Handout: Cournot- Bertrand-Oligopol mit differenzierten Gütern
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Technische Universität Berlin<br />
FG Netzwerke und IuK-Ökonomie<br />
Prof. Dr. Christian Wey<br />
E-Mail: cwey@diw.de<br />
Das lineare <strong>Cournot</strong>- und <strong>Bertrand</strong>-<strong>Oligopol</strong> <strong>mit</strong> di¤erenzierten <strong>Gütern</strong><br />
(<strong>Handout</strong> zur Vorlesung “Wettbewerbspolitik”im SS 2006)<br />
01. Juni 2006<br />
In diesem <strong>Handout</strong> soll das lineare <strong>Cournot</strong>- und <strong>Bertrand</strong>-<strong>Oligopol</strong>-Modell vorgestellt<br />
und die Unterschiede zwischen beiden Modellen herausgearbeitet werden. Besonderes<br />
Gewicht wird auf die komparative Statik bezüglich des Produktdi¤erenzierungsparameters<br />
gelegt.<br />
1 Herleitung der linearen Nachfragen<br />
Wir betrachten eine Ökonomie <strong>mit</strong> einem oligopolistischen Sektor, in dem i = 1; 2 Firmen<br />
jeweils ein Gut anbieten. Des Weiteren existiert ein Numeraire-Sektor z, in dem perfekter<br />
Wettbewerb herrscht. Der Preis des Numeraire-Guts ist auf eins normiert, so dass pz = 1<br />
ist. Der Output der Firmen i = 1; :::; N sei qi. In der Ökonomie haben wir ein Kontinu-<br />
um an Konsumenten des gleichen Typs <strong>mit</strong> einer Nutzenfunktion, die separierbar und<br />
linear im Numeraire-Gut ist. Des Weiteren ist die Nutzenfunktion U des repräsentativen<br />
Konsumenten quadratisch und streng konkav in qi. Es sei U : R 2 + ! R de…niert durch:<br />
U(q1; q2) = qz + q1 + q2<br />
1<br />
2 q2 1 + q 2 2 q1q2: (1)<br />
Die Budgetbeschränkung ist durch qz+p1q1+p2q2 I gegeben, wobei pi der Preis des Pro-<br />
duktes i und I das Einkommen des repräsentativen Konsumenten ist. Strenge Konkavität<br />
erfordert, dass der Grenznutzen der Güter streng positiv ist. Außerdem muss die erste<br />
Hauptdeterminante der Hesse-Matrix streng negativ und die zweite Hauptdeterminante<br />
streng positiv sein. Wir betrachten den Fall substitutiver Güter, sodass > 0 gilt. Die<br />
Aufstellung der Larange-Funktion gibt:<br />
max<br />
qi;qz 0 L (q1; q2; qz) = qz + q1 + q2<br />
+ (I qz p1q1 p2q2) :<br />
1<br />
1<br />
2 q2 1 + q 2 2 q1q2 (2)
Wir erhalten die folgenden Bedingungen erster Ordnung für ein Nutzenmaximum, aus<br />
denen sich die Nachfragefunktionen für die di¤erenzierten Produkte des monopolistischen<br />
Sektors herleiten lassen:<br />
@L<br />
@q1<br />
@L<br />
@q2<br />
@L<br />
@qz<br />
= 1 = 0 ) = 1;<br />
= 1 q1 q2 p1 = 0; (3)<br />
= 1 q2 q1 p2 = 0: (4)<br />
Wir erhalten die inversen Nahfragefunktionen für die beiden Güter un<strong>mit</strong>telbar durch<br />
Einsetzen von = 1 in die Gleichungen (3) und (4)und Au‡ösen nach p1 und p2 1 :<br />
p1 = 1 q1 q2; (5)<br />
p2 = 1 q2 q1: (6)<br />
Durch das Au‡ösen dieser Gleichungen nach q1 und q2 erhalten wir die direkte Nachfrage-<br />
funktion 2 :<br />
<strong>mit</strong> a<br />
q1 = a bp1 + cp2; (7)<br />
