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Revista de análisis económico

versión On-line ISSN 0718-8870

RAE vol.24 no.1 Santiago jun. 2009

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-88702009000100003 

Revista de Análisis Económico, vol. 24, Nº1, pp.43-53 (Junio 2009)

Article

Equilibrios Competitivos y de Bertrand, con y sin Diferenciación de Productos

 

Competitive and Bertrand Equilibria, with and without Product Differentiation

 

German Coloma1

1Universidad del CEMA ; Av. Córdoba 374, Buenos Aires, C1054AAP , Argentina; teléfono: 54-11-3614- 3000; E-mail: gcoloma@cema.edu.ar.


ABSTRACT

In this paper we show that a homogeneous-product market with multiple Bertrand equilibria becomes a market with a single Bertrand equilibrium when we introduce a small degree of product differentiation. When differentiation tends to zero, that Bertrand equilibrium converges to the unique competitive equilibrium of the homogeneous-product market, which is in turn one of the multiple Bertrand equilibria for that market.

Keywords: Bertrand Equilibrium, Competitive Equilibrium, Product Differentiation.
JEL Classification: D43, L13.


RESUMEN

En este trabajo se muestra que un mercado de un producto homogéneo, que presenta múltiples equilibrios de Bertrand, se convierte en un mercado con un único equilibrio de Bertrand cuando se le introduce un pequeño grado de diferenciación de productos. Cuando la diferenciación tiende a cero, dicho equilibrio de Bertrand converge al único equilibrio perfectamentecompetitivo del mercado del producto homogéneo, que es a su vez uno de los múltiples equilibrios de Bertrand de este último mercado.

Palabras Clave: Equilibrio de Bertrand, Equilibrio Competitivo, Diferenciación de Productos.
Clasificación JEL: D43, L13.


 

1. Introduccion

Desde la aparición misma del concepto de "equilibrio de Bertrand" en la teoría económica (Bertrand, 1883), existe la idea de que dicho equilibrio exhibe cierta equivalencia o convergencia con el concepto de equilibrio perfectamente competitivo. Sin embargo, Dastidar (1995) ha demostrado que, en el contexto de oligopolios con productos homogéneos y funciones de costos convexas, los equilibrios de Bertrand son típicamente múltiples, mientras que el equilibrio competitivo es único, y Vives (1999) ha mostrado que, en esos mercados, la asignación correspondiente al equilibrio perfectamente competitivo coincide con la generada por uno de los posibles equilibrios de Bertrand.1 Estos resultados contrastan fuertemente con los que surgen para mercados en los que hay diferenciación de productos, en los cuales el equilibrio de Bertrand es típicamente único (véase, por ejemplo, Caplin y Nalebuff, 1991) y distinto del equilibrio competitivo.

El propósito de este trabajo es desarrollar un modelo para productos homogéneos que siga la idea de Dastidar, y mostrar que, si le introducimos un grado reducido de diferenciación de productos, se convierte en un caso en el cual el equilibrio de Bertrand es único. Cuando la diferenciación tiende a cero, dicho equilibrio de Bertrand converge al único equilibrio perfectamente competitivo del mercado con productos homogéneos. La forma de introducir la diferenciación de productos es a través de un consumidor representativo que maximiza una función de utilidad CES generalizada, para la cual la sustitución entre las diferentes variedades del mismo producto se mide a través de un único parámetro. A fin de mantener el modelo lo más simple posible, nos concentraremos en un caso con sólo dos variedades, en el que cada una de ellas es provista por una empresa distinta. Los correspondientes equilibrios de Bertrand, por lo tanto, serán los de un duopolio en el cual los oferentes son empresas simétricas.

El trabajo está organizado de la siguiente manera. En la sección 2 estudiamos los equilibrios de Bertrand de mercados con productos homogéneos, y hallamos las condiciones para que existan múltiples equilibrios. En la sección 3 estudiamos el único equilibrio de Bertrand que existe para los mercados con diferenciación de productos, y su convergencia al equilibrio perfectamente competitivo cuando dicha diferenciación tiende a cero. Finalmente, en la sección 4 analizamos las principales conclusiones de todo el trabajo.

2. Mercados de Productos Homogeneos

Imaginemos un mercado con dos empresas oferentes, y que cada una de ellas tiene una función de costos continua, diferenciable, creciente y estrictamente convexa
C(Qi), donde Qi es la cantidad provista por la iésima empresa. Supongamos también que C(0) = 0.

