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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

MC=C(q),MR=R(q),π(q)=0    MR(q)=MC(q)MC = C'(q),\quad MR = R'(q),\quad \pi'(q^*) = 0 \iff MR(q^*) = MC(q^*)

Em economia, a derivada é chamada marginal: MC=CMC = C' é o custo de produzir uma unidade adicional. MR=RMR = R' é a receita de vender uma unidade adicional. Lucro máximo ocorre onde receita marginal iguala custo marginal — produzir mais compensa enquanto MR>MCMR > MC; para quando MR=MCMR = MC.

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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Definições, maximização e elasticidade

Funções marginais

"The marginal cost function is C(x)C'(x), the derivative of the cost function. The marginal revenue function is R(x)R'(x)." — OpenStax Calculus Vol. 1 §4.7

Maximização do lucro

π(q)=0    MR(q)=MC(q)\pi'(q) = 0 \iff MR(q) = MC(q).

Condição de segunda ordem: π(q)<0    MR(q)<MC(q)\pi''(q^*) < 0 \iff MR'(q^*) < MC'(q^*) — custo marginal cresce mais rápido que receita marginal.

Custo médio e custo marginal

Logo: Cˉ(q)=0    MC(q)=Cˉ(q)\bar{C}'(q) = 0 \iff MC(q) = \bar{C}(q). 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 qq (e indiretamente pp):

MR=p+qdpdq=p ⁣(1+1ε).MR = p + q\,\frac{dp}{dq} = p\!\left(1 + \frac{1}{\varepsilon}\right).

Lucro máximo (MR=MCMR = MC) dá a regra do markup: p=MC1+1/ε=MCεε+1.p^* = \frac{MC}{1 + 1/\varepsilon} = \frac{MC \cdot \varepsilon}{\varepsilon + 1}.

Índice de Lerner: L=(pMC)/p=1/εL = (p - MC)/p = -1/\varepsilon mede poder de mercado.

Exemplos resolvidos

Exercise list

40 exercises · 10 with worked solution (25%)

Application 16Understanding 3Modeling 16Proof 5
  1. Ex. 67.1Application

    C(q)=100+5q+0,1q2C(q) = 100 + 5q + 0{,}1q^2. Calcule MC(q)MC(q).

  2. Ex. 67.2Application

    C(q)=200+3q+q2/100C(q) = 200 + 3q + q^2/100. Calcule custo médio e custo marginal em q=50q = 50.

    Show solution
    MC(50)=C(50)MC(50) = C'(50). C(q)=3+q/50C'(q) = 3 + q/50. MC(50)=3+1=4MC(50) = 3 + 1 = 4 R\$/unidade. Cˉ(50)=(200+150+25)/50=375/50=7,50\bar{C}(50) = (200 + 150 + 25)/50 = 375/50 = 7{,}50 R\$/unidade.
  3. Ex. 67.3Application

    R(q)=100q2q2R(q) = 100q - 2q^2. Calcule a receita marginal MR(q)MR(q).

  4. Ex. 67.4Application

    Demanda p=50q/2p = 50 - q/2. Escreva R(q)=pqR(q) = pq e calcule MR(q)MR(q).

    Show solution
    Demanda p=50q/2p = 50 - q/2. R(q)=pq=50qq2/2R(q) = pq = 50q - q^2/2. MR(q)=50qMR(q) = 50 - q.
    Show step-by-step (with the why)
    1. Inverter a demanda: dado p=50q/2p = 50 - q/2, escreva R=pqR = pq.
    2. R(q)=(50q/2)q=50qq2/2R(q) = (50 - q/2)q = 50q - q^2/2.
    3. MR=R=50qMR = R' = 50 - q.
    4. Observe: MR<pMR < p para todo q>0q > 0 — em monopólio, receita marginal é sempre menor que o preço.
    5. Macete: para demanda linear p=abqp = a - bq, a receita marginal tem o mesmo intercepto e inclinação dobrada: MR=a2bqMR = a - 2bq.
  5. Ex. 67.5Application

    C(q)=q2+9C(q) = q^2 + 9. Encontre o mínimo de Cˉ\bar{C} e confirme que coincide com MC=CˉMC = \bar{C}.

  6. Ex. 67.6Application

    C(q)=q36q2+15q+100C(q) = q^3 - 6q^2 + 15q + 100. Custo médio e custo marginal em q=10q = 10.

