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2022-05-25
英文标题:
《A stylized model for wealth distribution》
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作者:
Bertram D\\\"uring, Nicos Georgiou, Enrico Scalas
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最新提交年份:
2021
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英文摘要:
  The recent book by T. Piketty (Capital in the Twenty-First Century) promoted the important issue of wealth inequality. In the last twenty years, physicists and mathematicians developed models to derive the wealth distribution using discrete and continuous stochastic processes (random exchange models) as well as related Boltzmann-type kinetic equations. In this literature, the usual concept of equilibrium in Economics is either replaced or completed by statistical equilibrium.   In order to illustrate this activity with a concrete example, we present a stylised random exchange model for the distribution of wealth. We first discuss a fully discrete version (a Markov chain with finite state space). We then study its discrete-time continuous-state-space version and we prove the existence of the equilibrium distribution. Finally, we discuss the connection of these models with Boltzmann-like kinetic equations for the marginal distribution of wealth. This paper shows in practice how it is possible to start from a finitary description and connect it to continuous models following Boltzmann\'s original research program.
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中文摘要:
T.Piketty(二十一世纪的资本)最近的一本书提出了财富不平等的重要问题。在过去二十年中,物理学家和数学家利用离散和连续随机过程(随机交换模型)以及相关的Boltzmann型动力学方程开发了模型来推导财富分布。在这篇文献中,经济学中通常的均衡概念要么被统计均衡所取代,要么被统计均衡所完善。为了用一个具体的例子来说明这一活动,我们提出了一个用于财富分配的风格化随机交换模型。我们首先讨论一个完全离散的版本(具有有限状态空间的马尔可夫链)。然后,我们研究了它的离散时间连续状态空间版本,并证明了平衡分布的存在性。最后,我们讨论了这些模型与财富边际分布的类玻耳兹曼动力学方程之间的联系。本文在实践中展示了如何从有限描述开始,并按照Boltzmann最初的研究计划将其连接到连续模型。
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分类信息:

一级分类:Mathematics        数学
二级分类:Probability        概率
分类描述:Theory and applications of probability and stochastic processes: e.g. central limit theorems, large deviations, stochastic differential equations, models from statistical mechanics, queuing theory
概率论与随机过程的理论与应用:例如中心极限定理,大偏差,随机微分方程,统计力学模型,排队论
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一级分类:Physics        物理学
二级分类:Physics and Society        物理学与社会
分类描述:Structure, dynamics and collective behavior of societies and groups (human or otherwise). Quantitative analysis of social networks and other complex networks. Physics and engineering of infrastructure and systems of broad societal impact (e.g., energy grids, transportation networks).
社会和团体(人类或其他)的结构、动态和集体行为。社会网络和其他复杂网络的定量分析。具有广泛社会影响的基础设施和系统(如能源网、运输网络)的物理和工程。
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一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:General Finance        一般财务
分类描述:Development of general quantitative methodologies with applications in finance
通用定量方法的发展及其在金融中的应用
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2022-5-25 17:12:23
