÞ $/th¸ng; W lµ l­îng bèc tho¸t h¬i n­íc trõ l­îng m­a (®¬n vÞ inche). X¸c ®Þnh ®é co gi·n theo gi¸ cña cÇu ®èi víi n­íc. Lêi gi¶i Hµm cÇu cho lo¹i hµng hãa nµy, n­íc, cã thÓ ®­îc viÕt b»ng Q = 0,0006362P-0,267 I1.61 D-0,123 W0,0897 ®é co gi·n theo gi¸ cña cÇu theo ph­¬ng tr×nh (2.3.15) b»ng dP dQ Q P  trong ®ã   1.267 1.61 0.123 0.0897 1 0, 267 0,0006362 0, 267 dQ P I D W dP P Q       Do ®ã ®é co gi·n b»ng  10,267 0, 267 P P Q Q      §é co gi·n theo gi¸ b»ng -0,267 nµy chøng tá r»ng víi 1,0 % t¨ng lªn vÒ gi¸, 0,267 % gi¶m vÒ l­îng nhu cÇu sÏ ®­îc kú väng hoÆc ng­îc l¹i, 1,0 % gi¶m vÒ gi¸ sÏ t¹o ra 0,267 % gi¶m vÒ l­îng nhu cÇu. 55 2.4. Lý thuyÕt c«ng ty Mét c«ng ty lµ mét ®¬n vÞ kü thuËt mµ trong ®ã c¸c hµng hãa ®­îc t¹o ra (Henderson vµ Quandt, 1980). Lý thuyÕt c«ng ty tËp trung vµo gi¶i thÝch mét c«ng ty nªn lµm nh­ thÕ nµo cho viÖc: (a) ph©n bæ c¸c ®Çu vµo hay c¸c tµi nguyªn cña nã trong s¶n xuÊt cña ®Çu ra hay s¶n phÈm; (b) quyÕt ®Þnh møc ®é s¶n xuÊt; vµ (c) ®èi víi mét thay ®æi vÒ gi¸ cña c¸c ®Çu vµo vµ ®Çu ra. Sù chuyÓn ®æi c¸c ®Çu vµo thµnh c¸c ®Çu ra ®­îc diÔn t¶ th«ng qua sö dông mét hµm s¶n xuÊt. C¸c hÖ thèng nguån n­íc cã thÓ ®­îc ph©n tÝch sö dông c¸c kh¸i niÖm cña lý thuyÕt c«ng ty. 2.4.1. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n Mét hµm s¶n xuÊt biÓu diÔn l­îng ®Çu ra b»ng mét hµm cña c¸c l­îng ®Çu vµo thay ®æi. C¸c ®Çu vµo cã thÓ ®­îc xÐt lµ c¸c ®Çu vµo kh«ng ®æi (sù kh«ng ®æi do thùc tÕ lµ l­îng ®Çu vµo kh«ng thay ®æi) vµ c¸c ®Çu vµo biÕn ®æi. Hµm s¶n xuÊt cã thÓ ®­îc ph¸t biÓu b»ng to¸n häc cho mét ®Çu ra, q, víi m ®Çu vµo thay ®æi x lµ  mxxxfq ,...,, 21 (2.4.1) Mét hµm s¶n xuÊt gi¶ ®Þnh tr­íc hiÖu suÊt kü thuËt vµ c¸c tr¹ng th¸i ®Çu ra lín nhÊt cã thÓ nhËn ®­îc tõ mäi tæ hîp ®Çu vµo cã thÓ. XÐt qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®¬n gi¶n trong B¶ng 2.4.1, cã hai ®Çu vµo biÕn ®éng, n­íc t­íi x1 vµ ph©n bãn nitrogen x2, víi ®Çu ra lµ s¶n l­îng ngò cèc, q, ),( 21 xxfq  (2.4.2) Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt nµy còng cã mét sè ®Çu vµo kh«ng ®æi gåm cã h¹t gièng, lao ®éng, sù phôc vô cña m¸y mãc, vµ sù phôc vô cña ®Êt. C¸c møc ®Çu vµo vµ ®Çu ra lµ c¸c tû lÖ cña sù sö dông hay sù s¶n xuÊt trªn mét ®¬n vÞ thêi gian. Trong vÝ dô s¶n xuÊt trong B¶ng 2.4.1 ®¬n vÞ thêi gian lµ mét mïa canh t¸c. Trong thêi gian dµi, c¸c møc cña tÊt c¶ c¸c ®Çu vµo lµ c¸c biÕn cßn trong thêi gian ng¾n, mét ®Çu vµo Ên ®Þnh lµ kh«ng ®æi mµ møc s½n cã kh«ng thÓ ®­îc thay thÕ. Tæng s¶n phÈm cña ®Çu vµo x2 trong s¶n xuÊt b»ng q lµ l­îng ®Çu ra tõ ®Çu vµo x2 nÕu x1 ®­îc Ên ®Þnh b»ng 1x  21, xxfq  v× thÕ q lµ mét hµm cña chØ x2. Quan hÖ gi÷a q vµ x2 ®­îc thay b»ng viÖc ®æi 1x . Víi mçi gi¸ trÞ cña 1x , mét ®­êng cong tæng s¶n phÈm cã thÓ ®­îc x©y dùng ®Ó biÓu thÞ ®­êng cong cña tæng s¶n phÈm q b»ng mét hµm cña l­îng ®Çu vµo thay ®æi 2x . 