    Show solution
    C(q)=3q212q+15C'(q) = 3q^2 - 12q + 15. Em q=10q=10: MC(10)=300120+15=195MC(10) = 300 - 120 + 15 = 195. Cˉ(10)=(1000600+150+100)/10=650/10=65\bar{C}(10) = (1000 - 600 + 150 + 100)/10 = 650/10 = 65.
  7. Ex. 67.7ApplicationAnswer key

    Mostre que Cˉ\bar{C} tem mínimo onde MC=CˉMC = \bar{C} para C(q)=q2+16C(q) = q^2 + 16.

    Show solution
    Cˉ(q)=q+16/q\bar{C}(q) = q + 16/q. Cˉ(q)=116/q2=0q=4\bar{C}'(q) = 1 - 16/q^2 = 0 \Rightarrow q = 4. MC(4)=2qq=4=8MC(4) = 2q|_{q=4} = 8. Cˉ(4)=4+4=8\bar{C}(4) = 4 + 4 = 8. Iguais. ✓
  8. Ex. 67.8ApplicationAnswer key

    C(q)=50+10qC(q) = 50 + 10q. Por que Cˉ\bar{C} não tem mínimo interior? Interprete economicamente.

  9. Ex. 67.9Application

    Empresa produz com C(q)=q2C(q) = q^2 e vende a p=100p = 100 (concorrência). Quantidade ótima.

  10. Ex. 67.10Application

    R(q)=200qq2R(q) = 200q - q^2, C(q)=50+80qC(q) = 50 + 80q. Quantidade de lucro máximo.

    Show solution
    π(q)=RC=200qq25080q=120qq250\pi(q) = R - C = 200q - q^2 - 50 - 80q = 120q - q^2 - 50. π(q)=1202q=0q=60\pi'(q) = 120 - 2q = 0 \Rightarrow q^* = 60. π(60)=7200360050=3550\pi(60) = 7200 - 3600 - 50 = 3550 R\$.
    Show step-by-step (with the why)
    1. Lucro: π=200qq2(50+80q)=120qq250\pi = 200q - q^2 - (50 + 80q) = 120q - q^2 - 50.
    2. Derivada: π=1202q\pi' = 120 - 2q. Igualar a zero: q=60q^* = 60.
    3. Segunda derivada: π=2<0\pi'' = -2 < 0 — máximo confirmado.
    4. Lucro: π(60)=7200360050=3550\pi(60) = 7200 - 3600 - 50 = 3550 R\$.
    5. Verificação: MR(60)=2002(60)=80=MC(60)=80MR(60) = 200 - 2(60) = 80 = MC(60) = 80. ✓
  11. Ex. 67.11Application

    C(q)=100+5q+0,1q2C(q) = 100 + 5q + 0{,}1q^2, preço fixo p=50p = 50. Quantidade e lucro ótimos.

  12. Ex. 67.12Application

    Empresa monopolista com demanda p=100/qp = 100/q (elasticidade unitária em todo ponto). Existe qq^* de lucro máximo? Por quê?

    Show solution
    R=pq=(100/q)q=100R = pq = (100/q)q = 100 — receita constante! MR=0MR = 0. π=MC(q)<0\pi' = -MC(q) < 0 para todo qq (assumindo MC>0MC > 0). Logo produzir sempre reduz lucro. Não há quantidade ótima positiva — empresa não deve operar.
  13. Ex. 67.13Modeling

    p=100qp = 100 - q, C(q)=q2/2+10qC(q) = q^2/2 + 10q. Lucro máximo de monopólio.

  14. Ex. 67.14ModelingAnswer key

    p=602qp = 60 - 2q, C(q)=200+4q+q2C(q) = 200 + 4q + q^2. Encontre qq^*, pp^* e π\pi^*.

    Show solution
    p=602qp = 60 - 2q. R=60q2q2R = 60q - 2q^2, MR=604qMR = 60 - 4q. MC=4+2qMC = 4 + 2q. MR=MC:604q=4+2qq9,33MR = MC: 60 - 4q = 4 + 2q \Rightarrow q^* \approx 9{,}33. Arredondando: q=9q^* = 9. p=6018=42p^* = 60 - 18 = 42. π=429(200+36+81)=378317=61\pi^* = 42 \cdot 9 - (200 + 36 + 81) = 378 - 317 = 61 R\$.
  15. Ex. 67.15Modeling

    Concorrência perfeita: p=50p = 50 fixo, C(q)=q2C(q) = q^2. Quantidade e lucro ótimos.

