🗺️ Tópicos de Hoje

  1. ❤️ Preferências e Curvas de Indiferença
  2. 🔀 Taxa Marginal de Substituição
  3. 🎯 Função de Utilidade

Parte 1: Preferências ❤️

🧭 Das Possibilidades às Preferências

A restrição orçamental diz-nos o que é possível comprar.

Mas não nos diz o que o consumidor prefere. Para isso, precisamos de modelar as suas preferências.

Questão central: de entre todos os cabazes acessíveis, qual é o melhor?

🔤 A Notação das Preferências

Antes dos axiomas, três símbolos que vamos usar o semestre todo:

  • \(A \succ B\): o cabaz \(A\) é estritamente preferido a \(B\)
  • \(A \sim B\): o consumidor é indiferente entre \(A\) e \(B\)
  • \(A \succsim B\): o consumidor prefere \(A\) a \(B\), ou é indiferente (pelo menos tão bom)

📜 Os Três Axiomas das Preferências

Assumimos três axiomas sobre a forma como o consumidor compara cabazes:

1. Completude: dados dois cabazes quaisquer \(A\) e \(B\), o consumidor consegue sempre compará-los. Ou \(A \succ B\), ou \(B \succ A\), ou \(A \sim B\).

2. Transitividade: se \(A \succ B\) e \(B \succ C\), então \(A \succ C\).

3. Não saciedade (Monotonicidade): mais é melhor. Se o cabaz \(A\) tem pelo menos a mesma quantidade de ambos os bens que \(B\), e mais de pelo menos um, então \(A \succ B\).

🧠 Estes Axiomas Têm Nomes

Os dois primeiros axiomas definem o que em Economia se chama racionalidade:

Preferências completas e transitivas dizem-se racionais.

Racionalidade não é “fazer sempre a escolha certa”: é conseguir comparar quaisquer alternativas (completude) sem cair em contradições (transitividade).

O terceiro axioma já não é racionalidade: é uma hipótese sobre o que o consumidor deseja. Preferências racionais e monótonas dizem-se bem comportadas: são as que vamos usar.

Curvas de Indiferença

Os axiomas permitem representar as preferências através de curvas de indiferença.

Definição

Uma curva de indiferença é o conjunto de todos os cabazes que dão ao consumidor o mesmo nível de satisfação.

🗺️ O Que Sabemos Só Com a Não Saciedade?

Toma um cabaz \(A\). Compara-o com outro cabaz que tenha mais x₁ e mais x₂.

Pela não saciedade, esse cabaz é sempre melhor que \(A\). 🤔 E um com menos dos dois?

Sempre pior. Mas e um cabaz com mais de um bem e menos do outro? A não saciedade, sozinha, não consegue dizer.

🧪 Experimenta: As Zonas à Volta de A

Clica nos botões para veres o que a não saciedade consegue, e não consegue, classificar.

🧭 Construindo a Curva

Nas zonas em branco, a não saciedade sozinha não decide. Mas conseguimos construir a curva com um truque simples:

  1. A partir de \(A\), dá mais x₁ ao consumidor (mesmo x₂). Pela não saciedade, ele fica melhor.
  1. Agora tira-lhe x₂, aos poucos, até ele voltar a ficar indiferente a \(A\).

Esse ponto final, mais x₁ e menos x₂, mas igualmente bom que \(A\): já está na curva de indiferença. 💡

🧪 Experimenta: Constrói a Curva de Indiferença

🎨 E o Resto do Mapa?

A curva marca os cabazes indiferentes a \(A\). E todos os outros cabazes: melhores ou piores?

Escolhe um ponto \(B\) qualquer na curva. Por construção, \(B \sim A\).

Aplica a não saciedade em \(B\): a caixa acima e à direita de \(B\) é melhor que \(B\). E melhor que \(B\) é melhor que \(A\), porque \(B \sim A\): transitividade. 💡

Repete com mais pontos da curva. As caixas vão cobrindo o mapa todo: acima da curva é sempre melhor, abaixo é sempre pior.

