ISTITUTO DI METODIQUANTITATIVIprossimo stato del nostro sistema può <strong>di</strong>pendere non solo dal precedente, ma da un numero <strong>di</strong> statiprecedenti. In questo caso si par<strong>la</strong> <strong>di</strong> equazione alle <strong>di</strong>fferenze <strong>di</strong> or<strong>di</strong>ne k. Anche <strong>la</strong> forma analitica del<strong>la</strong>funzione f caratterizza l’equazione. In partico<strong>la</strong>re, quando f è lineare 2 parleremo <strong>di</strong> una equazione alle<strong>di</strong>fferenze lineare, altrimenti <strong>di</strong> equazioni alle <strong>di</strong>fferenze non lineari. La <strong>di</strong>stinzione è molto importante,<strong>per</strong>ché, come vedremo, le equazioni lineari hanno una soluzione in forma chiusa, mentre quelle non linearitendono a creare dei problemi.A titolo <strong>di</strong> esempio, possiamo considerare le due equazioni alle <strong>di</strong>fferenze:1. ;2. .La prima è un’equazione alle <strong>di</strong>fferenze del primo or<strong>di</strong>ne (compare solo nel membro <strong>di</strong> destra), ma nonlineare (infatti, svolgendo il prodotto compare una potenza). La seconda è un’equazione alle <strong>di</strong>fferenze delsecondo or<strong>di</strong>ne (assieme a , compare anche ) lineare 3 .Come abbiamo già evidenziato, <strong>per</strong> poter cercare una soluzione, è necessario anche esplicitare unacon<strong>di</strong>zione iniziale. Nel caso <strong>di</strong> equazioni alle <strong>di</strong>fferenze <strong>di</strong> or<strong>di</strong>ne, <strong>per</strong>ò, non è sufficiente il solo valoredel<strong>la</strong> variabile <strong>di</strong> stato in t=0, . Risulta necessario specificare i primi valori delle variabili <strong>di</strong> stato,in<strong>di</strong>spensabili <strong>per</strong> calco<strong>la</strong>re ilPer concludere questa sezione preliminare, ritorniamo all’esempio del conto corrente postale, <strong>per</strong> trovareanche <strong>la</strong> soluzione in forma chiusa.Esempio [saldo <strong>di</strong> un libretto <strong>di</strong> risparmio] – Soluzione in forma chiusa:E’ evidente che si tratti <strong>di</strong> una equazione alle <strong>di</strong>fferenze lineare del primo or<strong>di</strong>ne. Ripren<strong>di</strong>amo l’espressioneanalitica:Ogni saldo del conto deve obbe<strong>di</strong>re al<strong>la</strong> legge descritta, quin<strong>di</strong>:2 Una funzione è detta lineare quando è ad<strong>di</strong>tiva ed omogenea, cioè:• (ad<strong>di</strong>tiva)• (omogenea)Tuttavia, nel caso <strong>di</strong> funzioni <strong>di</strong> una variabile reale le funzioni lineari sono solo del tipo. Con abuso <strong>di</strong>linguaggio, ma in modo abbastanza frequente, si definiscono lineari anche le funzioni, benché nonsod<strong>di</strong>sfino le due proprietà.3 Per riconoscere se un’equazione alle <strong>di</strong>fferenze è lineare, è sufficiente verificare che tutte le variabili <strong>di</strong> stato nelmembro <strong>di</strong> destra compaiano con esponente 1.
ISTITUTO DI METODIQUANTITATIVIEd infine, ricordando che , otteniamo .Modelli lineari: Crescita esponenziale e In<strong>di</strong>ce dei Prezzi al Consumo.L’in<strong>di</strong>ce dei prezzi al consumo (CPI, con acronimo anglosassone) è una grandezza impiegata daglieconomisti come misura del costo del<strong>la</strong> vita e dell’inf<strong>la</strong>zione. In Italia l’Istat provvede ad e<strong>la</strong>borare questoin<strong>di</strong>ce a partire da un paniere <strong>di</strong> beni. Viene definito un anno base, come riferimento <strong>per</strong> tutti i prezzisuccessivi e, fatto cento l’in<strong>di</strong>ce <strong>per</strong> questa annualità, si stima il tasso <strong>di</strong> crescita annuo dei prezzi.Per non essere tacciati <strong>di</strong> provincialismo e <strong>di</strong>sporre <strong>di</strong> dati pre-e<strong>la</strong>borati, possiamo fare riferimentoall’e<strong>la</strong>borazione (equivalente) del Bureau of Labor Statistics (L’Istat statunitense), che prende comeriferimento l’in<strong>di</strong>ce e<strong>la</strong>borato <strong>per</strong> gli anni 1983/1984 e, approssimativamente, ha stimato 4 una crescitame<strong>di</strong>a annua del CPI pari al 3,2% annuo.Possiamo facilmente impostare il sistema <strong>di</strong>namico corrispondente. La legge del moto sarà:Con proce<strong>di</strong>mento analogo a quanto fatto nel<strong>la</strong> sezione precedente avremoL’ultima formu<strong>la</strong> è <strong>la</strong> soluzione in forma chiusa dell’equazione alle <strong>di</strong>fferenze del nostro modello. Notiamoche è possibile calco<strong>la</strong>re il CPI in un qualsiasi anno successivo a quello <strong>di</strong> riferimento, .4 I valori del CPI calco<strong>la</strong>bili con l’ipotesi <strong>di</strong> una crescita costante del 3,2% annuo non sono molto <strong>di</strong>versi da quellirilevati empiricamente, cioè veri.