q2 = a bp2 + cp1; (8)<br />
1<br />
1 2 , b 1<br />
1 2 und c 1 2 . Die Nachfrage nach den <strong>Gütern</strong> 1 und 2 ist frei von<br />
Einkommense¤ekten. Wir kommen zu dem gleichen Ergebnis, wenn wir annehmen, dass<br />
der repräsentative Konsument seinen Überschuss<br />
(CS =consumer surplus) auf dem monopolistischen Markt maximiert; i.e.:<br />
max<br />
q1;q2 0 CS = U (q1; q2) p1q1 p2q2; (9)<br />
<strong>mit</strong> U (q1; q2) = q1 + q2<br />
1<br />
2 q2 1 + q 2 2<br />
q1q2.<br />
In Anlehnung an die Produktionstheorie können wir dann sagen, dass der Konsument<br />
Nutzeneinheiten (utils) <strong>mit</strong> der „Nutzentechnologie“ U (q1; q2) maximiert. Hierbei ist der<br />
Preis einer Nutzeneinheit auf eins normiert. Diese Spezi…kation erlaubt eine partielle<br />
Wohlfahrtsanalyse, in der wir ausschließlich die Konsumentenrente und die Produzen-<br />
tenrente des monopolistischen Sektors betrachten. Für eine partielle Wohlfahrtsanalyse<br />
verwenden wir die Konsumentenrente, wie sie in Gleichung (9) dargestellt ist.<br />
1 Wir unterstellen, dass beide Preise positiv sind.<br />
2 Wir unterstellen, dass die Outputs positiv sind.<br />
2
Des Weiteren machen wir folgende Beobachtungen: Die Güter sind Substitute für<br />
> 0, unabhängig für = 0 und Komplemente für < 0. Für = 1 sind die Güter<br />
perfekte Substitute. Die Nachfrage nach dem Gut i ist immer fallend im eigenen Preis und<br />
steigt (fällt) <strong>mit</strong> zunehmenden Preisen für das andere Produkt, wenn die Güter Substitute<br />
(Komplemente) sind.<br />
Aus der Nutzenfunktion (1) sehen wir, dass eine Erhöhung von die Nutzenfunktion<br />
nach unten verschiebt ( @U<br />
@ = q1q2 < 0) und die inversen Nachfragefunktionen (5)<br />
und (6) nach innen um den Punkt pi = 1 rotiert. Der direkte E¤ekt von auf pi ist<br />
@pi<br />
@ = qj < 0. Wenn wir unterstellen, dass p1 = p2 = p gilt, so sieht man, dass sich<br />
auch die direkte Nachfragefunktionen (7) und (8) nach innen verschieben, wenn die Güter<br />
homogener werden (i.e. steigt):<br />
@qi<br />
@<br />
= @<br />
@<br />
1<br />
1<br />
2<br />
1<br />
1 2 p + p =<br />
1 2<br />
1<br />
2 (p 1) < 0; (10)<br />
( + 1)<br />
weil annahmegemäßp 1 gilt. Wir halten also fest, dass eine Erhöhung von c.p. die<br />
Nachfrage nach beiden <strong>Gütern</strong> vermindert.<br />
2 Gleichgewichtswerte und Produktdi¤erenzierung<br />
2.1 Das <strong>Cournot</strong>-Duopolmodell<br />
Wir betrachten zunächst das <strong>Cournot</strong>-Doupolmodell. Die inversen Nachfragefunktionen<br />
sind durch (5) und (6) gegeben. Die marginalen Kosten der Unternehmen seien Null. Das<br />
Nash-Gleichgewicht für das <strong>Cournot</strong>-Modell q C 1 ; q C 2 <strong>mit</strong> q C i = arg max<br />
qi 0 (1 qi q C j )qi,<br />
für i = 1; 2 und i 6= j, ist dann 3 :<br />
Und wir erhalten als Gleichgewichtspreis<br />
Und als Gleichgewichtsgewinn<br />
q C = 1<br />
2 +<br />
p C = q C = 1<br />
2 +<br />
C = q C 2 =<br />
: (11)<br />
: (12)<br />
