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Capital Accumulation and Income Redistribution between Two Generations

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Academic year: 2021

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(1)

Capital Accumulation and Income Redistribution between Two Generations

著者(英) TAKAHASHI Shuetsu

journal or

publication title

The Literary, Economic and Juristic Association review

number 81

page range 135‑168

year 1979‑12‑20

URL http://id.nii.ac.jp/1204/00024043/

(2)

Capital  Accumulation  and Income  Redist ribu tion  between

Two  Generations

*

Shuetsu Takahashi

1

.

Introduction

Samuelson〔5〕〔7〕and  Diamond〔2〕clarify  that thelaissez  faire 1ong

-

run equilibriumdoes notachieve  the  golden

-

rule  except a mere accident.That i s , t h e y  show  there is no Invisible  Hand or the perfectcompetition  is  notlikely t o l e a d   to  an eficient situation.Suitable government intervention may attain thegolden

-

rule.In fact Samuelson〔7〕,Stein〔8〕〔9〕and Takahashi〔10〕show respective instruments for government to  attain  the goIden

-

rule

as thelong

-

run equilibrium.

The first  purpose of this paper  is to  show  that  t h e l o n g

-

r u n

equilibrium in the normalcase achievesthe golden

-

rule and  that

the1ong

-

runequilibrium i n  the  abnormalcaseattains thewealth-

The earlier  version of this paper  w a s  presented at the A n n u a l m e e t-

ing of  the  Japan  Association of  Economics  and Econometrics held at Tokyo Metropolitan  University  i n  September1979.I  w o u l d l i k e t o t h a n k Professors Osamu N i s h i m u r a ( D o s h i s h a   U n i v e r s i t y ) a s  discussant and Hiroaki 〇sana(Keio University)as a  chairman of the fourth sectionof the AnnualMeeting.Especia11y a m  benefited by  valuable  a n d  critica1 comments of  Professor  Nishimura. a m  also  grateful to Professors Shozaburo  Fujino  (Hitotsubashi  University)  and Masayuki  Sekine (Tohoku Gakuin  University)  for their helpfu1  comments o n  origina1 Japanease  draft.〇f course a m  responsible for  any  remaining  errors.

-

135

-

(3)

CapitalAccumulation and Income  Redistribution between  T w o  Generations

capita1 equilibrium,  which  means  that  the amount  in private wealth is exactlyequalto the  stock ef  capital. We, as we1l as

( 1 )

Gale〔3〕,define the  n o r m a l c a s e a s a  case  that  the golden

-

rule

stock of capitalislarger  than  the  amount of wealth people  wish to hold in thelaissez faire and the abnormalcase otherwise.

Thesecond purpose ofthis paper  is  to  consider  the economic meanings of both casesof normaland abnormalmoredeeplyand to clarify the causes of occurrence of the abnormalcace.

Eliminatingthe  sources of  occurrence of  the  abnormal  case, w e  can expect the golden

-

r u l e a s t h e l o n g

-

run equilibriumThe third purpose  is  to show the  instruments for  governmenttoexpel to them and  to  show that the economy carrying  out  the  instru

-

ments asymptotically  converges to the golden

-

rule. T h i s  g i v e s a solution for the stability  analysis  i n t h e  economy carrying out a security program,which has been reserved by Samuelson〔7〕. A n d finally the fourth purpose  is to show introducing  a socialsecurity program to the economy  never  abate the utilityleve1of represent

-

ative person in steady

-

state.

W e  construct  the framework of  our  model  in  section 2 a n d envolve arguments  to attain thesecond purpose  i n s e c t i o n 3 . M a i n subject in s e c t i o n 4 i s  the  stability  analysis of  our modeI.The analysis is intensively related to the first purpose.Finally section5 examinesthe stabilityin  the  economy  introducing  the  security program in order to achieve optimalgrowth.

(l)  Gale shows the1ong

-

run equ出brium  i n  thelaissez faire can inevita

-

bly achieve the golden

-

rule i n  the normalcase,but his m o d e l i s n o t a neoclassicalgrowth model.

-

136

-

(4)

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

2

.

The model

W e  state  behaviors of consumers  and producers in this section.

There are two generations at any  time:  a youngergeneration which worls and  an older generation which retires.Thelife

-

cycle

of  each individualconsistsof  a  working periodand  a  retiring period.The periods  are of  equallength.A p a r t o f  his income received  during his youthis available to his consumption  during retirement

. H e  

remains no bequests for his descendants.

Letting cl(t) a n dc2(t) b e  per  capita  realconsumpti

on 

of  the younger  and  the older  generations  respectivelythe  utilityof  a representative person  born in period l i s  described 

by

(1)

U

=

U

(Cl(の

,

C2(t十1))

where

U

is a strictly quasi

-

concave  indicator

.

By  foI1owing thelife history of  a  representative  m a n , w e  can solve an allocation  problem between currentconsumption cl(t) a n d future consumption c。(t十1)

.

This individualworksin period t, f o r which he rceives a wage

,

o(t) . H e  retires  i n  period t十1

.Then

interest  income becomeshis only income.Thus he allocateswage in periodt between current andfuture consumption soasto maxi

-

mize his utility(1),given the rate of  interest existing on one

-

periodloans from period t tot十1,r(t十1).That is,he maximizes his utilityfunction(l)subject to

(2) c

,

(t)

+

1'

j

.

j j

(

j ?

) =u

,

(

'

)

The necessary  conditions  for  optimality  are (2) c

,

(

'

)

+

1'

j ; t

(

j t

)=u

,

(

'

:)

-

137

-

(5)

CapitalAccumulation and Income  Redistribution between  T w o  Generations

(3) 

= (

, +

r (

.

