Lição 67 — Análise marginal em economia
Custo marginal MC = C', receita marginal MR = R', lucro máximo onde MR = MC, elasticidade-preço da demanda e markup de monopólio.
Used in: 2.º ano EM avançado · Cálculo I universitário · Introdução à Microeconomia · Engenharia Econômica
Em economia, a derivada é chamada marginal: é o custo de produzir uma unidade adicional. é a receita de vender uma unidade adicional. Lucro máximo ocorre onde receita marginal iguala custo marginal — produzir mais compensa enquanto ; para quando .
Rigorous notation, full derivation, hypotheses
Definições, maximização e elasticidade
Funções marginais
"The marginal cost function is , the derivative of the cost function. The marginal revenue function is ." — OpenStax Calculus Vol. 1 §4.7
Maximização do lucro
.
Condição de segunda ordem: — custo marginal cresce mais rápido que receita marginal.
Custo médio e custo marginal
Logo: . A curva de custo marginal cruza a curva de custo médio exatamente em seu mínimo.
Elasticidade-preço da demanda
Markup de monopólio
Para monopolista que escolhe (e indiretamente ):
Lucro máximo () dá a regra do markup:
Índice de Lerner: mede poder de mercado.
Exemplos resolvidos
Exercise list
40 exercises · 10 with worked solution (25%)
- Ex. 67.1Application
. Calcule .
- Ex. 67.2Application
. Calcule custo médio e custo marginal em .
Show solution
. . R\$/unidade. R\$/unidade. - Ex. 67.3Application
. Calcule a receita marginal .
- Ex. 67.4Application
Demanda . Escreva e calcule .
Show solution
Demanda . . .Show step-by-step (with the why)
- Inverter a demanda: dado , escreva .
- .
- .
- Observe: para todo — em monopólio, receita marginal é sempre menor que o preço.
- Macete: para demanda linear , a receita marginal tem o mesmo intercepto e inclinação dobrada: .
- Ex. 67.5Application
. Encontre o mínimo de e confirme que coincide com .
- Ex. 67.6Application
. Custo médio e custo marginal em .
Show solution
. Em : . . - Ex. 67.7ApplicationAnswer key
Mostre que tem mínimo onde para .
Show solution
. . . . Iguais. ✓ - Ex. 67.8ApplicationAnswer key
. Por que não tem mínimo interior? Interprete economicamente.
- Ex. 67.9Application
Empresa produz com e vende a (concorrência). Quantidade ótima.
- Ex. 67.10Application
, . Quantidade de lucro máximo.
Show solution
. . R\$.Show step-by-step (with the why)
- Lucro: .
- Derivada: . Igualar a zero: .
- Segunda derivada: — máximo confirmado.
- Lucro: R\$.
- Verificação: . ✓
- Ex. 67.11Application
, preço fixo . Quantidade e lucro ótimos.
- Ex. 67.12Application
Empresa monopolista com demanda (elasticidade unitária em todo ponto). Existe de lucro máximo? Por quê?
Show solution
— receita constante! . para todo (assumindo ). Logo produzir sempre reduz lucro. Não há quantidade ótima positiva — empresa não deve operar. - Ex. 67.13Modeling
, . Lucro máximo de monopólio.
- Ex. 67.14ModelingAnswer key
, . Encontre , e .
Show solution
. , . . . Arredondando: . . R\$. - Ex. 67.15Modeling
Concorrência perfeita: fixo, . Quantidade e lucro ótimos.
- Ex. 67.16ModelingAnswer key
EOQ: (custo total de estoque). Derive e ache .
Show solution
. . Esta é a fórmula EOQ (Economic Order Quantity) — um dos resultados mais usados em logística e gestão de estoques.Show step-by-step (with the why)
- Custo total: (armazenagem + custo de pedido).
- Derivada: .
- Igualar a zero: .
- Segunda derivada: — mínimo confirmado.
- Curiosidade: no ótimo, custo de armazenagem = custo de pedido. O modelo EOQ foi proposto por Ford Whitman Harris em 1913 e ainda é amplamente usado.
- Ex. 67.17Modeling
Imposto por unidade muda . Como muda ? Mostre que cai.
- Ex. 67.18Modeling
Subsídio por unidade vendida. Mostre que aumenta em relação ao caso sem subsídio.
Show solution
Subsídio por unidade: equivale a reduzir de . Condição . Como é decrescente e é menor, a interseção ocorre em maior. aumenta. - Ex. 67.19ModelingAnswer key
. Mostre que existe tal que é mínimo (ponto de inflexão de ).
- Ex. 67.20Modeling
. Encontre a quantidade que minimiza e mostre que cresce com .
Show solution
Com custo fixo : . . Logo cresce com . Quanto maior o custo fixo, mais precisa produzir para diluí-lo. - Ex. 67.21Modeling
Derive a regra do markup do monopólio: partindo de e , obtenha .
- Ex. 67.22Modeling
Derive formalmente que o lucro é máximo onde , e que a condição de segunda ordem exige .
