Preferências e Taxa Marginal de Substituição
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?
Antes dos axiomas, três símbolos que vamos usar o semestre todo:
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 \(A \succ B\).
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.
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.
Toma um cabaz \(A\). Compare-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.
Clique nos botões para ver o que a não saciedade consegue, e não consegue, classificar.
Nas zonas em branco, a não saciedade sozinha não decide. Mas conseguimos construir a curva com um truque simples:
Esse ponto final, mais x₁ e menos x₂, mas igualmente bom que \(A\): já está na curva de indiferença. 💡
A curva marca os cabazes indiferentes a \(A\). E todos os outros cabazes: melhores ou piores?
Escolha 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. 💡
Repita com mais pontos da curva. As caixas vão cobrindo o mapa todo: acima da curva é sempre melhor, abaixo é sempre pior.
Adiciona pontos na curva e veja as caixas da não saciedade a cobrir o mapa.
Repare: acabou de construir uma curva com estas propriedades, todas consequência dos axiomas.
Mexe no slider: + move a curva para a zona verde, − para a vermelha. Sem números: por enquanto só temos uma ordem.
Já viu 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 \(C\).
Contradição! 🚫 Tínhamos \(D \succ A\), mas também \(D \sim A\). Logo, as curvas não se podem cruzar.
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.
Mexe nos sliders: \(P\) e \(Q\) deslizam na curva; \(M\) percorre o segmento entre eles.
Com preferências racionais e não saciedade, qual afirmação é verdadeira?
Solução
Resposta: a) Pela não saciedade, cabazes com mais quantidade são preferidos.
O axioma da transitividade implica que:
Resposta: d) Se as curvas se cruzassem, existiriam cabazes simultaneamente indiferentes e estritamente preferidos, violando a transitividade.
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 \(A \succ C\).
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 reta tangente (a vermelho) toca a curva só no ponto \(A\). O seu declive é a TMS nesse ponto (negativo); em valor absoluto, é \(|\text{TMS}|\).
A convexidade da curva implica que \(|\text{TMS}|\) é decrescente ao longo dela.
À medida que avança 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 tem muita pizza e pouca salada, está disposto a ceder cada vez menos salada por mais uma fatia de pizza. 🍕
A TMS num ponto da curva de indiferença representa:
Resposta: b)
Se \(|\text{TMS}|\) é decrescente ao longo da curva de indiferença, isso significa que:
Resposta: c) É exatamente o significado de \(|\text{TMS}|\) decrescente: a curva fica mais horizontal à medida que \(x_1\) aumenta.
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.
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 \(B\)).
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 sabe qual dá mais satisfação, sem desenhar curvas de indiferença?
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.
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.
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. 💡
\(U(A) = 100\) 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.
Lembre-se 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 \(U\).
Repare: não é arbitrária. É exatamente o que os três axiomas exigiam, uma forma de representar as preferências que já tínhamos. 💡
Recorde 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.
\(\text{UMg}_1\) e \(\text{UMg}_2\) são as derivadas parciais de \(U\):
\[\text{UMg}_1 = \frac{\partial U}{\partial x_1}, \qquad \text{UMg}_2 = \frac{\partial U}{\partial x_2}\]
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. 💡
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 precisa de desenhar tangentes: é só substituir. 💡
Se \(U(A) = 40\) e \(U(B) = 20\), podemos concluir que:
Resposta: b) A utilidade é ordinal: o número só importa para ordenar, não para medir “quanto”.
Se substituirmos \(U\) por \(V = U^2\) (transformação que preserva a ordem, para valores positivos), o que acontece à ordenação dos cabazes?
Solução
Resposta: c) Qualquer transformação que preserve a ordem representa as mesmas preferências: é o ponto da utilidade ser ordinal.
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 \(B\).
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, \(U(C) = 40\): \(x_1 \times 3 = 40 \Rightarrow x_1 = 40/3 \approx 13{,}3\).
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. 🎯