Jogos Simultâneos, Princípio Marginal e Restrição Orçamental
Até agora, cada agente decidia isolado: o consumidor escolhia o seu cabaz, o produtor escolhia a sua quantidade.
Mas há decisões em que o melhor resultado para ti depende do que outra pessoa decide ao mesmo tempo. 🤔
Dois bancos a decidir taxas de juro. Duas empresas a decidir se investem. Dois suspeitos a decidir se confessam.
Chamamos a isto um jogo. Não porque seja divertido, mas porque tem uma estrutura precisa:
Hoje: jogos simultâneos, em que ambos escolhem sem saber o que o outro vai fazer.
Um jogo simultâneo com dois jogadores representa-se numa matriz:
| B: Esquerda | B: Direita | |
|---|---|---|
| A: Cima | \((a_1, b_1)\) | \((a_2, b_2)\) |
| A: Baixo | \((a_3, b_3)\) | \((a_4, b_4)\) |
O primeiro número em cada célula é o payoff de A (linhas). O segundo é o payoff de B (colunas).
Dois suspeitos são detidos e interrogados em salas separadas, sem poder comunicar.
Cada um decide sem saber a escolha do outro: é um jogo simultâneo.
Payoffs em anos de prisão (negativos, porque menos é melhor):
| B: Calado | B: Trai | |
|---|---|---|
| A: Calado | \((-1, -1)\) | \((-5, \;\;0)\) |
| A: Trai | \((\;\;0, -5)\) | \((-3, -3)\) |
🤔 O que faria cada suspeito, se pensasse cuidadosamente?
Pensa do ponto de vista de A (o mesmo vale para B, por simetria):
Se B ficar calado: A calado → \(-1\); A trai → \(0\) (melhor)
Se B trair: A calado → \(-5\); A trai → \(-3\) (melhor)
Conclusão: seja o que for que B faça, trair é sempre melhor para A. É uma estratégia dominante.
Como trair é dominante para ambos, os dois traem. Isto é um caso particular de um conceito mais geral:
Um par de estratégias é um Equilíbrio de Nash se nenhum jogador consegue melhorar o seu payoff mudando unilateralmente a sua estratégia.
Cada jogador está a dar a melhor resposta ao que o outro está a fazer. Ninguém tem incentivo a desviar-se.
\[\text{Equilíbrio de Nash: (Trai, Trai)} = (-3, -3)\]
Mas se ambos tivessem ficado calados, teriam \((-1, -1)\): melhor para os dois!
A racionalidade individual conduz a um resultado coletivamente pior. Cada um faz o melhor para si, mas juntos ficam pior do que podiam.
💡 Vamos dar um nome a este tipo de resultado, e depois ver dois exemplos concretos: corridas bancárias e concorrência de preços.
Ao dizer que (Calado, Calado) é “melhor para os dois”, estamos a usar um critério preciso:
Um resultado é eficiente no sentido de Pareto se não existe nenhuma alternativa que melhore a situação de alguém sem piorar a de outro alguém.
(Trai, Trai) não é eficiente: (Calado, Calado) é melhor para os dois. Dizemos que (Trai, Trai) é Pareto-dominado.
💡 Quando dissemos, no LN01, que o mercado competitivo maximiza o excedente total, estávamos a dizer que esse equilíbrio é eficiente no sentido de Pareto.
Um Equilíbrio de Nash, ao contrário, não tem essa garantia: é sobre incentivos individuais, não sobre o melhor resultado coletivo.
Dois depositantes, 100€ cada, num banco que investiu numa aplicação que rende 240€ se for até ao fim, mas só 120€ se for liquidada já.
Cada um escolhe, sem falar com o outro: Esperar ou Levantar agora.
| B: Esperar | B: Levantar | |
|---|---|---|
| A: Esperar | \((120, 120)\) | \((20, 100)\) |
| A: Levantar | \((100, 20)\) | \((60, 60)\) |
Ao contrário do Dilema do Prisioneiro, aqui não há estratégia dominante: a melhor resposta depende do que o outro faz.