The corresponding sufficiency  conditionisalways satisfied by the assumption of strict quasi

-

concavity on

U

Therefore w e  can get 

by

( 2 ) a n d ( 3 )

(4) C j(t)=Cl(ω(の

,

(t十1)) (5) c2(t十 l )=c2(ω(t),r(t十 l ) ) .

0 n  the other hand,production is assumed  tobecarriedon sub

-

ject  to constant returns  to scale  with respect  tolabor

L

(t)  and capital K(t) . D efine

y

(t) a s  output per workerandk(t)ascapita1 per worker.Then production  is given by

(6) .y(t )

= f

( k(t) ) ;

f

> 0  and

f

' < 0

.

Producer demands the  elements of production so as to maximize his profits;

(7)  ω (の=f( k(:t))

-

k(t)

f

(k(t) ) (8) r(t

) = f

' ( k(l::))

Final l y w e  assume  that  population  born at  period t

, L

(ll), i s (1十g)t, w h i c h  is thelabor force in period t.

3

.

Golden

-

rule and  we

a

lth

- capitale

luiIibrium

Thissection clarifies the  reasons why  thelong

-

run equilibrium in thelaissez faire  is not attainable  to the golden

-

rule.

W e  described(4)and(5)as each individual's  al!ocation between current and  future consumption by fo11owing  hislife

-

cycle in the

previous  section.Being obtained from  maximizing  utility  subject to a budget constraint(2),equations(4)and(5)identically satisfy ( 2 ) , t h a t  is,

4

(9) c1(u1(t) ,r(t十1))十c。(ω(t r(t十1 1r(t十 l

-

138

-

=ω(t) .

(6)

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

N o w  the  planned consumption of each individualis notrealized untiltotalmarket demand is equalto  totalmarket supply.  The market clearing  in periodtrequiresthatconsumption

C

(の  plus investment K(t十1)

-

K(t) i s  equalto output f( k(の)

L

(の

.

Con

-

sumption

C

(t

:

)in periodtconsists of  consumptionc1( w (l1),r(t十1)) L(t) o f  a yonger  generation which works and  consumptionc2(ω ( t

-

l ) ,r(t) )

L

(t

-

1 ) o f  an older  generation,born at  period t

- 1,

which  retiresat psriodt.Therefore we have

(10) cl(u1(l),r(t十1))

L

(t )c2(

,

o(t

-

1),r(t) )

L

(t

-

1 )

K(t十1)

-

K(t

) =

f( k(t) )

L

(t)

TransposingK(t十1)

-

K(t) f r o m  theleft handof (10)to the  right hand and dividing both hands 

by

L( t ) , w e  

ob

tain

(11

一一・  、

f-・、,(ω一一( j、-

/.lr ( t' 十 1'

- 、

1

̲

C2(ω(1 十 9t

-

1)'(t) )

=

f(11(の)

-

(1十g) k(t十1)

-

l k(t).

In  perfect competition,the equation of demand forlabor to its supply  requires  the  equation of w a g e u,( t ) t o  the marginalprodct of labor.Thenequation(9)can be expressed;

(9)

'

c1(u

,

(t)

,

r(t十 l ) ) 十C2(u1(t,r(t十1 l 十r(t十1

= f

(

,

k(t) )

-

k(t)

f

'(k().

The system of  simultaneous equations,(7),(8),(9)'and(11), describes the dynamicpath i n  this economy.We reduce  equations

( 9 ) ' a n d ( 1 l ) t o  a equation;

(12) k(t十1)

-

(

i (一 ,l1。[ω(t

c。(ω(t r(t十 1 1十r(t十1)

-

1 ) ,r(t

1 十r(t

-

l 3 9

-

)

) -

l 十r(t)

X

=0.

(7)

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

When the dynamic system of (7),(8)and(12)convergesto the 1ong

-

ru:n equilibriuml2), i t  must satisfy

( 3  1 )   一 商g

-

r*

1 、  r ̲ 

(1c+2( ug ) ( 1 十*, r

つ 

r

̲

0'

This equation implies either the familiar golden

-

rule  equation, (14)  r*

=

f (

= g ,

,

or the wealth

-

capitalequilibrium defined by Gale〔3〕l31

,

( l 5 ) 1

.̲  -

(1十g ) ( 1 十 rc2( ω*, r

つ  - つ

̲ 一

ω'

-

cl 十

,

( wg', r

The wealth

-

capitalequiiibrium  asserts that the  amount which  a retired generation  holds  in  private  wealth,  (

,

o'

' -

c

,つ

L(l ), i s

exactly equalto the stock of capital

K ' L

(t十1)which a working younger generation uses.By the way,the golden

-

rule path shown

b y ( 1 4 ) i s  a balanced  growth path  which  maximizes  the  utility.

Now equation(l2)is equivalent  to  the fo1lowing equations;

(16) k(t十 1 ) = e。(ω(t 1 十 9

r(t十 1

1 十 r ( t 十 1

fi(t)

(17) h(t十 1 ) =

?

h(t) ,

for w e  ca:n make a  new  variable  i n ( 1 2 ) a s ( l 8 ) h(t

) =

k(t)

-

c1十(u

'

g ) ( 1 十 r ((t

-

1 ).r(t)

Then w e  can make a transformation of ( l 7 ) t o

l 十r ( r )

1

(17)' h(t十 1 ) = Ir=o 

i -

l 十g h(0).