  16. Ex. 67.16ModelingAnswer key

    EOQ: T(q)=Dhq/2+SD/qT(q) = Dhq/2 + SD/q (custo total de estoque). Derive e ache q=2SD/hq^* = \sqrt{2SD/h}.

    Show solution
    T(q)=Dhq/2+SD/qT(q) = Dhq/2 + SD/q. T(q)=Dh/2SD/q2=0q=2SD/hT'(q) = Dh/2 - SD/q^2 = 0 \Rightarrow q^* = \sqrt{2SD/h}. 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)
    1. Custo total: T(q)=Dhq2+SDqT(q) = \frac{Dhq}{2} + \frac{SD}{q} (armazenagem + custo de pedido).
    2. Derivada: T(q)=Dh2SDq2T'(q) = \frac{Dh}{2} - \frac{SD}{q^2}.
    3. Igualar a zero: q2=2SDhq=2SD/hq^2 = \frac{2SD}{h} \Rightarrow q^* = \sqrt{2SD/h}.
    4. Segunda derivada: T=2SD/q3>0T'' = 2SD/q^3 > 0 — mínimo confirmado.
    5. 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.
  17. Ex. 67.17Modeling

    Imposto tt por unidade muda CC+tqC \to C + tq. Como muda qq^*? Mostre que qq^* cai.

  18. Ex. 67.18Modeling

    Subsídio ss por unidade vendida. Mostre que qq^* aumenta em relação ao caso sem subsídio.

    Show solution
    Subsídio ss por unidade: equivale a reduzir MCMC de ss. Condição MR=MCsMR = MC - s. Como MRMR é decrescente e MCsMC - s é menor, a interseção ocorre em qq maior. qq^* aumenta.
  19. Ex. 67.19ModelingAnswer key

    C(q)=q36q2+12q+50C(q) = q^3 - 6q^2 + 12q + 50. Mostre que existe qq tal que MCMC é mínimo (ponto de inflexão de CC).

  20. Ex. 67.20Modeling

    C(q)=q2+FC(q) = q^2 + F. Encontre a quantidade que minimiza Cˉ\bar{C} e mostre que cresce com F\sqrt{F}.

    Show solution
    Com custo fixo FF: Cˉ(q)=q+F/q\bar{C}(q) = q + F/q. Cˉ=1F/q2=0q=F\bar{C}' = 1 - F/q^2 = 0 \Rightarrow q^* = \sqrt{F}. Logo qq^* cresce com F\sqrt{F}. Quanto maior o custo fixo, mais precisa produzir para diluí-lo.
  21. Ex. 67.21Modeling

    Derive a regra do markup do monopólio: partindo de MR=MCMR = MC e MR=p(1+1/ε)MR = p(1 + 1/\varepsilon), obtenha p=MCε/(ε+1)p^* = MC\cdot\varepsilon/(\varepsilon + 1).

  22. Ex. 67.22Modeling

    Derive formalmente que o lucro é máximo onde MR=MCMR = MC, e que a condição de segunda ordem exige MR<MCMR' < MC'.

    Show solution
    π(q)=R(q)C(q)\pi(q) = R(q) - C(q). R(q)=MRR'(q) = MR, C(q)=MCC'(q) = MC. π=0MR=MC\pi' = 0 \Rightarrow MR = MC. Para máximo: π=MRMC<0MR<MC\pi'' = MR' - MC' < 0 \Rightarrow MR' < MC'. Custo marginal deve crescer mais rápido que receita marginal ao redor de qq^*.
  23. Ex. 67.23Application

    Demanda q=1002pq = 100 - 2p. Calcule a elasticidade em p=25p = 25.

  24. Ex. 67.24Application

    q=50/pq = 50/p. Calcule a elasticidade em qualquer pp. O resultado é constante?

    Show solution
    q=50/pq = 50/p. D(p)=50/p2D'(p) = -50/p^2. ε=(50/p2)(p/q)=(50/p2)(p2/50)=1\varepsilon = (-50/p^2)(p/q) = (-50/p^2)(p^2/50) = -1 — constante para todo pp. Curva de demanda hiperbólica tem elasticidade unitária em todo ponto.
  25. Ex. 67.25ApplicationAnswer key

    q=100epq = 100 e^{-p}. Elasticidade em p=1p = 1.