Há dois Equilíbrios de Nash: (Esperar, Esperar) = \((120,120)\) e (Levantar, Levantar) = \((60,60)\). O primeiro é eficiente no sentido de Pareto; o segundo é Pareto-dominado.
Uma corrida bancária é uma profecia autorrealizável: basta acreditar que os outros vão levantar. A garantia de depósitos elimina o equilíbrio mau ao tornar “Esperar” a estratégia dominante. 💡
Duas empresas vendem o mesmo produto (custo marginal \(c\) cada) e competem só no preço. Os consumidores compram sempre da mais barata.
🤔 Que preço escolhes, sabendo que o rival decide ao mesmo tempo?
Se cobrares acima de \(c\), o rival cobra menos e fica com todo o mercado. A tua melhor resposta é sempre descer um pouco abaixo do rival, até chegares a \(c\).
Equilíbrio de Nash: ambas cobram \(p = c\). Nenhuma quer desviar: subir perde o mercado todo; descer dá prejuízo.
💡 Com só duas empresas a competir em preço, o resultado replica a concorrência perfeita: lucro económico nulo. É a rivalidade, não o número de empresas, que dita o resultado.
📌 Vamos estudar a concorrência perfeita com muito mais detalhe mais à frente no semestre.
No Equilíbrio de Nash, cada jogador olha para a sua escolha e pensa: “mudar agora, um pouco, pioraria a minha situação.”
Repara: isto não é só sobre jogos. É sobre qualquer decisão, mesmo sem outro jogador à tua frente.
🤔 Achas que devias ficar mais 1 hora a estudar? Uma empresa deve produzir mais 1 unidade? Um investidor deve comprar mais 1 ativo?
Em todas estas perguntas, comparas o que ganhas com o que perdes ao dar mais um passo:
Benefício marginal (BMg): o benefício adicional de mais uma unidade. Tende a ser decrescente.
Custo marginal (CMg): o custo adicional de mais uma unidade. Tende a ser crescente.
Repara na semelhança com o Equilíbrio de Nash: no ponto ótimo, um pequeno desvio (fazer mais ou menos uma unidade) não melhora nada. Ninguém, nem tu, quer mudar na margem.
Chamamos a isto o princípio marginal. Vamos usá-lo durante todo o semestre: na procura, na produção, no equilíbrio de mercado.
A cafetaria fecha normalmente às 19h. O dono pondera: vale a pena ficar aberto até às 20h?
Custo marginal dessa hora: salário (15€) + eletricidade (8€) + outros (7€) = 30€
Receita: margem de 2€ por café. Entre 19h e 20h entram 18 clientes: \(\text{BMg} = 18 \times 2 = \text{€36}\)
\[\text{BMg} = \text{€36} > \text{CMg} = \text{€30} \implies \text{Vale a pena ficar até às 20h!}\]
Mas entre 20h e 21h entram só 10 clientes: \(\text{BMg} = \text{€20} < \text{CMg} = \text{€30}\). Não vale a pena.
Decisão ótima: fechar às 20h. O dono não pergunta “devo ter uma cafetaria?”, mas “devo ficar aberto mais uma hora?”. É uma decisão marginal, não total.
Num jogo simultâneo, um Equilíbrio de Nash ocorre quando:
Resposta: a) O equilíbrio de Nash não exige o melhor resultado possível, só que ninguém tenha incentivo a desviar-se sozinho.
A quantidade ótima, segundo o princípio marginal, é aquela em que:
Resposta: c) Enquanto \(\text{BMg} > \text{CMg}\) compensa continuar; o ponto ótimo é onde \(\text{BMg} = \text{CMg}\).
Duas empresas decidem simultaneamente se investem num novo mercado (payoffs em milhares de euros de lucro):
| B: Investir | B: Não Investir | |
|---|---|---|
| A: Investir | \((40, 40)\) | \((10, 50)\) |
| A: Não Investir | \((50, 10)\) | \((20, 20)\) |
a) Existe estratégia dominante para A? E para B?
b) Qual é o Equilíbrio de Nash?
c) Existe um resultado melhor para ambas? Porque não é atingido?