Therefore i f t h e l o n g

-

run equilibrium in  the  economy becomes (2)  W e  attach  asterisk(it) t o  the equilibrium values i n  the1ong

-

run

(8)  W e  can g e t ( 1 5 ) b e c a u s e l l

S

f=t

'

一cj * b y ( 9 )

-

l 4 0

-

(8)

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

the wealth

-

capitalequilibrium,either r' =f( k

>gor

h

(0)=0, atleast,must hold  there.We define here

ii

a s t h e  capitalper worker inthe wealth

-

capitalequilibrium and i e a s i n  thegolden

-

rule.If  the economy  is achieving  the wealth

-

capitalequilibrium when

h

(0)キ0,it impliesk*=

i

>ko b

e

cause f(

1

ll)g

. 0 n  

the other hand,whenh(0)=0,thelong

-

run equilibriumcoincideswith  the wealth

-

capitalequilibrium.But w e  cannotstatewhetherk*=kj jkg

or k*

= i ;

<kg.

Next w e  examine  the economic  implications of h(

の.Firsof all,

the first  term of the right  hand  in(16)expresses the  wealth in terms of a man born atperiod t十1which a generation  born  at period t holds(4) Consider  neo

-

classicalproducers  who borrow allstocks of capitalfrom the  market  without their

-

selvesfunds.

Then  the  first  term of the right hand  i n ( 1 6 ) i m p l i e s c a p i t a l i n terms of a  man born  at period t十1which a generation  born at periodtlends to the  producers,that  is,private capitalper  worker inperiod t十1.A s 1l(t十1)

(

=

当 き i

f

,

(t)

)

is  the  di?erence be

-

tween  capitalper worker k(t十 1 ) a n d  private capitalper worker

C2(u1(t r(t十 1

1 十r(t十1)

we can interpret1l(t) as socialcapital  per worker是'( in the sense  deacribed be1owl5):

There exists socialcapitalper  w o r k e r 1( 0 ) i n  thebeginningof history.This capital,cooperating with private  capitalandlabor,

(4)  In(9)dividing wage  minus consumption  i n  youth,i.e.wealth held by  a man born  at t , b y  1十g , w e  can obatin the first  te1m of  the right hand  i na0.

(5l  See Stein(8)and(9)regarding to6uch socialcapita1.

-

l 4 1

7

(9)

CapitalAccumuIation and Income  Redistribution between T w o  G,elnerations

is  used  in the  productive  activity.Aseveryone in this economy bindes o n  socialrule such  that he cannot consume consumption goodsover the presentvaluesof his income at any period,no  one consumes both  social k(t ) L(t )and  its  imputed  interests r(t) k'(t)

L

(の.Therefore(l十r( t

:

)、)k(t)

L

(ll) becomes  socialcapita1

in  the  next period,that  is,1十(t) k

'

(t)becomes  socialcapital

1 十 9 per  worker k(t十 1 ) i n  the next period.

The second  imlication of h(t) i n  economics is  to interpret h(ll、) asliabilities of  enterprise,

:

1(t:), i nterms 

of 

a  worker  emp1oyed in i t . T h e  enterprise  in its  inauguration borrows il(0)

L

( 0 ) f r o m government or  a  financialinstitution and  employs  this  as  capital stockin the  productive  activity.That  i s , t h i s  capitalstock  in terms of  a  worker  emp1oyed  i n   the  enterprise  is ,1l(0). The enterprise must  return the  principaland  interest(l十r(0))1(0)

L

( 0 ) t o  thelender at the end of  period  0 . T h e n  it renews a bond of  d e b t . T h a t i s , i t  p a y s ( l 十r(0))1(0)

L

( 0 ) t o  thelender at the  end of period  0 a n d , a t  the same time,borrows(1十r(0)) i1(0)

L

( 0 ) f r o m  thelenderat the  beginning of  periodl

.

It  em

-

ploys the  newly  borrowedliabilities11( l )L( l ) = ( 1 十r(0))11(0)

L

(0) as  capitalstock in p e r i o d l a s  w e l l a s  in period 0. T h i s  capital stock in  terms of a worker emp1oyed i n  the  enterprise is 1l ( l ) = 1 十 「(0)

.

1l(0). I n  a similar way

1 十 9

( l 8 ) 1(t) = 1 十(t

-

1 )1(t

̲

1 )

1十g

holds  at any  time after  p e r i o d 2 a n d (

'

9) k(の=

(

i 器 + '

(

,

)

-

l 4 2

-

(10)

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

holds at any periodwhen capitalstock  is financedbysaving of a young  generation andliabilitiesof the enterprise from government or a financialagency.Thus(l6)and(l7)hold.

The third  implication of h(t) i s  a  claim to  government for goods.Government owes a amount of natiOnaldebt,d(0)

L

(

- 1),

to  an older generation  in  the  origin  of  history.Government attaches to  the debt the  same  interest rete as  the  interestrate of capital.Then government must return the principaland interest,

(1十r(0))d(0)

L

(

-

1),toanoldergeneration at the  end 

of  period

0.This return is  realized by that government inducesa younger generation  t o t a k e   over(1十r(0))d(0)

L

(

-

l )

. T h a t  i s , g

overn

-

ment at the beginning of period1owesthe amountof debt,d(1)

= 1 十(0)d(0),to a man bom at period  0 . A n d

1 十 9

(20) d(t)

=

1十1十(tg

-

1 )d(t

̲

1)

holds inL the same way at any period2.That a younger generation purchases the debtis indifferentthat the generationlends capital to producers,because bothinterest ratesof the debt  and  capital are samelo1.Therefore a generation born at periodtlends  to pro

-

ducers saving minus purchased debt as capitalat  the  beginning of period t十1;

K(t+1)一

̲ f

C

,

(u1(t(商 解 可  ),(t十1)) 

̲ -

d1(ii十 l )g

- 、

/ ( t )

L

'

Expressingthis in terms of  a worker emp1oyed in producers,we have

C61  w e  regard the  debt and  capitalas  wealth  in perfect safety.

-

143

-

(11)

CapitalAccumulation and Income  Redistribution between T w o  Generations

(21) k (t十 1 ) =

̲

d(t十1)

1十'

Deflning d(t十 l )=

-

(1十

g

)1t(tl )  here,then we can  reduce(20) and(21)to(l7)and(16)respectively.

