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As matrizes no planejamento econômico


Uma das aplicações práticas da notação matricial é o seu uso nas relações insumo-produto usadas no planejamento econômico
Na análise de insumo-produto, criada por Wassily Leontief, a economia de um país é dividida em setores e o fluxo dos bens e serviços entre os setores é registrado para indicar as relações entre eles. Desta forma, por exemplo, podemos analisar o PNB (Produto Nacional Bruto) de um país.

Com as tabelas insumo-produto, mostrando o inter-relacionamento entre os diversos setores da economia, podemos analisar os setores que precisam de investimento para almejarmos determinado nível de produção.
A tabela a seguir mostra o inter-relacionamento de alguns setores de um país hipotético. A tabela mostra os valores em milhoes de reais (R$):

  Atividades
Intermediárias
Sub-
Total
Demanda Final Total
  A B C   D E F G H I  
A 5 5 70 80 0 4 4 10 80 90 88
B 0 8 40 48 0 2 3 250 20 96 227
C 20 15 70 105 20 13 25 200 18 100 281
V 63 199 101                
T 88 227 281                
onde:
A - Indústria Extrativa B - Indústria Leve C - Indústria Pesada V - Valor Adicionado T - Total D - Investimento E - Estoques F - Governo G - Consumo Final H - Exportações I - Importações


Por esta tabela, o PNB dos setores deste país seria :
PNB = 63 + 199 + 101 = 363 milhões de reais
Vamos reescrever a tabela mostrando a soma dos destinos da produção:

  Demanda
Intermediária
  Demanda
Final
  Produção
Total
A = 5 + 5 + 70 + 8 = 88
B = 0 + 8 + 40 + 179 = 227
C = 20 + 15 + 70 + 176 = 281


Fazendo x = 8, y = 179 e z = 176 poderemos fazer análises com a demanda final. Assim temos:

  Demanda
Intermediária
  Demanda
Final
A = 5 + 5 + 70 + x
B = 0 + 8 + 40 + y
C = 20 + 15 + 70 + z


Sabendo que A = 88, B = 227 e C = 281, podemos reescrever a tabela anterior da seguinte maneira:

  Demanda
Intermediária
  Demanda
Final
A = 0,057A + 0,022B + 0,249C + x
B = 0 + 0,035B + 0,142C + y
C = 0,227A + 0,066B + 0,249C + z


Agora, vamos usar o nosso conhecimento de matrizes e reescrever a tabela usando a notação matricial:



que pode ser escrito sob a forma:

Y = TY + D

onde:
Y = matriz de produção total por setor
T = matriz de coeficientes técnicos da demanda intermediária
D = matriz da demanda final
Como serão feitas análises da demanda final, vamos explicitá-la da produção. Assim, temos:
Y = TY + D ou Y -TY = D ou Y(I -T) = D
onde I é a matriz identidade
finalmente, temos:

Y = ( I - T )-1 . D


Com esta notação matricial poderemos fazer vários estudos da demanda.
Exemplo
Imaginemos que é desejada um demanda final D´. Pergunta-se: qual deve ser a produção de cada setor para se alcançar a demanda D´ desejada ?

Na realidade, queremos achar Y´ tal que:

Y´ = ( I - T )-1 . D´ (I)


Para dar um sentido prático à equação (I), vamos usar os dados do nosso país hipotético.

Em primeiro lugar, vamos calcular ( I - T ).



Agora, vamos calcular ( I - T )-1

Uma das formas de calcular ( I - T )-1 é construir uma matriz na qual cada elemento é o da adjunta de ( I - T ), dividido pelo determinante de ( I - T ).

Então, vamos em primeiro lugar, calcular o determinante de ( I - T )

det (I-T) = -(0,022x0,142x0,227) + (0,943x0,965x0,751) - (0,227x0,965x0,249) - (0,943x0,066x0,142)
det (I-T) = -0,001 + 0,683 - 0,055 - 0,009 = 0,618
Como det (I-T) > 0 logo (I-T)-1 existe.

Agora vamos calcular a matriz dos co-fatores

(0,725 - 0,009) - (-0,032) (0,219)
-(-0,017 - 0,016) (0,708 - 0,057) - (-0,062 - 0,005)
(0,003 + 0,240) - (-0,134) (0,910)
ou seja

0,716 0,032 0,219
0,033 0,651 0,067
0,243 0,134 0,910


Agora, vamos transpor esta matriz para obtermos a matriz adjunta

0,716 0,033 0,243
0,032 0,651 0,134
0,219 0,067 0,910


Finalmente, dividamos cada elemento da matriz adjunta pelo valor do determinante já calculado e vamos obter a matriz inversa (I-T)-1 desejada

1,159 0,053 0,393
0,052 1,053 0,217
0,354 0,108 1,472


Então, podemos agora reescrever (I) de forma a se fazer as análises desejadas em nosso país hipotético. Assim, temos:



Vamos supor, então, que queremos uma demanda final para a Indústria Extrativa (x) = 10, a Indústria Leve (y) = 180 e a Indústria Pesada (z) = 200.
Qual seria a produção da Indústria Pesada (C) para esse nível de demanda ?


Usando (II), teríamos:

C = 0,354x10 + 0,108x180 + 1,472x200 = 317,380
ou seja, a produção da indústria pesada deveria aumentar em cerca de 36 milhões de reais (317 - 281), se se mantivesse a mesma estrutura tecnológica da economia, representada pela nossa matriz inversa.

Na realidade, para a aplicação prática das matrizes no planejamento econômico, que deseja-se demonstrar, bastaria citar, como exemplo, a equação matricial (II).
Entretanto, foi feito todo um desenvolvimento até chegarmos a equação II de forma a se recapitular o desenvolvimento do cálculo matricial, reconhecido por muitos alunos como um assunto um pouco complexo.


Se você tiver algum bom exemplo de aplicação da matemática, e que ache ser interessante envie-me , e publicarei neste site a sua contribuição identificada
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