Solução
a) Para A: se B investir, A prefere Não Investir (50 > 40); se B não investir, A prefere Não Investir (20 > 10). Não Investir é dominante para A, e por simetria também para B.
b) EN = (Não Investir, Não Investir) = \((20, 20)\).
c) Sim, (Investir, Investir) = \((40, 40)\) é melhor para ambas, mas nenhuma desvia sozinha: se a outra não investir, investir sozinha dá só 10. Estrutura de Dilema do Prisioneiro.
No Equilíbrio de Nash (Levantar, Levantar) da corrida bancária:
Resposta: d) Nash e Pareto são coisas diferentes: (Levantar, Levantar) é equilíbrio, mas (Esperar, Esperar) dá mais a ambos.
Vais ao supermercado. As maçãs custam €0,50 cada. Levas 6.
\[\underbrace{0{,}50}_{\text{preço}} \times \underbrace{6}_{\text{quantidade}} = \text{€3}\]
Isto é a tua despesa em maçãs.
Também levas 2 pães a €1 cada: despesa em pão \(= 1 \times 2 = \text{€2}\).
🤔 Quanto pagaste, no total, ao caixa?
\[\text{Despesa total} = \underbrace{3}_{\text{maçãs}} + \underbrace{2}_{\text{pão}} = \text{€5}\]
Isto é exatamente o valor da fatura. 🧾
Em geral, com dois bens de preços \(p_1\) e \(p_2\) e quantidades \(x_1\) e \(x_2\):
\[\text{Despesa} = p_1 x_1 + p_2 x_2\]
As quantidades \((x_1, x_2)\) que escolhes levar formam um cabaz.
Definição
Um cabaz é um vetor \((x_1, x_2)\) que descreve quanto o consumidor tem, ou escolhe, de cada bem.
No exemplo do supermercado, o cabaz era \((6, 2)\): 6 maçãs e 2 pães. Vamos usar esta palavra ao longo de todo o semestre. 💡
Conseguiste sair do supermercado com as maçãs e o pão. O que é que isso implicitamente assumiu?
Que conseguiste pagar a fatura. Ou seja: tinhas, pelo menos, €5 disponíveis.
Se só tivesses €4 no bolso, não terias conseguido sair com os dois. A tua despesa teve de ser, no máximo, igual ao teu dinheiro disponível.
Chamamos ao dinheiro disponível a riqueza (ou rendimento), \(W\) (W de wealth/riqueza). A condição que descobriste é:
Definição
O conjunto orçamental é o conjunto de todos os cabazes \((x_1, x_2)\) cuja despesa não excede a riqueza: \[p_1 x_1 + p_2 x_2 \leq W\]
Todos os cabazes que consegues efetivamente comprar, dados os preços e o teu dinheiro.
E se gastares tudo o que tens, sem sobrar nem faltar nada?
A desigualdade torna-se uma igualdade:
\[p_1 x_1 + p_2 x_2 = W\]
Esta equação define a restrição orçamental (ou reta orçamental): a fronteira do conjunto orçamental.
Repara: o conjunto orçamental é a área (podes gastar menos); a restrição orçamental é só a linha da frente (gastas tudo).
Resolvendo em ordem a \(x_2\):
\[x_2 = \frac{W}{p_2} - \frac{p_1}{p_2}\, x_1\]
Uma reta: intercepta os dois eixos e tem declive constante.
O triângulo por baixo da reta (incluindo a reta) é exatamente o conjunto orçamental.
\[\text{Declive} = -\frac{p_1}{p_2}\]
O sinal negativo diz que, para consumir mais do bem 1, tens de abdicar de alguma quantidade do bem 2.
Custo de oportunidade
O declive \(-p_1/p_2\) é o custo de oportunidade de \(x_1\), medido em unidades de \(x_2\). Cada unidade adicional de \(x_1\) custa \(p_1/p_2\) unidades de \(x_2\).