  26. Ex. 67.26Application

    Demanda Cobb-Douglas q=Apαq = Ap^\alpha. Calcule a elasticidade e mostre que é constante.

    Show solution
    Demanda Cobb-Douglas: q=Apαq = Ap^\alpha. D(p)=Aαpα1D'(p) = A\alpha p^{\alpha-1}. ε=Aαpα1p/(Apα)=α\varepsilon = A\alpha p^{\alpha-1} \cdot p/(Ap^\alpha) = \alpha — elasticidade constante igual a α\alpha. Daí o nome "elasticidade constante".
    Show step-by-step (with the why)
    1. D(p)=Aαpα1D'(p) = A \alpha p^{\alpha - 1}.
    2. q=Apαq = Ap^\alpha.
    3. ε=Dp/q=Aαpα1p/(Apα)=α\varepsilon = D' \cdot p/q = A\alpha p^{\alpha-1} \cdot p / (Ap^\alpha) = \alpha.
    4. Resultado: elasticidade constante α\alpha, independente de pp.
    5. Curiosidade: por isso a demanda Cobb-Douglas é chamada de "elasticidade constante". Em log-log: lnq=lnA+αlnp\ln q = \ln A + \alpha \ln p — reta com inclinação α\alpha.
  27. Ex. 67.27ModelingAnswer key

    Em qual preço a receita total é máxima? Mostre que é onde ε=1\varepsilon = -1.

  28. Ex. 67.28Modeling

    Cigarro: ε=0,5\varepsilon = -0{,}5. Imposto sobe preço 20%. Quanto cai o consumo?

    Show solution
    Cigarro: ε=0,5\varepsilon = -0{,}5. Aumento de preço de 20%20\%: variação percentual de quantidade ε×20%=0,5×20%=10%\approx \varepsilon \times 20\% = -0{,}5 \times 20\% = -10\%. Consumo cai cerca de 10%10\%.
  29. Ex. 67.29ModelingAnswer key

    Gasolina: ε=0,3\varepsilon = -0{,}3 (curto prazo). Por que política de subsídio tem alto custo fiscal para baixo ganho em quantidade?

  30. Ex. 67.30Modeling

    Demanda linear q=abpq = a - bp. Mostre que ε|\varepsilon| cresce com pp.

    Show solution
    Para q=abpq = a - bp: ε(p)=bp/q=bp/(abp)\varepsilon(p) = -b \cdot p/q = -bp/(a-bp). Derivando em relação a pp: dε/dp>0d|\varepsilon|/dp > 0 — elasticidade em módulo cresce com pp. Em p=0p=0: ε=0|\varepsilon| = 0. Em p=a/(2b)p = a/(2b): ε=1|\varepsilon| = 1.
  31. Ex. 67.31Modeling

    Derive dR/dp=q(1+ε)dR/dp = q(1 + \varepsilon) e use para explicar quando subir preço aumenta ou reduz receita.

  32. Ex. 67.32Modeling

    Com inflação de custos (IPCA subindo 5,8%), empresa com demanda de elasticidade ε=1,2|\varepsilon| = 1{,}2 deve repassar quanto ao preço? Use a regra do markup.

    Show solution
    IPCA=5,8%\text{IPCA} = 5{,}8\% (hipotético 2026). Empresa tem poder de markup: Δp/p=1/εMC/p\Delta p / p = -1/\varepsilon \cdot MC/p. Com ε=1,2|\varepsilon| = 1{,}2 (produto semifungível): markup = 1/1,283%1/1{,}2 \approx 83\% acima do MC. A inflação aumenta MCMC, portanto pp sobe proporcionalmente. Efeito pass-through.
  33. Ex. 67.33UnderstandingAnswer key

    Por que o monopolista produz menos que a concorrência perfeita?

    Select the correct option
    Select an option first
    Show solution
    Em monopólio: MR=p(1+1/ε)<pMR = p(1 + 1/\varepsilon) < p (pois ε<1\varepsilon < -1). Logo a quantidade ótima MR=MCMR = MC ocorre antes que p=MCp = MC. Subprodução relativa ao eficiente social.
  34. Ex. 67.34Understanding

    Mostre que MR=p(1+1/ε)MR = p(1 + 1/\varepsilon) partindo de R=pqR = pq e da regra da cadeia.