🧪 Experimenta: As Zonas à Volta da Curva

Adiciona pontos na curva e vê as caixas da não saciedade a cobrir o mapa.

📐 Propriedades das Curvas de Indiferença

Repara: acabaste de construir uma curva com estas propriedades, todas consequência dos axiomas.

  1. Inclinação negativa (da não saciedade: mais de um, menos do outro)
  2. Não se cruzam (da transitividade, prova a seguir)
  3. Convexas em relação à origem (a variedade é preferida)
  4. Curvas mais afastadas da origem representam maior satisfação (acabaste de o ver: vivem na zona verde)

🧪 Experimenta: Curva de Indiferença Interativa

Mexe no slider: + move a curva para a zona verde, para a vermelha. Sem números: por enquanto só temos uma ordem.

+

❌ Porque É Que as Curvas de Indiferença Não se Cruzam?

Já viste no gráfico interativo que não se cruzam. Mas porquê, formalmente? Prova por contradição:

Suponha que duas curvas \(U_1\) e \(U_2\) se cruzam num ponto \(C\).

  • Seja \(A\) um ponto só em \(U_1\) e \(D\) um ponto só em \(U_2\), ambos com a mesma quantidade de \(x_1\), mas \(D\) com mais \(x_2\).
  • Pela não saciedade: \(D \succ A\)

❌ A Contradição

  • Como \(D\) e \(C\) estão ambos em \(U_2\): \(D \sim C\)
  • Como \(C\) e \(A\) estão ambos em \(U_1\): \(C \sim A\)
  • Pela transitividade: \(D \sim C \sim A\), ou seja, \(D \sim A\)

Contradição! 🚫 Tínhamos \(D \succ A\), mas também \(D \sim A\). Logo, as curvas não se podem cruzar.

🥗 Convexidade das Curvas de Indiferença

As curvas de indiferença são convexas (curvadas para a origem).

Intuição: a variedade é preferida. Um cabaz equilibrado (com quantidades moderadas de ambos os bens) é preferido a um cabaz extremo (muito de um, quase nada do outro).

Exemplo: entre ter 10 pizzas e 0 saladas, ou 5 pizzas e 5 saladas, a maioria dos consumidores prefere o cabaz equilibrado, mesmo que ambos estejam na mesma curva de indiferença de um modelo sem convexidade.

🧪 Experimenta: A Mistura Está na Zona Verde

Mexe nos sliders: \(P\) e \(Q\) deslizam na curva; \(M\) percorre o segmento entre eles.



P Q
P ∼ Q (mesma curva). E a mistura M? Está na zona verde: melhor que P e que Q, qualquer que seja a mistura. É isto a convexidade. 🥗

✅ Questões de Revisão (Parte 1)

Pergunta 1

Com preferências racionais e não saciedade, qual afirmação é verdadeira?

  1. Curvas mais afastadas da origem representam maior satisfação
  2. As curvas de indiferença têm inclinação positiva
  3. Dois cabazes são indiferentes mesmo que um tenha mais de ambos os bens
  4. As curvas de indiferença podem cruzar-se se as preferências forem transitivas

✅ Pergunta 1 (Solução)

Solução

Resposta: a) Pela não saciedade, cabazes com mais quantidade são preferidos.

Pergunta 2

O axioma da transitividade implica que:

  1. O consumidor prefere sempre mais
  2. As curvas de indiferença têm inclinação negativa
  3. Todas as combinações de bens são acessíveis
  4. As curvas de indiferença nunca se cruzam

Resposta: d) Se as curvas se cruzassem, existiriam cabazes simultaneamente indiferentes e estritamente preferidos, violando a transitividade.

Pergunta 3 (Exercício)

Considere três cabazes: \(A = (4, 8)\), \(B = (6, 6)\), \(C = (8, 3)\).

a) Pode a não saciedade, por si só, ordenar \(A\) e \(B\)? Justifique.

b) Suponha que o consumidor revela \(A \sim B\) e \(B \succ C\). O que podemos concluir sobre a relação entre \(A\) e \(C\)?