Samuelson〔6〕,〔7〕,Diamond〔2〕and Stein〔8〕,〔9〕 think,as a behavior of  capital  accumulation,that  saving  of  a  working generation become  totalcapitalin  the  next period. T h e  dynamic path of the economy i n  their models is in  fact described by

(22) k(t十 l )= C

(ω(t) ,(t十1)) 

.

(1十g)(1十r(t十1))

Camparing(22)with simultaneous equations(16)and(l7),we can understand(22)shows the  world of h(t) = 0 , t h a t  i s , t h e   world withoutsocialcapitalorliabilities of  the  enterprise  or  national debt.

Finally in this section  w e  consider  the  economic  meanings of both  cases of  n o r m a l a n d   abnorma1,and  clarify  the  causes of occurrence of the  abnormalcase

. W e  

define the normalcase a s a case that  the goldon

-

rule  stock  of  c a p i t a l i s l a r g e r   than  the amountof wealthpeople wish  to hold  i n  thelaissez  faire,that is,ko>

i

and 

also 

the  abnormalcase askg<

i

. T h e 1 o n g

-

run

equ出brium becomes  the golden

-

rule when  both h(0)キ0 and

ko>

i.

; This means b y ( 1 7 ) '

' '

= l l m Ij[ 1+r ( r )   .

h(0) t

-

t' 1十g > 0

We can interpret 

立 

1 十 「( as the  future value inperiod 0 in r=o  1十g

(7)  see C a s s ( 1 〕 10

-

144

-

(12)

CapitalAccumulation and  Income  Redistribution between  T w o  Generations

terms of  a unit of capitalorliabilities or  nationaldebt(7). T h u s the  future  value  ispositive in  the  normalcasewhen h( 0 ) キ 0 . 0 n the other h a n d , t h e l o n g-run equ出brium  becomes  the  wealth

-

capitalequilibrium when both h(0)キ0 and kg<

-

1ll. T h i s  meansby ( l 5 ) , ( 1 6 ) , ( l 7 ) a n d ( 1 7 ) '

lim h(t )= 0 ,

t

-

u

that is,

(23)  lim

f I

1 十 「(= 0 .

ar=o  1十g

(23)  implies  the future value in period 0 in terms of a unit of capita1orliabilitiesor nationaldebt  becomes valueless,or  inother words,theterms of  trade from  present to future never become favorable.Such a  path  can  provide  the same consumption or utilitylevelfrom a l o w e r  initialcapitalstock.The path can afford the  opportunity of decreasing the  initialcapitalstock a t   n o  cost in future consumption.And also there is some other path of capita1 accumulationwhich provides  a t l e a s t   in  each  period  as  much consumption  or  ut出tylevelas this path and  provides in  some periods  more  than  this  path.Therefore capitaloveraccumulation takes  place i n  this program.The  program should  be  said  to be inefficient.

4

.

Stabiiity analysig sang sociaI security

I n  previous section w e  got into our discussion under a n  assump

-

tion such that k(t) converges  to  either

i

or kg as t becomes i nlinite.We show,in fact,either k(l1)→

i i

ork(t) →k

,

as t→oo  in this section.In  order  to  show  this,  w e   show the stability of

-

l45

11

(13)

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

simultaneous difference equation of ( 1 6 ) a n d ( l 7 ).

W e  specify,for simp「icity 

of 

analysis,theut出tyfunction(1)as (24)

U=βlog

c1(t)十(l一β)1ogc2(t十1) (0β<1).

Then we can derive  from(5)

( 5 ) 'c2(t十1)=( l

-

,li)(1十:r(t十1))u

'

(t)

的nsidering(7)and(8)together  w i t h ( 5 ) ' w e   can express system of ( l 6 ) a n d ( 1 7 ) a s

(25) 是(

-

=

f

(f(是(t))一是(t)f'(1(t)))+

1十

f

(k(t) )

,

l(t)

1 十 9

(26)  h (

̲

=

j

( t ) ) h ( t ) .

the

Now w e  cosider  pairs ( k

,1

t ) o f k(t) a n d

h

(t)such as

k

(t十1)

=

k(t) i n ( 2 5 )

.

Such pairsare

(27) h=

jj f

,(是)

( ,

k

- t + - j

(f(

o - 1f '

(k) )

)

Then w e  have

(28)

s i g n h =

s1'g n

(

k

- ? -

(f(表)

-

11

f

(

k

) )

)

Asassuming that wage function ( 7 )   ω(t)=f( k(t) )

-

k(t)

f '

(1

t(

t) )

is a  concavefunction,we can depict twopossible patterns which a r e s h o w n b y  F i g u r e s l a n d 2 Capitalstock  in  the  wealth

-

capitalequilibrium,石,satisfies k=

t + - j

(

f

(

ii

)

- t f

'(

).

Then w e  get  from(2S)and F i g u r e s l a n d 2 (那)'  s i p i = n'p ( i

- ^

是).

12 

-

146

-

(14)

Capita1-Accumulation and Income Redisttibution between T w o  Generations

11'

FIGURE  1

FIGURE  2

-

l47

-

13

(15)

CapitalAccumulation and Income  Redistribution between  T w o  Generations

Thus we obtain

h< 0  

f

or 0 <k <

ii

,, h

= 0  

for k

=

1k

,

, h> 0  

f

or

i

>k

.

Differentiating(27),we have

生 = 1

dh  1十+f

g 1

1

̲

1一β(1十

̲

f" )

̲

1十hf

gノ

'

and

? l

h>0> 0

because  l > 1 一 β (

i

- 1f

'')  for1ll

f

=

k

-

1一β(l 十f

-

kf)l

.,l>

0  in both figures.