1<br />
2 : (13)<br />
(2 + )<br />
3 Im folgenden unterdrücken wir die Indizes, weil die Lösungen symmetrisch sind.<br />
3
Veränderungen von wirken sich wie folgt aus:<br />
@qC @<br />
@pC @<br />
@ C<br />
@<br />
=<br />
=<br />
=<br />
1<br />
(2 +<br />
< 0;<br />
) 2 (14)<br />
1<br />
(2 +<br />
2 < 0;<br />
)<br />
(15)<br />
2<br />
(2 +<br />
3 < 0:<br />
)<br />
(16)<br />
Die Ausbringungsmenge und die Gewinne der Unternehmen sinken, wenn die Produkte<br />
homogener werden. Ebenso fällt der Marktpreis <strong>mit</strong> steigendem . Die Mengenreaktion<br />
lässt sich un<strong>mit</strong>telbar aus den Reaktionsfunktionen Ri (qj) der Unternehmen ablesen:<br />
1 qj<br />
Ri (qj) = . Wir sehen, dass eine Erhöhung von eine Rotation der Reaktionsfunk-<br />
2<br />
tionen und den Punkt qi = 1 nach innen bewirkt, so dass sich die Gleichgewichtsmengen<br />
2<br />
für beide Unternehmen gleichermaßen verringern. Es folgt, dass sich der Gewinn der<br />
Unternehmen, der durch C = q C 2 gegeben ist, und der Marktpreis, der als p C = q C<br />
geschrieben werden kann, ebenfalls verringern, wenn sich erhöht.<br />
2.2 Das <strong>Bertrand</strong>-Duopolmodell<br />
Wir betrachten jetzt das <strong>Bertrand</strong>-Duopolmodell. Das Nash-Gleichgewicht p B 1 ; p B 2 <strong>mit</strong><br />
p B i = arg max<br />
pi 0 a bpi + cp B j pi, für i = 1; 2 und i 6= j ist<br />
Und wir erhalten 4<br />
p B = a<br />
2b c<br />
q B = bp B =<br />
B = b p B 2 =<br />
= 1<br />
2<br />
; (17)<br />
(<br />
1<br />
+ 1) (2<br />
;<br />
)<br />
(18)<br />
(2<br />
1<br />
) 2 (1 +<br />
:<br />
)<br />
(19)<br />
Es ergeben sich dann die folgenden Wirkungen einer Veränderung von auf die Gleich-<br />
gewichtswerte p B , q B und B :<br />
4 Der Gewinn für den <strong>Bertrand</strong>-Fall ist im Buch von Oz Shy [1960] auf Seite 140 falsch dargestellt.<br />
4
@p B<br />
@<br />
@q B<br />
@<br />
@ B<br />
@<br />
=<br />
=<br />
1<br />
2 < 0; (20)<br />
(2 )<br />
2 1<br />
( + 1) 2 (2 ) 2 (21)<br />
) @qB<br />
< 0 für<br />
@<br />
1 @qB<br />
< und > 0 für<br />
2 @<br />
1<br />
><br />
2 ;<br />
=<br />
2 2 ( 2 +<br />
2 + 2<br />
) 3 < 0:<br />
( + 1)<br />
(22)<br />
Für den Marktpreis und den Unternehmensgewinn erhalten wir im <strong>Cournot</strong>- und im<br />
<strong>Bertrand</strong>-Duopolmodell das gleiche Ergebnis. Für die Gleichgewichtsmengen ist die Rich-<br />
tung der Wirkung einer Erhöhung von nur dann gleich in beiden Modellen, wenn = 1<br />
2<br />
gilt.<br />
Dieses Ergebnis kann man sich folgendermaßen erklären: Wir betrachten die Gleich-<br />
gewichtsoutputs entlang der Gleichgewichtspreise (p B 1 = p B 2 = p B in Abhängigkeit von<br />
und erhalten q B ; p B ( ) = a( ) (b ( ) c ( )) p B ( ) . Das totale Di¤erential nach<br />
ist dann<br />
dp B<br />
d<br />
Für den direkten E¤ekt da<br />
d<br />
da<br />
=<br />
d<br />
db<br />
d<br />
dc<br />
d<br />
p B<br />
| {z }<br />
direkter E¤ekt<br />
db<br />
d<br />
dc<br />
d<br />