Solução

a) Não. \(B\) tem mais de \(x_1\) mas menos de \(x_2\) do que \(A\). A não saciedade só ordena cabazes em que um domina o outro em ambas as dimensões.

b) Pela transitividade: \(A \sim B\) e \(B \succ C\) implicam \(A \succ C\).

Parte 2: Taxa Marginal de Substituição (TMS) 🔀

📏 Definição da TMS

Taxa Marginal de Substituição

A TMS é o declive da curva de indiferença num ponto: a variação de \(x_2\) por cada unidade adicional de \(x_1\) que mantém o consumidor na mesma curva. Como a curva desce (ganha-se \(x_1\), cede-se \(x_2\)), a TMS é negativa.

\[\text{TMS} = \frac{dx_2}{dx_1}\bigg|_{\text{na curva}} \; < 0\]

Trabalhamos muitas vezes com o seu valor absoluto, \(|\text{TMS}|\): a quantidade de \(x_2\) cedida por uma unidade de \(x_1\). É esta forma que vai entrar na condição de tangência. 🎯

📊 A TMS no Gráfico

A reta tangente (a vermelho) toca a curva só no ponto \(A\). O seu declive é a TMS nesse ponto (negativo); em valor absoluto, é \(|\text{TMS}|\).

📉 TMS Decrescente e Convexidade

A convexidade da curva implica que \(|\text{TMS}|\) é decrescente ao longo dela.

À medida que avanças para a direita na curva (mais \(x_1\), menos \(x_2\)), a curva vai ficando mais horizontal: o declive, em valor absoluto, diminui.

Intuição: se já tens muita pizza e pouca salada, estás disposto a ceder cada vez menos salada por mais uma fatia de pizza. 🍕

✅ Questões de Revisão (Parte 2)

Pergunta 4

A TMS num ponto da curva de indiferença representa:

  1. O preço relativo dos dois bens
  2. A quantidade de \(x_2\) que o consumidor cede por uma unidade adicional de \(x_1\), na mesma curva de indiferença
  3. A inclinação da reta orçamental
  4. A satisfação total do consumidor

Resposta: b)

Pergunta 5

Se \(|\text{TMS}|\) é decrescente ao longo da curva de indiferença, isso significa que:

  1. As curvas de indiferença são retas
  2. O consumidor valoriza cada vez mais o bem 1
  3. À medida que o consumidor obtém mais de \(x_1\), está disposto a ceder cada vez menos de \(x_2\) por unidades adicionais de \(x_1\)
  4. O consumidor é irracional

Resposta: c) É exatamente o significado de \(|\text{TMS}|\) decrescente: a curva fica mais horizontal à medida que \(x_1\) aumenta.

Pergunta 6 (Exercício)

Suponha que num ponto \(A\) de uma curva de indiferença, \(|\text{TMS}| = 3\). Noutro ponto \(B\) da mesma curva, mais à direita (mais \(x_1\), menos \(x_2\)), \(|\text{TMS}| = 1\).

a) No ponto \(A\), quantas unidades de \(x_2\) o consumidor está disposto a ceder por uma unidade adicional de \(x_1\)?

b) Explique porque é que \(|\text{TMS}|\) diminuiu de \(A\) para \(B\), usando a convexidade da curva.

✅ Pergunta 6 (Solução)

Solução

a) No ponto \(A\), o consumidor está disposto a ceder 3 unidades de \(x_2\) por 1 unidade adicional de \(x_1\).

b) \(B\) está mais à direita na curva do que \(A\). Pela convexidade, a curva vai ficando mais horizontal à medida que avançamos para a direita: o declive em valor absoluto, ou seja \(|\text{TMS}|\), diminui de 3 (em \(A\)) para 1 (em \(B\)).

Parte 3: Rumo à Função de Utilidade 🎯

🤔 Como Comparamos Cabazes sem Desenhar?

Na Parte 2, comparámos cabazes através de desenhos: a curva de indiferença, a sua inclinação, a TMS como declive.