0 n  the other hand,considering  pairs(1k, h ) o f k( t ) a n dh (t) such as

;

l(t十 1 ) =h(t) i n ( 2 6 ) , w e  get

(2g)  9

- f

(?)

; ,

=0

1 十 9

And we have1l1(t十1)=h(t) i n ( 2 6 ) w h e n  either f (1l1) =gor h=0.

Next w e  ascertain  a n  existence of pairs such that both 1l1(t十1)

= k

(t)andh(t十 1 ) =h(t).Pairs such ask(t十1)=k(t)are represented b y ( 2 7 ) a n d  pairs such as h (t十 1 ) = 1l(t) a r e  expressed  by(29).

Then w e  can depictFigures3

-

5 , b y  which w e  can ascertain pairs ( k

,

h) t h a t  s a t i s f y b o t h ( 2 7 ) a n d ( 2 9 ) . F i g u r e s 3 a n d 4 c o r r e s p o n d to F i g u r e 1 , i n  whichh< 0 f o r 0 <k くk, h

= 0  

for k

=

k and h> 0 for k>k

t

And  Figure5corresponds t o F i g u r e 2 , i n  whichalways

;

t> 0  for any k> 0 ,

Now w e  discuss the stab出ty of the system.First of  a11,we sketch the movement of the system which is shown b y ( 2 5 ) a n d ( 2 6 ) . W e

14 

-

148

-

(16)

CapitalAccumulation and Income  Redistribution between T w o  Generations

get k(t十 l ) >k(t) i n  position above  the  curve  which 

is 

shownby (27),because

and (25)

>

# (

i (

'

(f (是(

'

))一

f'(是(t

k (t十 1 )=

? ( f

(1k(t) )

-

k(t)f(k(t) )

)

十 1 十

f

( i ( t ) ) h (,l1

).

1十g

Similarly  w e   get k(t十 1 )1i(t) i n  position  be1ow  the  curve which is shown by(27). A n d  w e  have 1t(t十1)

( = -

x

h

(t)

)

> 1i(t)because of

f

' (k(t) ) >g when both h(t) > 0  and k(t) <ko.Similarly w e  haveh(t十 1 )く h(t) w h e  both h(t) > 0 andk(t) >ko, h

(

t十 1 )く h(t) w h e n  both h(t) < 0  and k(t) <kg,

and 1i(t十 1 ) >h(t

whe:n both h(t) < 0 a n dk (t) >ko

.Thus 

wecan draw thearrows in Figures3

-

5 w h i c h  indicate the  direction of movement of

k

( t ) a n d

h

(t)

. W e  

show  them in Figures6

-

8.

;

t''0 in the1ong

-

run equilibrium(「, 1 「)of  the system of (25)and(26)holds only  in Figure6. h''0impliesh (t) く 0 a n d h( 0 )0 because

(26) h (t十 1 ) = 1f

l) )h(t)

and

1十f (k1 (t) > 0 1 十 9

W e  can obtain h(t) く 0  only when w e  interpret h(t)as a claim to government for goods among  three  implications  in  eco!lomics i n t h e   previous  section

. B y  

the  w a y , i t  becomes  clear  from

-

149

l 5

(17)

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

hl1十l1

-

hlt)

= li

il

FIGURE  4

-l 5 0

-

(18)

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

F:CURE  5

-

l 5 l

-

17

(19)

18

CapitalAccumulation and Income Redistribution between Two Generations

FIGuRE  7

FICllR E   8

-

152

-

(20)

CapitalAccumulation and  Income  Redistribution between  T w o  Generations

F i g u r e 6 t h a t   this  equilibrium(1「 , 1 P)is  a saddle  point,as indicated by thearrows pointing the directionof movement.This means that the1ong

-

run equilibrium becomes the golden

-

rule

only when thepath in this economy  is on the boldline  through the  equ出briumGovemment  must specify the initially issued amountsof nationa1 debtd(0)which must be chosen  for  initia1 capitalk( 0 ) i n  order to  attain the 

golden -

rule

.

And when h( 0 )=0 in Figure6,the path  movesonly  on  the k

-

axis as h(t)

= 0  

andconverges  to  the  point(

i - , 0 )

(8)

.

W e  show  in this paragraph  thatthe equilibrium point(、k, 0 ) i s stable wben k( 0 ) > 0  and h( 0 ) > 0

. A t

first,we point  t h a t (k( t

), h

(t))≧0 necessarily holds for any period  because 

of 

( 2 5 ) a n d ( 2 6 ) w h e n (1k( 0 ) , h( 0 ) ) > 0 , t h a t  i s , (k(t) , h(t) ) i s  bounded

f

rom be1ow when( k(0) h( 0 ) ) > 0

.Secondly,when

11o>k(t) > 0 and h(t) > 0 , w e  have k(t十 1 ) >k(t) a n d  1t(t十 1 ) >h( t) f r o m Figure6.As 0 >ko

- 1一β(

1十

f

(ko)

-

ko

f

(ko) ) =h

= l i m

t

-

h(t)by(27)

and Figure 6 w h e nk(1 t) →ko,both1ll(t)→o o a n dk(t) → ignever hold ast

-

oo.Thus the path  i n t h e  domain of ko>k( t) > 0  and h(t) > 0  necessarily thrust  into  the domain of (k(t), h(t) ) >

(

,

ko,0).  Thirdly 1ll(t十 1 ) <h(t) h o l d s   because of  ( 2 6 ) w h e n ( k( t ) , h(t) ) > (ko, 0 ) , t h a t  is h(t) becomes  monotonica1ly decreasing  sequence when  (.1i(t), h( t ) ) > (1to,,0).Becauseh(t) is bounded from  below  as  described  above,1l(t)converges  to zero.Fourthly,when(k(t),h( t) ) > (

,

ko, 0 ), k( t十 l ) >k( t ) h o l d s

(8)  The stabi「ity of the system w i t hh( 0 ) = 0  hasbeen  already  analyzed by D i a m o n d 〔 2 〕 a n d  S t e i n 〔 8 ) ,  〔 9 ) ,   They only  discussed  the movement of the path on the 

,

t

-

axis  from our  viewpoint.