wurde) einen negativen Zusammenhang<br />
@q<br />
@<br />
= @<br />
@<br />
1<br />
1<br />
2<br />
(b c) dpB<br />
:<br />
d<br />
| {z }<br />
indirekter E¤ekt<br />
p B erhalten wir (wie schon in Gleichung (10) gezeigt<br />
1<br />
1 2 p + p =<br />
1 2<br />
1<br />
2 (p 1) < 0: (23)<br />
( + 1)<br />
Der indirekte E¤ekt leitet sich aus dem Ein‡uss von auf die Gleichgewichtspreise<br />
ab. Wir wissen bereits aus Gleichung (20), dass die Gleichgewichtspreise im <strong>Bertrand</strong>-<br />
Duopolmodell <strong>mit</strong> abnehmender Produktdi¤erenzierung fallen. Weil ( 1) (b c) immer<br />
negativ ist, gilt dann, dass der indirekte E¤ekt positiv sein muss.<br />
In der Tat erhalten wir<br />
( 1) (b c) d<br />
d<br />
1<br />
2<br />
(b c)<br />
= ( 1) 2 > 0: (24)<br />
(2 )<br />
Wir halten fest: Mit zunehmendem sinkt einerseits die Nachfrage nach den Produkten<br />
(direkter E¤ekt) und andererseits steigt die Nachfrage, weil die Preise sinken (indirekter<br />
E¤ekt). Der Gesamte¤ekt ist in der Gleichung (21) berechnet. Man sieht, dass für<br />
eine relativ große Produktdi¤erenzierung, so dass = 1=2 gilt, der direkte E¤ekt den<br />
5
indirekten E¤ekt dominiert. Sind die Produkte jedoch relativ homogen, so dass > 1=2<br />
gilt, so überwiegt der indirekte E¤ekt und die Gleichgewichtsoutputs der Unternehmen<br />
steigen. Wenn die Produkte sehr homogen werden, dann wächst die Konkurrenz (gemessen<br />
in niedrigeren Gleichgewichtspreisen) stark an, sodass die Konsumenten, trotz geringerer<br />
Wertschätzung für die Produkte, mehr konsumieren.<br />
2.3 Die soziale Wohlfahrt<br />
Die soziale Wohlfahrt SW ist die Summe aus Konsumentenrente CS und Produzenten-<br />
rente P R, P R = 1 + 2. Wir wenden uns zunächst dem <strong>Cournot</strong>-Modell zu. Durch<br />
Einsetzen der Gleichgewichtswerte q C und p C in den Ausdruck für die Konsumentenrente<br />
aus (9) erhalten wir<br />
Ableiten nach gibt<br />
CS C (p C ; q C ) = 2q C<br />
=<br />
@CS C<br />
@<br />
(q C ) 2<br />
(q C ) 2<br />
1<br />
2 (2 + 2 ) .<br />
2 ( + 2)<br />
= ( + 2) 3<br />
2p C q C<br />
(25)<br />
< 0: (26)<br />
Die Konsumentenrente fällt also, wenn die Produkte homogener werden. Aus (16) wissen<br />
wir bereits, dass die Gewinne ebenfalls negativ <strong>mit</strong> korreliert sind. Aus diesem Grunde<br />
sinkt die soziale Wohlfahrt <strong>mit</strong> geringerer Produktdi¤erenzierung; es gilt dann<br />
Dieses Ergebnis erhalten wir auch durch direktes Einsetzen von q C in SW C :<br />
Und wir erhalten<br />
dSW C<br />
d<br />
< 0.<br />
SW C = U q C 1 ; q C 2 p C 1 q C 1 p C 2 q C 2 + C 1 + C 2 (27)<br />
= U q C 1 ; q C 2 (28)<br />
C 2<br />
q<br />
C 2<br />
q<br />
= 2q C<br />
(29)<br />
=<br />
3 +<br />
2 :<br />
( + 2)<br />
(30)<br />
@SW C<br />
@<br />
=<br />
1<br />
3 ( + 4) : (31)<br />
( + 2)<br />
Wir betrachten jetzt den <strong>Bertrand</strong>-Fall. Einsetzen der Gleichgewichtswerte aus den<br />
Gleichungen (17) und (18) in den Ausdruck für die Konsumentenrente (9) ergibt:<br />