Mas desenhar não é prático para calcular. Precisamos de uma forma de comparar cabazes sem desenhar.

Pergunta: dados dois cabazes, \(A = (3, 8)\) e \(B = (6, 4)\), como sabes qual dá mais satisfação, sem desenhar curvas de indiferença?

💡 Uma Função que Atribui um Número a Cada Cabaz

Função de Utilidade

\(U(x_1, x_2)\) é uma função que atribui um número a cada cabaz \((x_1, x_2)\), de forma consistente com as preferências: cabazes preferidos recebem números maiores.

Com isto, comparar cabazes deixa de exigir um desenho: basta calcular \(U(A)\) e \(U(B)\) e comparar os números.

🧮 Traduzindo Preferências em Números

Por definição, \(U\) tem de concordar com a relação de preferência \(\succsim\) que já conhecemos:

\[A \succ B \quad \Longleftrightarrow \quad U(A) > U(B)\]

\[A \sim B \quad \Longleftrightarrow \quad U(A) = U(B)\]

\[A \succsim B \quad \Longleftrightarrow \quad U(A) \geq U(B)\]

É só isto: \(U\) traduz a ordem de preferência para uma ordem de números. Nada mais.

⭐ Avaliações em Escalas Diferentes

Um crítico avalia os mesmos restaurantes em dois sites: num dá estrelas (1 a 5), no outro dá notas de 1 a 10.

A um certo restaurante deu 4/5 no primeiro site e 9,5/10 no segundo. As duas avaliações contradizem-se?

Não necessariamente: a segunda escala pode ser mais generosa com os números. As duas avaliações dizem o mesmo desde que preservem a ordem: sempre que um restaurante é melhor do que outro, tem mais estrelas no primeiro site e mais pontos no segundo. 💡

⚠️ Cuidado: Utilidade É Ordinal, Não Cardinal

\(U(A) = 100\) e \(U(B) = 50\) não significa que \(A\) dá “o dobro” da satisfação de \(B\), tal como o 9,5/10 e o 4/5 do crítico não medem “quanto” ele gosta: escalas diferentes, mesma opinião.

Significa apenas que \(A \succ B\): o número em si não tem significado, só a ordem que ele induz entre os cabazes.

Por isso qualquer transformação que preserve a ordem (ex.: multiplicar por 2, elevar ao quadrado) representa as mesmas preferências: mudar de escala não muda qual restaurante é melhor.

🔗 A Curva que Já Conhecemos

Lembras-te do slider −/+ que movia a curva de indiferença? Não tinha números: só uma direção, mais ou menos preferido.

Por trás, esse slider estava a escolher a constante da curva \(x_1 \cdot x_2 = c\). O número esteve lá sempre: só agora lhe podemos chamar utilidade.

\(U(x_1, x_2) = x_1 \cdot x_2\) é um exemplo concreto de função de utilidade: gera curvas convexas, sem cruzamentos, mais afastadas da origem quanto maior \(U\).

Repara: não é arbitrária. É exatamente o que os três axiomas exigiam, uma forma de representar as preferências que já tínhamos. 💡

🔢 Exercício Numérico

Recorda o exemplo da secção de convexidade: 10 pizzas e 0 saladas, ou 5 pizzas e 5 saladas.

Usando \(U(x_1, x_2) = x_1 \cdot x_2\):

\[U(10, 0) = 10 \times 0 = 0\] \[U(5, 5) = 5 \times 5 = 25\]

Como \(25 > 0\), o cabaz equilibrado \((5,5)\) está numa curva de indiferença mais afastada da origem, e é preferido. Confirma numericamente a intuição que já tínhamos sobre convexidade e variedade.

🔗 UMg como Derivada Parcial

\(\text{UMg}_1\) e \(\text{UMg}_2\) são as derivadas parciais de \(U\):

\[\text{UMg}_1 = \frac{\partial U}{\partial x_1}, \qquad \text{UMg}_2 = \frac{\partial U}{\partial x_2}\]

🔄 Revisitar a TMS

Na Parte 2, vimos a TMS como o declive da curva de indiferença. Agora que temos \(U(x_1,x_2)\), conseguimos calculá-la sem desenhar.