56 N¨ng suÊt trung b×nh (AP- Average Product) cña x2 lµ tæng s¶m phÈm chia cho l­îng ®Çu vµo thay ®æi x2 víi ®Çu vµo Ên ®Þnh 1x   2 21 2 , x xxf x q AP  (2.4.3) N¨ng suÊt biªn ( 2x MP ) cña x2 lµ tû lÖ thay ®æi cña tæng s¶n phÈm theo l­îng ®Çu vµo thay ®æi x2   22 21 2 , 2 x q x xxf x q MPx          (2.4.4) n¨ng suÊt biªn lµ ®é dèc cña ®­êng cong tæng s¶n phÈm. Theo h×nh 2.4.1, n¨ng suÊt biªn t¨ng tõ gèc tíi ®iÓm uèn cña ®­êng cong tæng s¶n phÈm mµ ®é dèc lµ tèi ®a. N¨ng suÊt biªn vµ n¨ng suÊt trung b×nh lµ b»ng nhau t¹i gi¸ trÞ lín nhÊt cña n¨ng suÊt trung b×nh. VÝ dô 2.4.1. Sö dông hµm s¶n xuÊt ®­îc tr×nh bµy trong b¶ng 2.4.1 ®Ó x¸c ®Þnh c¸c n¨ng suÊt trung b×nh vµ n¨ng suÊt biªn cho n­íc t­íi ®­îc gi÷ kh«ng ®æi b»ng 7 inche/mÉu vµ xÐt 40 vµ 50 pao ph©n bãn /mÉu Lêi gi¶i Tæng s¶n phÈm cho 40 vµ 50 pao ph©n bãn trªn mét mÉu víi n­íc b»ng 7 inch/mÉu lµ 126 vµ 161 gi¹, t­¬ng øng. N¨ng suÊt trung b×nh theo ph­¬ng tr×nh (2.4.3) cho 40 pao ph©n bãn lµ 15.3 40 126 2  x q AP vµ víi 50 pao lµ 3.22. N¨ng suÊt biªn theo ph­¬ng tr×nh (2.4.4) lµ 5.3 4050 126161 2        x q MP lµ ®é dèc cña ®­êng cong tæng s¶n phÈm. B¶ng 2.4.1 Quy tr×nh s¶n xuÊt cña mèi quan hÖ gi÷a l­îng n­íc t­íi, ph©n bãn nitrogen, vµ s¶n l­îng ng« (gi¹/mÉu) Schefter et al., 1978) Sè pao Nitrogen/mÉu x1: Sè inch t­íi - N­íc/mÉu 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 10 0,0 1,8 5,0 9,0 13,2 17,0 19,8 21,0 20,0 16,2 9,0 0,0 0,0 0,0 20 0,0 5,0 12,8 22,2 32,0 41,0 48,0 51,8 51,2 45,0 32,0 11,0 0,0 0,0 30 0,0 9,0 22,2 37,8 54,0 69,0 81,0 88,2 88,0 81,0 63,0 33,0 0,0 0,0 40 0,0 13,2 32,0 54,0 76,8 98,0 115,2 126,0 128,0 118,8 96,0 57,2 0,0 0,0 50 0,0 17,0 41,0 69,0 98,0 125,0 147,0 161,0 164,0 153,0 125,0 77,0 6,0 0,0 60 0,0 19,8 48,0 81,0 115,2 147,0 172,8 189,0 192,0 178,2 144,0 85,8 0,0 0,0 70 0,0 21,0 51,8 88,2 126,0 161,0 189,0 205,8 207,2 189,0 147,0 77,0 0,0 0,0 80 0,0 20,0 51,2 88,0 128,0 164,0 192,0 207,2 204,8 180,0 128,0 44,0 0,0 0,0 90 0,0 16,2 45,0 81,0 118,8 153,0 178,2 189,0 180,0 145,8 81,0 0,0 0,0 0,0 100 0,0 9,0 32,0 63,0 96,0 125,0 144,0 147,0 128,0 81,0 0,0 0,0 0,0 0,0 110 0,0 0,0 11,0 33,0 57,2 77,0 85,8 77,0 44,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 120 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 6,0 0,0 0,0 0,0 0,