CS B = 2q B<br />
=<br />
B 2<br />
q<br />
1<br />
( + 1) ( 2) 2<br />
6<br />
B 2<br />
q<br />
2p B q B<br />
(32)
und wir erhalten durch Ableitung nach<br />
dCS B<br />
d<br />
= 3 ( + 1) 2 (2 ) 3<br />
> 0: (33)<br />
Im Gegensatz zum <strong>Cournot</strong>-Modell steigt im <strong>Bertrand</strong>-Modell die Konsumentenrente,<br />
wenn die Güter homogener werden. Für die soziale Wohlfahrt erhalten wir dann<br />
SW B = CS B + 2 B = U q B 1 ; q B 2 (34)<br />
= 2q B<br />
=<br />
B 2<br />
q<br />
B 2<br />
q<br />
3 2<br />
(2 ) 2 . (35)<br />
( + 1)<br />
Ableiten nach gibt<br />
dSW B<br />
=<br />
d<br />
4 2 7 + 4<br />
( + 1) 2 3 < 0<br />
(2 )<br />
(36)<br />
Wir erhalten das gleiche Ergebnis wie im <strong>Cournot</strong>-Modell. Die soziale Wohlfahrt sinkt,<br />
wenn die Produkte homogener werden. Die insgesamt erzielbare Tauschrente, die durch<br />
die Nutzenfunktion U (q1; q2) wiedergegeben ist, fällt <strong>mit</strong> einer geringeren Produktdif-<br />
ferenzierung kontinuierlich.<br />
2.4 <strong>Cournot</strong>- versus <strong>Bertrand</strong>-Doupolmodell<br />
Wir vergleichen die Preise, die Ausbringungsmengen, die Gewinne, die Konsumentenrente<br />
und die soziale Wohlfahrt, die sich im Nash-Gleichgewicht des <strong>Cournot</strong>- und des <strong>Bertrand</strong>-<br />
Modells einstellen. Für die Preise erhalten wir:<br />
Vergleichen der Menge gibt<br />
Und für die Gewinne erhalten wir<br />
p C<br />
q C<br />
p B > 0:<br />
q B < 0:<br />
C B > 0:<br />
Schließlich ergibt sich für die Konsumentenrente<br />
Und für die soziale Wohlfahrt erhalten wir<br />
CS C CS B < 0:<br />
SW C<br />
SW B < 0:<br />
Der Vergleich des <strong>Cournot</strong>- <strong>mit</strong> dem <strong>Bertrand</strong>-Modell ergibt also folgende Resultate für<br />
den Fall di¤erenzierter Substitute (0 < < 1):<br />
7
1. Der Marktpreis ist bei <strong>Cournot</strong>-Konkurrenz immer größer als bei<br />
<strong>Bertrand</strong>-Konkurrenz.<br />
2. Die Ausbringungsmengen der Unternehmen sind bei <strong>Bertrand</strong>-<br />
Konkurrenz immer größer als bei <strong>Cournot</strong>-Konkurrenz.<br />
3. Die Unternehmensgewinne sind im <strong>Cournot</strong>-Modell immer größer als im <strong>Bertrand</strong>-<br />
Modell.<br />
4. Die Konsumentenrente ist bei <strong>Bertrand</strong>-Konkurrenz immer größer als bei <strong>Cournot</strong>-<br />
Konkurrenz.<br />
5. Die soziale Wohlfahrt ist im <strong>Bertrand</strong>-Modell immer größer als im <strong>Cournot</strong>-Modell.<br />
<strong>Bertrand</strong>-Konkurrenz ist schärfer als <strong>Cournot</strong>-Konkurrenz, weil die Preise im <strong>Bertrand</strong>-<br />
Modell bei Produktdi¤erenzierung immer kleiner sind als im <strong>Cournot</strong>-Modell. Oder an-<br />
ders ausgedrückt: <strong>Cournot</strong>-Konkurrenz ist „monopolistischer“ als <strong>Bertrand</strong>-Konkurrenz.<br />
Singh und Vives [1984, S. 549] führen folgende Begründung für dieses Ergebnis an:<br />