Suponha \(W = 100\), \(p_1 = 10\), \(p_2 = 5\).
\[10\, x_1 + 5\, x_2 = 100 \quad\Rightarrow\quad x_2 = 20 - 2\, x_1\]
Mexe nos sliders (os valores de partida são os do exemplo anterior: \(p_1=10\), \(p_2=5\), \(W=100\)).
Muda só a riqueza. O que acontece à reta? Depois muda só o preço \(p_1\). Repara na diferença.
Como acabaste de ver no gráfico interativo, ao mudar \(W\):
E ao mudar só um preço?
Um consumidor tem \(W = 60\), \(p_1 = 3\), \(p_2 = 4\). Qual é o intercepto da reta orçamental no eixo de \(x_2\)?
Resposta: b) \(W / p_2 = 60 / 4 = 15\)
Se o preço do bem 1 duplica (mantendo \(W\) e \(p_2\) constantes), o que acontece à reta orçamental?
Resposta: c) O intercepto em \(x_2\) (\(W/p_2\)) não depende de \(p_1\), logo mantém-se fixo. O intercepto em \(x_1\) diminui.
Um consumidor tem \(W = 120\), \(p_1 = 4\), \(p_2 = 6\).
a) Escreva a equação da reta orçamental na forma \(x_2 = f(x_1)\). Identifique o declive e a ordenada na origem.
b) O preço de \(x_1\) sobe para 6. Descreva o que acontece graficamente.
c) O consumidor recebe um subsídio de 60 (lump sum). Qual é o efeito sobre o conjunto orçamental?
Solução
a) \(4x_1 + 6x_2 = 120 \Rightarrow x_2 = 20 - \tfrac{2}{3}\, x_1\). Declive: \(-2/3\); ordenada na origem: 20.
b) Com \(p_1 = 6\): \(x_2 = 20 - x_1\). O intercepto em \(x_2\) mantém-se em 20; o intercepto em \(x_1\) passa de 30 para 20. A reta roda para dentro em torno de \((0, 20)\).
c) Com \(W = 180\): \(x_2 = 30 - \tfrac{2}{3}\, x_1\). O conjunto orçamental expande-se com translação paralela para fora; o declive não muda.
No supermercado entraste com \(W\) na carteira. Até agora, esse dinheiro caiu do céu.
🤔 Mas de onde veio o \(W\)?
Vendeste alguma coisa que tinhas: horas de trabalho, produtos da tua empresa, um ativo.
Antes de seres comprador, foste vendedor. Vamos pôr isso no modelo.
Em vez de dinheiro, o consumidor começa com uma dotação: quantidades iniciais dos próprios bens.
\[\omega = (\omega_1, \omega_2)\]
A letra grega ómega (\(\omega\)) indica o que o consumidor tem antes de qualquer troca.
Exemplo: um agricultor tem \(\omega = (8, 4)\): 8 kg de trigo e 4 kg de queijo. E nada de dinheiro.
Se não existir mercado, o consumidor vive em autarquia: consome apenas o que é seu.
O máximo que pode consumir é a própria dotação:
\[0 \le x_1 \le \omega_1 \qquad \text{e} \qquad 0 \le x_2 \le \omega_2\]
Graficamente, isto é só o retângulo entre a origem e o ponto \(\omega\). Nada fora dele é alcançável.
Agora há mercado, com preços \(p_1 = 5\) e \(p_2 = 10\).
Primeiro passo: quanto vale a dotação a preços de mercado?
\[W = p_1\,\omega_1 + p_2\,\omega_2 = 5 \times 8 + 10 \times 4 = 80\]
Segundo passo: a despesa continua a ser \(p_1 x_1 + p_2 x_2\), limitada pelo valor do que o consumidor tem:
\[p_1 x_1 + p_2 x_2 \le p_1\,\omega_1 + p_2\,\omega_2\]
É a mesma reta orçamental de sempre, mas com \(W\) derivado: a riqueza é o valor de mercado da dotação. 💡
Repara: consumir exatamente a dotação (\(x = \omega\)) custa \(p_1\omega_1 + p_2\omega_2\), que é exatamente \(W\).