-

153

l 9

(21)

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

in theleft position 

of 

the k(t十 1 ) =k(t) c u r v e  u n

u

l k(t十 1 ) intersects the k(t十 1 ) =k(t) curve,where(27)expresses the k(t十 1 )=k(t) c u r v e . 0 n  the  other hand, k( t十1)1k(t)holds i n  the right positio:nof the curve until k(t十1)interseGts the curve.

Accordingly

k

(t十 1 ) w i 1 l b e , a t l a s t , o n  the  curve i:n bothcases.

A s t h e  steep of the  curve is positive andh(t十 1 ) <h(t) i n (k(t) , h(t) ) > (kl l

, 0 ) , a  

point on  the curve,as soon  as the  point is on the curve,thrust into the right position of the curve.In the position k(t十 1 ) <k(t) h o l d s  until k( t 十 l ) i n t e r s e c t s  the  curve.  And again 1t( t 十 1 ) w i l l b e  on the curve.Afterthis, 1t(t)repeatsthe similarity.After all, k(t)converges to

i

. T h u s l i m ,lt(t

) = i

and

l

̲

1

h ( t ) = 0 , t h a t  is,the s e q u e n c e ( i ( t ) , 1t(t))oonverges to the p o i n t (

1i,

0).

I n  F i g u r e 7 t h e l o n g

-

run equilibrium(

i

, 0 )  is a  saddle point.

But as alwaysh( t

) = 0  

when h( 0 )=0 , t h e  path moves only  on thek

-

axis andconverges  to the  point

(i

k

,0).

Summing up above,we obtain the fo1lowing results:the wealth

-

capitalequilibrium(

i

, 0 ) i s  stable  when both

;

l(0)j j0  and

-

k>ko

hold,the golden

-

rule  equilibrium(ko

, ;

t

is a saddle pointwhen

b o t h 11( 0 ) < 0 a n d k>

?

h o l d , a n d   the  path  when h( 0 )=0 converge to the  wealth

-

capitalequilibrium even though the normal case ko >

-

k.

The remainning problem is whether  the golden

-

rule equilibrium (kg,1

t つ

in Figures7 a n d 8 i s  stable or  not

.

The golden

-

rule

equilibriumpointis on  thepositive  orthant  in bothfigures.If initialconditions  are k( 0 ) > 0  and h( 0 ) < 0 , t h e  path in  this

20 

-

154

-

(22)

CapitalAccumulation and  Income Redistribution between T w o  Generations

economy never converges  to t h e p o i n t (1l・1o

,1

i'')because 1ll( t) < 0 always  h o l d s b y ( 2 6 ) Accordingly  thepossibilityof convergence to the golden

-

rule is only remained by(k( 0 ),h( 0 ) ) > 0  o r (k(0)

,

h(0))

e R

11l,.In fact w e  can state the globalstabilityof  thegolden

-

r u I e (.11o

,1

t

by 

applying  the  following  theorem  to  the  system 

of

( 2 5 ) a n d ( 2 6 ) .(9)

THEOREM Constlder an autono mou s dj

f

erencel syste

,

n

' '

(t十 1 ) =

f

('t'(t),u

'

( t) ) ω (t十 l ) =g( v (t),u

'

(t) )

ωh

-

e ( u , ω ) む o a  the pa配'a've orthaat. mfmctionsf a ㎡

g

a r e assum e dto1be ofclassCl o

,

t R

i .

Furthernloresu

pp

ose there e a sa

-

gae eguiZt'6rt'ω n 如'n t (

-

v,i)eR

;

s cathati = f(t

i ,

一ω)

a nd

-

u1=g(

i;

u

- ,

) .Thenif t hefol1o

,

ot

,

igcondt

,

ltio n s a r e satis

f

ie d

,

the

eq

tnllib r iumpo it lt (v

- , , -

o) isstable the gtobal:

(A)  1

(fi,gu

, - f

u

, g, ,

)v u11fig >

o

(B)  1(

f -

。g,,,(f ,

-

uf

lf

ug .)

g, , - ,

ω, 1

1g f

gl)

l

>o

(0)  1 十 (f ,lvげg

̲

u

,

1g

1

)

(fvgu,

-

fu

,g,,

)v u

,

1fgi0

for a11(v,

,

o) 加

R

i;

for a

u

(υ,ω ) 加R

;

;

for a li(・t

, ,

u

,

) 加

R 1

.

W h e n (k( 0 )

, h

( 0 ) )

' e R

j

, (k

(t) ,h(t) ) liRj necessarily holds b y ( 2 5 ) a n d ( 2 6 ) . T h e r e  exists a unique equ出briumpointonthe

(9)  See  T a k a h a s h 〔 1 1 ) w i t h  regard to proof of  Theorem.

-

155

21

(23)

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

psitive orthant  in F i g u r e s 7 a n d 8 . T h u s w e  can state theg1obal stability of the difference system of (25)and(26)if three conditions are satisfied.Theconditions(A)

-

( C ) f o r   the  g1obalstab出ty of

( 2 5 ) a n d ( 2 6 ) a r e  expressed by

(30)  1

-

1 十 91一β(

- ,

l,f

> 0  

f

o r a l

Z

(

1

k

,

h)

i n R i

;

(31) 

-

1十fg.1l

, 去

> 0   for

a11

(

k

.

' ,

) i nRi;

(32) 2十

(

2

?

(

-

?)

, : j

g l

i

)

)去

> 0

fora li( k

,

h) 

R

';l

,

where

K

= ?