„Die Unternehmen haben im <strong>Bertrand</strong>-Modell einen kleineren Spielraum, den<br />
Preis zu erhöhen, weil die erachtete Preiselastizität der Nachfrage eines Un-<br />
ternehmens größer ist, wenn der Preis des Konkurrenzunternehmens als gegeben<br />
angenommen wird, als wenn die Menge des Konkurrenzunternehmens als gegeben<br />
angenommen wird. Im ersten [<strong>Bertrand</strong>-] Fall ist der absolute Wertider Steigung<br />
der erachteten Nachfragefunktion eines Unternehmens und im<br />
h 1<br />
1 2<br />
zweiten [<strong>Cournot</strong>-] Fall ist er [1]. Das Ergebnis ist, dass die Unternehmen bei<br />
<strong>Bertrand</strong>-Konkurrenz niedrigere Preise setzen als bei <strong>Cournot</strong>-Konkurrenz.“<br />
(Singh und Vives [1984, S.549], Übersetzung und Hinzufügung C.W.)<br />
Der Vergleich der Gleichgewichtwerte zeigt auch, dass bei maximaler Produktdi¤erenz-<br />
ierung, <strong>mit</strong> = 0, die Unterschiede zwischen beiden Modellen verschwinden. Wir be…nden<br />
uns dann im Monopolfall. Der Konkurrenztyp wird da<strong>mit</strong> immer unwichtiger, je di¤eren-<br />
zierter die Produkte sind.<br />
3 Ein Beispiel<br />
In folgender Tabelle sind die Gleichgewichtswerte im <strong>Cournot</strong>- sowie <strong>Bertrand</strong>-Fall aufge-<br />
führt und als Funktion von dargestellt.<br />
8
<strong>Cournot</strong><br />
<strong>Bertrand</strong><br />
Preis Menge Gewinn CS SW<br />
1<br />
2+<br />
1<br />
2<br />
1<br />
2+<br />
1<br />
( +1)(2 )<br />
1<br />
(2+ ) 2<br />
1<br />
(2 ) 2 (1+ )<br />
2+2<br />
2( +2) 2<br />
1<br />
( +1)( 2) 2<br />
3+<br />
( +2) 2<br />
3 2<br />
(2 ) 2 ( +1)<br />
In den nachstehenden Abbildungen sind die Preise, die Mengen, die Gewinne, die<br />
Konsumentenrenten und die soziale Wohlfahrt in Abhängigkeit von dargestellt. Die<br />
fett gezeichneten Kurven geben den <strong>Cournot</strong>-Fall an.<br />
0.6<br />
0.5<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
0.0<br />
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
<br />
Preise<br />
0.0<br />
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0<br />
<br />
Gewinne<br />
9<br />
0.6<br />
0.5<br />
0.4<br />
0.3<br />
0.2<br />
0.1<br />
0.0<br />
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0<br />
1.0<br />
0.8<br />
0.6<br />
0.4<br />
0.2<br />
<br />
Outputs<br />
0.0<br />
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0<br />
<br />
Konsumentenrente
4 Literatur<br />
0.8<br />
0.6<br />
0.4<br />
0.2<br />
0.0<br />
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0<br />
<br />
Soziale Wohlfahrt<br />
Singh, N. und Vives, X. [1984], Price and Quantity Competition in a Di¤erentiated<br />
Duopoly, Rand Journal of Economics, 15, 546-554.<br />
Vives, X. [1985], On the E¢ ciency of <strong>Bertrand</strong> and <strong>Cournot</strong> Equilibria with Product<br />
Di¤erentiation, Journal of Economic Theory, 36, 166-175.<br />
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