Logo o ponto \(\omega\) está sempre em cima da reta orçamental: não trocar nada é sempre uma opção, sejam quais forem os preços.
Guarda esta observação: é ela que vai fazer a reta rodar em torno de \(\omega\) quando os preços mudarem.
Sem mercado: o retângulo. Com mercado: todo o triângulo. A diferença é a expansão de possibilidades que a troca cria: os ganhos de troca. 🤝
A tua dotação é \(\omega = (24, 0)\): 24 horas de tempo, zero refeições. 😅
O mercado dá um preço à tua hora (o salário): \(p_1 = 10\). Uma refeição custa \(p_2 = 8\).
\[W = 10 \times 24 + 8 \times 0 = 240\]
Vendes tempo para comprar comida: cada refeição custa \(8/10 = 0{,}8\) horas do teu tempo.
Em autarquia terias 24 horas de lazer… e o estômago vazio. A troca não é um luxo: é como quase toda a gente vive.
Com \(W\) fixo, a reta rodava num intercepto. Com dotação, roda no ponto \(\omega\): consumir a dotação continua possível a quaisquer preços.
\(p_1\) subiu de 5 para 10. O consumidor ficou pior?
Com \(W\) fixo, uma subida de preço era sempre má notícia. Com dotação, depende do lado do mercado em que estás. 🔮 Esta ideia regressa no consumo intertemporal e nos impostos.
Mexe nos sliders. Muda um preço: a reta roda na dotação. Muda a dotação: a riqueza \(W\) muda com ela.
Com dotação, a troca a preços de mercado expande as possibilidades porque:
Resposta: a) Passa a estar ao alcance tudo o que custa até \(W = p_1\omega_1 + p_2\omega_2\).
Com dotação \((\omega_1, \omega_2)\), quando \(p_1\) aumenta, a reta orçamental:
Resposta: d) Consumir a dotação custa exatamente o seu valor, a quaisquer preços, logo \(\omega\) nunca sai da reta. Tudo o resto roda à volta dele.
Um consumidor tem dotação \(\omega = (8, 4)\) e enfrenta preços \(p_1 = 5\), \(p_2 = 10\).
a) Calcule a riqueza \(W\) e escreva a equação da reta orçamental na forma \(x_2 = f(x_1)\).
b) O preço do bem 1 sobe para \(p_1 = 10\). Calcule a nova riqueza e a nova reta, e verifique que a dotação continua sobre ela.
c) O consumidor estava a consumir \(x = (4, 6)\) antes da subida. Era vendedor ou comprador líquido do bem 1? A subida de \(p_1\) é boa ou má notícia para ele?
Solução
a) \(W = 5 \times 8 + 10 \times 4 = 80\). Reta: \(5x_1 + 10x_2 = 80 \Rightarrow x_2 = 8 - \tfrac{1}{2}x_1\).
b) \(W' = 10 \times 8 + 10 \times 4 = 120\) (a riqueza sobe com \(p_1\), porque a dotação vale mais). Nova reta: \(x_2 = 12 - x_1\). Verificação: em \(x_1 = 8\), \(x_2 = 12 - 8 = 4\). ✓ A dotação \((8,4)\) está nas duas retas: a reta rodou em torno dela.
c) Consumia \(x_1 = 4 < \omega_1 = 8\): era vendedor líquido do bem 1. A subida de \(p_1\) é boa notícia: o cabaz antigo \((4,6)\) custa agora \(10 \times 4 + 10 \times 6 = 100 < 120 = W'\), sobra riqueza. O conjunto de escolha do lado relevante expandiu-se.
Sabemos o que é possível comprar. Mas ainda não sabemos o que o consumidor prefere.
Na próxima aula: modelamos as preferências do consumidor, e juntamos as com a restrição orçamental para encontrar a escolha ótima.