财富分配的程式化模型Bertram Düring·Nicos G eorgiou·Enrico Scalas摘要T.Piketty(二十一世纪的资本)的新书提出了财富不平等的重要问题。在过去二十年中,物理学家和数学家利用离散和连续随机过程(随机交换模型)以及相关的玻尔兹曼型动力学方程,开发了模型来推导财富分布。在这篇文献中,经济学中通常的均衡概念要么被统计均衡所取代,要么被统计均衡所完善。为了用一个具体的例子来说明这一活动,我们提出了一个财富分配的风格化随机交换模型。我们首先讨论一个完全离散的版本(具有有限状态空间的马尔可夫链)。然后,我们研究了它的离散时间连续状态空间版本,并证明了平衡分布的存在性。最后,我们讨论了这些模型与财富边际分布的类玻耳兹曼动力学方程之间的联系。本文在实践中展示了如何根据Boltzmann最初的研究计划,从基本描述开始,并将其与连续模型联系起来。财富分布·随机过程·马尔可夫链·动力学方程数学学科分类(2000)60J05·60J10·60J20·82B31·82B401简介T.Piketty的新书将经济学家的注意力转移到了财富不平等的重要问题上。“为什么存在财富不平等?”这一问题吸引了众多研究人员的关注,其中包括经济学家、物理学家和数学家。
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2022-5-25 17:12:26
特别是在过去二十年中,物理学家和数学家利用统计物理学和概率论的工具:离散和连续随机过程(随机交换模型)以及相关的Boltzmann型动力学方程,开发了从理论上推导财富分布的模型。在此框架下,均衡经济学的通常概念得到了统计均衡的补充或替代[2]。帕累托的原著涉及收入分配。帕累托观察到一个带有幂律尾的倾斜分布。然而,他也处理了财富分配问题,为此他写道:英国华威大学伯特伦·杜林数学研究所电子邮件:伯特伦。during@warwick.ac.ukNicos英国Suss大学数学系GeorgiouDepartment,邮编:n。georgiou@sussex.ac.ukEnrico英国Suss大学数学系,电子邮箱:e。scalas@sussex.ac.uk2Bertram Düring et al.La répartition de La richesse peut Dépendre de La nature des hommes dont se compose La s o cieté,del\'organization de celle ci,et aussi,en partie,du hasard(les conconconctions de Lassalle),[……]财富的分配可以取决于组成社会的人的性质、社会组织,也可以部分取决于机会(拉萨尔的结合),[……]最近,Champernowne(4)、Simon(5)、Wold和Whittle(6)以及Mandelbrot(7)使用随机过程推导收入和财富的分布。从20世纪80年代末开始,Angle在社会学文献中发表了所谓的不平等过程,这是一种基于社会分层剩余理论的财富分配的连续时空马尔可夫链[8]。
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2022-5-25 17:12:30
然而,物理学家和数学家的兴趣是由agulescu博士和Yakovenko博士于2000年撰写的一篇论文引起的,该论文明确地将随机变化模型与统计物理学联系起来。除此之外,他们还讨论了Bennati用意大利语发布的SimpleRadom交换模型【10】。该模型的精确解发表在【11】中。Lux写了一篇截至2005年的统计物理学文献的早期评论[12]。Chakrabarti和Chackrabarti于2010年撰写了一篇广泛的评论【13】。【23】和其他几部著作研究了财富边际分布的类似玻耳兹曼的动力学方程,我们参考了评论文章【14】和书【15】以及其中的参考文献。我们将重点讨论财富分布随机建模的要点,并明确说明连续空间马尔可夫链可以从离散空间(实际上是有限空间)链中推导出来。然后,我们将重点关注这些链的稳定性,最后,我们将在研究与马尔可夫链相关的动力学方程时,回顾有关动力学方程的数学文献。在这样做的过程中,我们将处理财富(a股)而非收入(a股)的时间演化的样式化模型。经济学中的分配问题可以用一种相当普遍的形式来描述。假设一个人有N个经济体,每个经济体都拥有自己的股票(例如财富)≥ 设W=PNi=1wi为这组代理的总财富。考虑随机变量Wi,即代理i的存量。人们感兴趣的是向量(W,…,WN)的分布,以及所有代理在平价(可交换)下的边际分布。转换xi=WiW,(1.1)将系统的总财富归一化为1,因为nxi=1Xi=1(1.2),向量(X,…,XN)是区间(0,1)的有限随机划分。
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2022-5-25 17:12:33
轴称为分区的间距。以下评论很有用,证明了这种简化的财富分布模型的合理性。1、如果股票表现为财富,则可能因负债而为负。在这种情况下,人们总是可以通过减去绝对值最大的负财富,将财富转换为非负值。质量分配是一个有限序列s=(s,s,…)这样s≥ s≥ . . . ≥ 0和P∞i=1si≤ 1.3。有限随机间隔分区可以映射为质量分区,只需对间距进行排序并添加0的有限序列即可。向量X=(X,…,XN)位于N上- 一维单纯形N-1,定义1(单纯形N-(1)N-1=¨x=(x,…,xN):xi≥ 0表示所有i=1,N和nxi=1xi=1<<。(1.3)在定义此类模型时,会立即产生两个自然问题。1、给定时间(1.1)给出的向量(X,…,XN)与xi的分布是什么?2、哪个是随机变量X的分布,即单个个人财富的比例?财富分布的程式化模型3一个经过充分研究的概率示例是设置i.i.d.随机变量的向量(W,…,WN),如~ γ(αi,λ)。然后W=PNi=1Wi~ 伽马射线PNi=1αi,λ. 在这种情况下,(X,…,XN)的质量函数是Dirichlet分布,由fx(X)=Γ(α+····+αN)Γ(α)·····(αN)Xα给出-1···xαN-1N,x=(x,…,xN)∈ N-1.(1.4)我们说X~ 迪恩-1(α,…,αN)和参数α,αNare假设为严格正,因为它们可以解释为伽马随机变量的形状。一种特殊情况是α=···=αn=α。然后虹膜分布被称为对称分布。α=1的对称Dirichlet分布在单形上是一致的N-现在,我们可以用下面最简单的命题来回答上述两个问题。命题1 Let(W,…),。。。
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2022-5-25 17:12:37
,WN)的i.i.d.随机变量~ 实验(1)。然后W=PNi=1Wi~γ(N,1)。定义Xi=Wi/W,则向量X=(X,…,XN)在单纯形上具有均匀分布N-1和一维边缘X~ β(1,N- 1) ,名称fx(x)=(1- x) N个-2B(1,N-1) ,(1.5)其中,对于a,b>0,b(a,b)=Γ(a)Γ(b)Γ(a+b)。(1.6)这一命题的证明可以在几本概率统计教科书中找到,包括Devroye\'sbook【16】。具体而言,命题1中关于均匀分布的部分是[16]中定理4.1的推论。方程式(1.5)是Dirichlet分布聚集特性的直接结果。在本章中,我们定义了三个相关模型,其中包含了代理人财富分布的随机时间演化。这些模型的数学复杂性按其呈现的顺序增加。第一种是具有Pólya极限不变分布的离散时间离散(DD)空间马尔可夫链。我们尽可能简单地保持动力学,因此事实上不变分布是一致的(不是一般的Pólya分布),但对于更复杂的版本,想法和技术是相同的。然后将D模型的马尔可夫链推广到离散时间连续空间(DC)马尔可夫链。这种扩展是自然的,因为DC模型的动力学、不可约性和不变分布可以视为DD模型的限制情形。在此过程中,我们有效地证明了蒙特卡罗算法能够很好地逼近DCmodel。
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