Ao longo de uma curva de indiferença, \(U\) não muda: \(dU = 0\).

\[dU = \text{UMg}_1 \cdot dx_1 + \text{UMg}_2 \cdot dx_2 = 0\]

Isolando:

\[\text{TMS} = \frac{dx_2}{dx_1} = -\frac{\text{UMg}_1}{\text{UMg}_2} \quad\Rightarrow\quad \boxed{|\text{TMS}| = \frac{\text{UMg}_1}{\text{UMg}_2}}\]

Como \(\text{UMg}_1, \text{UMg}_2 > 0\) (mais de qualquer bem aumenta a utilidade), a TMS é negativa; é o seu valor absoluto \(|\text{TMS}| = \text{UMg}_1/\text{UMg}_2\) que usamos daqui em diante. 💡

🔢 Calculando a TMS Analiticamente

Com \(U(x_1, x_2) = x_1 \cdot x_2\):

\[\text{UMg}_1 = \frac{\partial U}{\partial x_1} = x_2, \qquad \text{UMg}_2 = \frac{\partial U}{\partial x_2} = x_1\]

\[|\text{TMS}| = \frac{\text{UMg}_1}{\text{UMg}_2} = \frac{x_2}{x_1}\]

No cabaz \((6,6)\) que usámos para construir a curva no início da aula: \(|\text{TMS}| = 6/6 = 1\). Já não precisas de desenhar tangentes: é só substituir. 💡

✅ Questões de Revisão (Parte 3)

Pergunta 7

Se \(U(A) = 40\) e \(U(B) = 20\), podemos concluir que:

  1. \(A\) dá exatamente o dobro de satisfação de \(B\)
  2. \(A \succ B\), mas não sabemos “quanto mais”
  3. \(A\) e \(B\) estão na mesma curva de indiferença
  4. A função de utilidade não é válida

Resposta: b) A utilidade é ordinal: o número só importa para ordenar, não para medir “quanto”.

Pergunta 8

Se substituirmos \(U\) por \(V = U^2\) (transformação que preserva a ordem, para valores positivos), o que acontece à ordenação dos cabazes?

  1. Muda completamente
  2. Só se mantém para \(U\) negativo
  3. Mantém-se exatamente igual: \(V\) representa as mesmas preferências que \(U\)
  4. Deixa de existir uma função de utilidade válida

✅ Pergunta 8 (Solução)

Solução

Resposta: c) Qualquer transformação que preserve a ordem representa as mesmas preferências: é o ponto da utilidade ser ordinal.

Pergunta 9 (Exercício)

Considere \(U(x_1, x_2) = x_1 \cdot x_2\). Um consumidor compara dois cabazes: \(A = (6, 6)\) e \(B = (4, 10)\).

a) Calcule \(U(A)\) e \(U(B)\).

b) Qual cabaz é preferido?

c) Encontre um cabaz \(C = (x_1, 3)\) que deixe o consumidor indiferente a \(B\).

✅ Pergunta 9 (Solução)

Solução

a) \(U(A) = 6 \times 6 = 36\). \(U(B) = 4 \times 10 = 40\).

b) Como \(40 > 36\), o cabaz \(B\) é preferido: \(B \succ A\).

c) \(C\) tem de estar na mesma curva de indiferença que \(B\), ou seja, \(U(C) = 40\): \(x_1 \times 3 = 40 \Rightarrow x_1 = 40/3 \approx 13{,}3\).

❓ E Agora?

Sabemos que \(U(x_1, x_2)\) existe e representa as preferências. Mas qual é a sua forma exata?

Isso ainda não respondemos, e não vamos resolver hoje o problema do consumidor.

Na próxima aula: escolhemos uma forma específica (Cobb-Douglas) e juntamos \(U(x_1,x_2)\) com a restrição orçamental para encontrar a escolha ótima. 🎯