(

f

(

,

k)

-

,lf (k) )

?

h> 0

forl a11 (k h) in

R

j

.

I t  is clear  t h a t ( 3 1 ) h o l d s  fora1l(k(t) , 11( t) ) i n

R

:11.

. A n d

(33) ?(k)

-

1

f

' ( k))/k>

f(

f

(k

)一

ll

f

'( k) )=

-

1

f

''(k)

holds by the  concavity of wage f u n c t i o n ( 7 ) . F i n a l l y ( 3 2 ) h o l d s when  the elasticity of the  marginalproduct of  c a p i t a l (

-

1f''

1f

')

is sma1ler  than2.

Furthermore,aslong as  w e  suppose k( 0 ) >h( 0)l≧0,we  have k(t十1)

-

h(t十 1 ) =

? U

(,l1(t) )

-

k(t、)

f

'(k ( t、)) ) > 0

(

,

+

,

)=

'

+

ifi '

) )

-

Thus w e  get k(t十 1 ) >h(t十 1 ) ≧ 0 . T h i s  meams socialcapita1 or capitalfinanced by theliabilities of the enterprise never exceeds

22 

-

156

-

(24)

CapitalAccumulation and  Income Redistribution between T w o  Generations

totalcapitalin  this economy.

W e  summarize  thissection.  W h e n  there exists  socialcapita1or theliabilities of the  enterprise  in this  economy,the golden

-

rule

equilibrium  is globa1ly  stable  in  the  normalcase and thewealth

-

capitalequilibrium  is globally  stable  intheabnormalcase.  When there  exists the claim  to government for goods,  the  golden

-

rule

only  exists  in  the  abnormal  case  and  becomes  a  saddlepoint.

When  none of them exists,the path in this  economy  converges to  the  wealth

-

capitalequilibrium in  both  n o r m a l a n d   abnormal cases.

5.Stabiiity analysis with social Eecurity

The  previous  section shows that the  path  in the  economy converges  to the  golden

-

rule equilibrium when  both  i,o、>1

1

l1 and h( 0 ) > 0  hold and  to the  wealth

-

capitalequilibrium  when h( 0 )

=0 or  both h( 0 ) > 0  and ko く

i

hold

.

The optimality of dynamic a11ocation  requires  that the  path  converges to the golden

-

rule

instead of the  wealth

-

capitalequ出brium.This section  showsthat government  can  convert  the  wealth

-

capitalequilibrium  to  the golden

-

rule  equilibrium  when it adds a socia1  security  program between a  younger  generation  and  an older  generation  as  its instrument to the system described in the previous section.  Inthis connection such a  socialsecurity system  is not fully

-

founded but

pay

-

as

-

you

-

gosystem.  Furthermore this  section  examines intro

-

ducing pay

-

as-you-go socia1  security  program to  the  economy never decreases  the utilitylevelof each generation in steady

-

state.

N o w  the  socialsecurity  systemlevies taxes of Tl( > 0 ) o n  each

-

157

23

(25)

CapitalAccumulation and Income  Redistribution between T w o  Generations

worker  and pays benefits of T a( > 0 ) t o  eachretiredperson.Then ( 1 2 ) i n  section3is rewrtten  as

(34) k(t十 l )

-

c(ω(t

1 十 9

r(t十 l 1十1l

-

(t十1

- ii 「

)

(, '

(

'

)

-

T ,

-

1十g

c。(ω' (t l 十 9

-

1 r(t

1 十 r ( l

= 0 .

There  are  fuliy founded and pay

-

as

-

you

-

go social  security

systems The fully

-

fouded  socialsecurity system  is a  system  in which governmentlevies taxes of

T

l o n   each  younger  person, uses  these  as capitalin the  nextperiod  and pays  the  principal and interest of

T ,,

to  him

. T h e n T

:t= ( 1 十r( t十 1 ) )

T , 

holds.

Considering this  equation,(34)becomes (35)  1'( t 十 1 )

-

c c。lω(t

1十g ω(t 1 十 9

r(t十1 1十r(t十 l

-

1 r(t

1十r(t

- ' j j j

)

( , '

(

,

)

)

= 0 .

( 3 5 ) i s  the same  a s ( 1 6 ) , w h i c h  is  equivalent t o ( 1 6 )   a n d ( l 7 ) that imply no socialsecurity  system.  This  means  that  the  path in fully

-

fouded socialsecurity is the same as the  path  without socialsecurity a s l o n g  as fully

-

founded system  does not vary the initialvaluesof  是 ( 0 ) a n d 1l( 0 ).

The path in pay

-

as

-

you

-

go socialsecurity system is different from the  path  in fully

-

founded  socialsecurity.  Pay

-

as

-

you

-

go

security  system in which  governmentlevies  taxes of Tt upon each  younger  person  and pays benefits of T2 to  each  retired person in  this period,that is,governmentlevies ' 「l

L

( t

,

sum

totalon a  younger  generation and transfers allamounts(l,f

T , L

(t)

24 

-

158

-

(26)

CapitalAccumulation andlncome Redistribution between T w o  Generations

to  a n  older  generation.Asapopulation of  a n  older  generation

'

is

-

times as many as a popuation o a  younger  generation,

l 十 9

a retired person  can  receive(1十g) t i m e s  as much asayounger person pays.Thus T2=(1十g)

T , holds. 