    Show solution
    R=pqR = pq. dR/dq=p+qdp/dqdR/dq = p + q \cdot dp/dq. Definindo ε=(dq/dp)(p/q)\varepsilon = (dq/dp)(p/q): temos qdp/dq=p/εq \cdot dp/dq = p/\varepsilon. Logo MR=p+p/ε=p(1+1/ε)MR = p + p/\varepsilon = p(1 + 1/\varepsilon). ✓
  35. Ex. 67.35Understanding

    Markup percentual: índice de Lerner L=(pMC)/p=1/εL = (p-MC)/p = -1/\varepsilon. Verifique partindo de MR=MCMR = MC.

    Show solution
    Índice de Lerner: L=(pMC)/pL = (p - MC)/p. Com MR=p(1+1/ε)=MCMR = p(1 + 1/\varepsilon) = MC: p+p/ε=MC(pMC)/p=1/εp + p/\varepsilon = MC \Rightarrow (p - MC)/p = -1/\varepsilon. Logo L=1/εL = -1/\varepsilon. Quanto mais inelástica a demanda (ε|\varepsilon| menor), maior o markup.
  36. Ex. 67.36ProofAnswer key

    Demonstre que Cˉ\bar{C} tem mínimo onde MC=CˉMC = \bar{C}, derivando Cˉ(q)=C(q)/q\bar{C}(q) = C(q)/q.

    Show solution
    Cˉ(q)=C(q)/q\bar{C}(q) = C(q)/q. Cˉ(q)=(C(q)qC(q))/q2=(MCCˉ)/q\bar{C}'(q) = (C'(q)q - C(q))/q^2 = (MC - \bar{C})/q. Igualar a zero: MC=CˉMC = \bar{C}. QED. Geometricamente: a reta da origem ao gráfico de CC tem inclinação Cˉ\bar{C}; é mínima onde a reta é tangente ao gráfico, i.e., onde a inclinação da reta = inclinação de CC = MCMC.
  37. Ex. 67.37Proof

    Incidência tributária: com imposto tt por unidade, a parte paga pelo comprador é εS/(εSεD)\varepsilon_S / (\varepsilon_S - \varepsilon_D). Demonstre.

    Show solution
    Parte do comprador: quando pp sobe de tt, quantidade demandada cai. Nova quantidade de equilíbrio satisfaz D(p+t)=S(p)D(p + t) = S(p). Diferenciando implicitamente e usando εD=Dp/q\varepsilon_D = D'p/q e εS=Sp/q\varepsilon_S = S'p/q: parte paga pelo comprador =εS/(εSεD)= \varepsilon_S / (\varepsilon_S - \varepsilon_D).
  38. Ex. 67.38Proof

    Demonstre a regra do markup p=MCε/(ε+1)p^* = MC\varepsilon/(\varepsilon+1) partindo de MR=MCMR = MC.

    Show solution
    Lucro: π(q)=RC\pi(q) = R - C. No máximo: π=0MR=MC\pi' = 0 \Rightarrow MR = MC. Regra do markup: MR=p(1+1/ε)=MCp=MC/(1+1/ε)=MCε/(ε+1)MR = p(1 + 1/\varepsilon) = MC \Rightarrow p = MC/(1 + 1/\varepsilon) = MC\varepsilon/(\varepsilon + 1). ✓
  39. 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 (p=MCp = MC).

    Show solution
    Discriminação de preços de 2º grau: empresa oferece menu de quantidades (q1,T1),(q2,T2)(q_1, T_1), (q_2, T_2). Condições de compatibilidade de incentivo: U(qi,Ti)U(qj,Ti)U(q_i, T_i) \geq U(q_j, T_i). No ótimo: tipo alto consome quantidade eficiente (MB=MCMB = MC), tipo baixo tem quantidade distorcida para baixo (extração de renda). Demonstração via Envelope Theorem.
  40. Ex. 67.40Proof

    Explique como o delta de Black-Scholes Δ=V/S\Delta = \partial V/\partial S 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: Vt+rSVS+12σ2S2VSSrV=0V_t + rSV_S + \frac{1}{2}\sigma^2 S^2 V_{SS} - rV = 0. O delta Δ=VS=V/S\Delta = V_S = \partial V/\partial S é o custo marginal do ativo subjacente para replicar a opção. Portfólio Π=V+ΔS\Pi = -V + \Delta S 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

Updated on 2026-05-05 · Author(s): Clube da Matemática

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