Show solution
. , . . Para máximo: . Custo marginal deve crescer mais rápido que receita marginal ao redor de . - Ex. 67.23Application
Demanda . Calcule a elasticidade em .
- Ex. 67.24Application
. Calcule a elasticidade em qualquer . O resultado é constante?
Show solution
. . — constante para todo . Curva de demanda hiperbólica tem elasticidade unitária em todo ponto. - Ex. 67.25ApplicationAnswer key
. Elasticidade em .
- Ex. 67.26Application
Demanda Cobb-Douglas . Calcule a elasticidade e mostre que é constante.
Show solution
Demanda Cobb-Douglas: . . — elasticidade constante igual a . Daí o nome "elasticidade constante".Show step-by-step (with the why)
- .
- .
- .
- Resultado: elasticidade constante , independente de .
- Curiosidade: por isso a demanda Cobb-Douglas é chamada de "elasticidade constante". Em log-log: — reta com inclinação .
- Ex. 67.27ModelingAnswer key
Em qual preço a receita total é máxima? Mostre que é onde .
- Ex. 67.28Modeling
Cigarro: . Imposto sobe preço 20%. Quanto cai o consumo?
Show solution
Cigarro: . Aumento de preço de : variação percentual de quantidade . Consumo cai cerca de . - Ex. 67.29ModelingAnswer key
Gasolina: (curto prazo). Por que política de subsídio tem alto custo fiscal para baixo ganho em quantidade?
- Ex. 67.30Modeling
Demanda linear . Mostre que cresce com .
Show solution
Para : . Derivando em relação a : — elasticidade em módulo cresce com . Em : . Em : . - Ex. 67.31Modeling
Derive e use para explicar quando subir preço aumenta ou reduz receita.
- Ex. 67.32Modeling
Com inflação de custos (IPCA subindo 5,8%), empresa com demanda de elasticidade deve repassar quanto ao preço? Use a regra do markup.
Show solution
(hipotético 2026). Empresa tem poder de markup: . Com (produto semifungível): markup = acima do MC. A inflação aumenta , portanto sobe proporcionalmente. Efeito pass-through. - Ex. 67.33UnderstandingAnswer key
Por que o monopolista produz menos que a concorrência perfeita?
Show solution
Em monopólio: (pois ). Logo a quantidade ótima ocorre antes que . Subprodução relativa ao eficiente social. - Ex. 67.34Understanding
Mostre que partindo de e da regra da cadeia.
Show solution
. . Definindo : temos . Logo . ✓ - Ex. 67.35Understanding
Markup percentual: índice de Lerner . Verifique partindo de .
Show solution
Índice de Lerner: . Com : . Logo . Quanto mais inelástica a demanda ( menor), maior o markup. - Ex. 67.36ProofAnswer key
Demonstre que tem mínimo onde , derivando .
Show solution
. . Igualar a zero: . QED. Geometricamente: a reta da origem ao gráfico de tem inclinação ; é mínima onde a reta é tangente ao gráfico, i.e., onde a inclinação da reta = inclinação de = . - Ex. 67.37Proof
Incidência tributária: com imposto por unidade, a parte paga pelo comprador é . Demonstre.
Show solution
Parte do comprador: quando sobe de , quantidade demandada cai. Nova quantidade de equilíbrio satisfaz . Diferenciando implicitamente e usando e : parte paga pelo comprador . - Ex. 67.38Proof
Demonstre a regra do markup partindo de .
Show solution
Lucro: . No máximo: . Regra do markup: . ✓ - Ex. 67.39Proof
Mostre que em discriminação de preços de primeiro grau (preço perfeito), o monopolista extrai todo o excedente do consumidor e produz a quantidade eficiente ().
Show solution
Discriminação de preços de 2º grau: empresa oferece menu de quantidades . Condições de compatibilidade de incentivo: . No ótimo: tipo alto consome quantidade eficiente (), tipo baixo tem quantidade distorcida para baixo (extração de renda). Demonstração via Envelope Theorem. - Ex. 67.40Proof
Explique como o delta de Black-Scholes é análogo a uma quantidade marginal, e como o argumento de portfólio replicante deriva a equação de Black-Scholes via análise marginal.
Show solution
Black-Scholes: . O delta é o custo marginal do ativo subjacente para replicar a opção. Portfólio elimina risco e deve crescer à taxa livre de risco — gerando a PDE. Esse argumento foi premiado com o [Nobel de Economia 1997](https://www.nobelprize.org/prizes/economic-sciences/1997/).
Fontes
- Yoshiwara — Modeling, Functions, and Graphs — cap. 4–5 Aplicações de derivadas em negócios · licença livre. Fonte primária.
- Active Calculus — Boelkins · 2024 · §3.3 Global Optimization · CC-BY-NC-SA.
- Calculus Volume 1 — OpenStax · 2016 · §4.7 Applied Optimization Problems · CC-BY-NC-SA.
- Prêmio Nobel de Economia 1997 — Merton e Scholes (Black-Scholes-Merton).