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Ec 3310

Advanced Mathematical Economics

Problem Set #5

Fall 2022

Due Friday, December 2

Problem 1 (Simon and Blume, problem 21.2)

Which of the following functions are concave or convex? At least attempt the rst-order test before settling down with the second-order test:

(a) f (x, y) = -3x2 + 2xy - y2 + 3x - 4y on R2 ;

(b) f (x, y, z) = 3e + 5y4 - ln z on R;

(c) f (x, y, z) = Axayb zc , where A, a, b, c > 0, on R .

Problem 2

Prove that if V  C Rn  is a convex set,  f  :  V  → R is quasiconcave/quasiconvex,  and g : R → R is weakly increasing, then h(x) = g(f (x)) is quasiconcave/quasiconvex .  (This implies that if f is concave/convex, then h is quasiconcave/quasiconvex).

Problem 3 (Simon and Blume, problem 21.23)

Use the definitions, the second-order test, or Problem 2 to try to determine whether the following functions are quasiconcave, quasiconvex, both, or neither:

(a) f (x, y) = ye–北  on R2 ;

(b) f (x, y) = ye–北  on R;

(c) f (x, y) = (2x + 3y)3  on R2 ;

(d) f (x, y, z) = (e + 5y4 + lzl)1/2  on R3 .

Problem 4

Consider a cost-minimization problem of a rm that uses n inputs:

  min c(x, w) =      wi xi

( s.t.  f(x) > q,

where x = (x1 , . . . , xn ) is the input bundle, f  : R2  → R is a strictly concave production function, q is the target output level, and w = (w1 , . . . , wn ) > 0 is the vector of input prices.  Let x* (w, q) e Rn  be a solution to this problem, and λ* (w, q) e R be the associated value of the Lagrange multiplier.  Assume that x* (w, q) and λ* (w, q) are unique for every (w, q)

and are C1 . Let c* (w, q) = c(x* (w, q), w) be the value function.

Use the appropriate envelope theorem to evaluate  (i = 1, . . . , n) and  .