1.슈주는 q1이 주어져 있는 상태에서 다음을 극대화하는 q2를 찾아야 한다.π2(q2)=(a−b(q1+q2))q2−c2q2.극대화를 위하여 이 식을 미분하여 0으로 놓으면 다음과 같다.a=2bq2+bq1+c2.따라서 답은 다음과 같다.q2=2ba−bq1−c2, if a−bq1−c2>0.q2=0 if a−bq1−c2≤0.(여기서 If 구문을 a−bq1−c2≥0와 a−bq1−c2<0로 바꾸어도 됨.)여기서 b=1이고 c2=0이므로 답은,q2=2a−q1, if a−q1>0q2=0 if a−q1≤0(여기서 If 구문을 a−q1≥0와 a−q1<0로 바꾸어도 됨.)
2.슈주의 생산전략을 q2(q1)이라고 표시하자. 소시는 슈주의 생산전략을 감안하여 다음을 극대화하여야 한다.π1(q1)=(a−b(q1+q2(q1)))q1−c1q1.소시의 이익함수를 미분하고 0으로 놓으면,π1′(q1)=2a−2bq1+c2−2c1=0.따라서 소시와 슈주의 최적 생산량은,(q1,q2)=(2bc2−2c1+a,4ba−3c2+2c1).여기서 b=1이고 c2=0이므로 답은,(q1,q2)=(2a−2c,4a+2c)
3.소시의 시장점유율은 다음과 같다.q1+q2q1=3a−2c12(a−2c1)⇒diff:(3a−2c1)28c>0소시의 시장점유율은 a의 증가함수이다. a는 가정에 의하여 3c≤a≤14c. 따라서 소시의 시장점유율의 범위는 [2/7,3/5]이다.소시의 시장점유율의 범위 = [2/7,3/5]
4.슈주의 생산량과 총생산량은 다음과 같다.q2=2a−q1, 그리고 Q=q1+q2=2a+q1따라서 가격과 매출액은 다음과 같다.P(Q)=2a−q1R2(q2)=(2a−q1)2한편 소시의 생산량 q1은 [0,θ]구간에서 연속확률변수로 가정하였고 그 구간에서 확률밀도함수가 상수라고 가정하였다. 따라서 확률밀도함수는 1/θ이다. 여기서 θ=a−c. 결국 슈주의 매출액의 기댓값은 다음과 같다.∫0θ(2a−q1)2θ1dq1=12a2+ac+c2.기댓값 = 12a2+ac+c2
5.슈주의 평균비용이 m이다. 그래서 슈주에게 m은 단위당 생산비용이다. 따라서 슈주의 이익함수는 다음과 같다.π2(q2)=P(Q)q2−mq2.소시가 q1만큼 생산할 때 슈주의 최적 생산량과 세금은,q2=max(2a−m−q1,0),tax=max((2a−m−q1)m,0).따라서 세금의 기댓값은tax=∫0a−m2(a−m−q1)ma−c1dq1=4(a−c)m(m−a)2정리하면, 슈주의 최적 생산량q2=2a−m−q1, if a−m−q1>0. And, q2=0 if a−m−q1≤0.(여기서 If 구문을 a−m−q1≥0와 a−m−q1<0로 바꾸어도 됨.)슈주의 세금 기댓값tax=∫0a−m2(a−m−q1)ma−c1dq1dtax/dm=0을 풀면 m=a/3.최적 tax m∗=a/3
6.(q1,q2)를 결정하여 π1(q1)+π2(q2)를 최대화하는 문제이다. 그런데 소시의 평균생산비용은 항상 c이고 슈주의 평균생산비용은 항상 0이다. 따라서 소시는 생산을 안 하고 슈주만 생산하는 게 이익이다. 결국 (a−q2)q2을 최대화 하여야 한다. 따라서 (q1,q2)=(0,a/2). 이때 이익은 (a/2)2이다. 보고된 이익이 10,000이므로 (a/2)는 100이다. 따라서 a는 200이다.a=200