Using  this relation,we can express(34)as

(36) k(t十 1 ) co(w(t

( 1 十g

r( t 十 1 1十r(t十1

-

1

)

(

1t ( t )

-

十 1

:

;

(it)

) = 0

'

This is e(luivalent  that (37)  是 ( t 十 1 ) =

1 十 9

+

'1ii

)

-

(能) 

,

(

-

=

ii

)

-

,

because we can set  in (36)

(39) h(i十 l ) =k (t十 1 )

-

1十g

,

r,

,

l 十 r ( l 十 l )   '

m T

( ll

-

:

. : t

)

-

t〇(t

-

1

1十g

r(t十1 1十r(t十1

c

,

('u

'

(t

r( li 1十r( l l

T

,

一 商

r(t十 1 1 十r(t十 l

When pay

-

as

-

you

-

go socialsecurity  program has  bee:n enfo

-

rced by government,a representative person regards his payments T

,

as a decrease of  his income and present  value of  benefits

T

2

(=( 1 十g)

T ,

) a saincrease of  his  income.  Then  his  budget constraint becomes instead of (2)

(40) c1(l) 十( l 十C2(r(tt十 1 )十1)) =

,

( t)

̲ T

t1十r(l

-

lt9十 1 )

̲ T

1

-

l59

-

(27)

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

Specifying the  utility  function  a s ( 2 4 ) i n  this section  t o o , w e  can derive his future consumption  as

(4l)  l

j ;

) =( 1

-

ii) (

f

(k(t、)、)

-

k(t )

f

(k(t、)、))

-

(1一β)

(

1

- )

Tl.

Substitutin g ( 4 l ) i n t o ( 3 7 ) a n d  arranging it  with a n  aid of (7) a n d ( 8 ) , w e  get  the  system describedasfol1ows;

(37)

' k

(t十1)=

?

(

f

(k(t、))

-

k(t、)

f

(k(t)) )

̲

T

'

f

.1

1一β +

g十  β 

/十 1 十

f

1+(g

'

k( )x

/l( t) .

(38) h( t十 1 )= 1十

f

(k( t ) )  11( t)

.

l 十g

(37)'implies that t o t a l c a p i t a l i n t h i s   economy  consists of  a n amount which  would become  private capitalif pay

-

as

-

you

-

go

security  program  were not enforced,an amount which in fact does not become  private  capitalbecause of  the  security program,and an amount which  forms capitalas socialcapita1orliabilities of enterprise.  Three amountsare shown by the first term,second term and the third  term of  the  right hand of  (37)'respectively.

Now consider  p a i r s (k, ,h) o f k(t) a n d

;

l(t) s u c h   as k(t十1)

=

k(t) i n ( 3 7 ) ' ;

「1 l

( ?

十 l 十f

(1k)

- ))

Comparing(42)with(27),we see that the socialsecurity program and the increment of  payment shift  the k(t十 1 )=k(t) c u r v e

26 

-

160

-

(28)

upward.

(43)

and

CapitalAccumulation and Income Redistribution between T w o  Generations

Differentiating(42),we have

dh

̲

1十

g

f

̲ 1一β

k , ?

,

f '

- a

f

-

1

+ f

(k)

1

ii:i j -

(

- f

)

-

てi i f i

i

̲

hf'

1+

gノ

(44)

告 l

1

r ,

>o>

? l T ,

=o

0:n the  other  hand,we see  f r o m ( 3 8 ) t h a t h(t十 1 )

=

h ( t ) holds when h

= 0  or  f

(

k

)=

g.

F i g u r e s 9 a n d 1 0  show  above,where言is a solution of (42) withh=0

a . T h e  

arrows pointing the  direction 

of 

movement 

of

(k(t),h(t) ) i n  F i g u r e s 9 a n d 7 a r e  same,while  the  arrows in Figures10 a n d 6 a r e  same.Theconditions of theorem described in the previous section being satisfied,the path in the economy converges to  thegolden

-

rule  in F i g u r e 9 a n d   to  new  wealth

-

capitalequ出brium  in Figure10lu1.

Figure  10 shows  that  pay

-

as

-

you

-

go  security  system  only

的  As 

i :

is a  solution of  (42)  with h

=

o,

i

satisfies

f =

j ; 語

(

f

(i)

-

i f  (

f

) )

- r, (再 +)

This equation shows the  wealth

-

capitalequillbriumunder pay

-

as

-

you

-

go security system.

的 T r a n s p o s i n g   therighthandof  (37)

'

t o t h e l e f t  hand a n d  diffentiating it with respect  to k(t十 l ) , w e  have

K =1

-

> 0

Thus  w e  can express  (37)

'

by the theorem of  implicit function as ( a )  ,ll(t十 1 ) =F(

,

t( t),h(t) )

Then the c o n d i t i o n ( B ) f o r  convergence  described i n  the theorem i n th  (

r

revioussection becomes

( b )  

-

> 0

-

1 6 l

-

27

(29)

CapitalAccumulation and Income Redistribuiion between Two Generations

converts old  wealth  capital  equilibrium  to  new  wealth

-

capital

equilibrium.Showing  that  it convertsthe  wealth

-

capita1 equilib

-

rium  to the golden

-

rule  is  Figure  9The  difference  between F i g u r e s 9  and  l 0  occurs from  different amount of  payments

T ,

ior or benefitsT2 from  the security  system.Evaluating(42 ) w ith k=ko and T

,

= 0  when government has not added  pay

-

as

-

you

-

go

security programtothe economy yet,we obtain  from Figures  9 and10.

FICllRE  9

(conti m,e dfromt he preol.ou spa gli)which is always satisfied.And w h e n other t w o  conditions

( c ) ?(t+1 )

- t- + j

(k(t)f″(k(t)) )1i(t) >o

( d )   2基十 2

j

j

g

(

-

,t(t)

f

″(1t(t)) )1t(t )

L

̲ f

″(1i(t) )h(t)

.

1l(t) 、.1 > o

l 十 9  

-  -

are satisfied,the system of  (37)'and(38)converges t o (ko,h

'

、)

.

28 

-

l 6 2

-

Figure  10  shows  that  pay - as - you - go  security  system  only

参照

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