El producto que se comercia en este mercado es homogéneo, con una demanda total igual a Q = D(P), donde Q es la cantidad total, P es el precio que pagan los
consumidores, y D es una función continua, diferenciable y decreciente de P, tal que limP→∞D(P) = 0.

En una situación de competencia en precios, cada una de estas empresas enfrenta la siguiente demanda individual:

donde Pi es el precio de la iésima empresa y Pj es el precio elegido por su competidora.2

El beneficio de la iésima empresa, por lo tanto, se define como:

o, alternativamente, como una función de la cantidad producida y vendida que adopta la siguiente forma:

Definición 1 (equilibrio perfectamente competitivo): Dado un precio no negativo (Pc), un EPC es un par (Q1, Q2) ∈ ℜ2 + tal que, para cada i = 1, 2, se da que:

Nótese que C3, junto con la regla de reparto igualitario implícita en la definición de las demandas individuales, implica que, si (Q1, Q2) es un EPC para un precio Pc ≥ 0, entonces Q1 = Q2 = D(Pc)/2. Podemos por lo tanto referirnos a (Pc, Qc) como un equilibrio perfectamente competitivo, entendiendo que eso significa que (Q1, Q2) = (Qc, Qc) satisface las condiciones C1-C3 al precio Pc.

Los supuestos acerca de D y C garantizan que siempre es posible encontrar un par de valores positivos de Pc y Qi que satisfagan las condiciones C1 y C3. Más aún, C2 también se satisfará a través del par (Pc, Qi) implícito en las igualdades C1 y C3. Conceptualmente, esto ocurre porque C1 y C3 determinan una asignación para la cual el precio es igual al costo marginal de cada una de las empresas que operan en el mercado, y la convexidad estricta de C(Qi) garantiza que el costo medio es siempre menor que el costo marginal para valores positivos de Qi. Pc, por lo tanto, será siempre mayor que el correspondiente costo medio, por lo que los beneficios serán positivos y C2 se satisfará también en equilibrio.

Nuestro siguiente paso es ahora definir al equilibrio de Bertrand en estrategias puras (EBP), correspondiente a un duopolio con productos homogéneos. El mismo es el que satisface la siguiente definición:

Definición 2 (equilibrio de Bertrand): Un EBP es un par (P1, P2) ∈ ℜ2 + tal que, para cada i ≠ j, se da que:

donde Qi(Pi, Pj) es la cantidad provista por la iésima empresa cuando los precios son (Pi, Pj). Es relativamente sencillo mostrar que, si existe un EBP, entonces P1 = P2 = Pb.

Y como la regla de reparto supuesta implica que D1(Pb, Pb) = D2(Pb, Pb) = D(Pb)/2, entonces E2 puede re-escribirse del siguiente modo:

en tanto que E1 requiere que:

Cuando E4 se satisface como una igualdad estricta, Pb pasa a ser el mínimo precio (Pmin) que puede sostenerse como un equilibrio de Bertrand. Del mismo modo, cuando E5 se satisface como una igualdad estricta, obtenemos el máximo precio (Pmax) que puede sostenerse como un EBP. Pmin y Pmax son entonces los precios de equilibrio en los cuales tienen lugar, como igualdades estrictas, las dos condiciones básicas para que un equilibrio de Bertrand se sostenga. En efecto, cuando las dos empresas están cobrando simultáneamente Pmin, ambas están teniendo beneficios nulos, y ninguna de ellas estará dispuesta a cobrar un precio menor porque eso implicaría que estaría obteniendo un beneficio negativo (menor que el que se obtiene sin vender nada). Por otro lado, cuando las dos empresas están cobrando simultáneamente Pmax, ambas están cobrando un precio que las vuelve indiferentes entre vender la cantidad que están vendiendo y quedarse como monopolistas de todo el mercado. Ninguna de ellas está por lo tanto dispuesta a cobrar un precio menor, porque en tal caso quedarse con todo el mercado les estaría generando un beneficio menor al que obtienen vendiendo D(Pmax)/2.

Para que el conjunto de equilibrios de Bertrand no esté vacío, es necesario que Pmax ≥ Pmin. De hecho, si Pmax > Pmin, entonces existe un continuo de equilibrios de Bertrand (P1, P2), con la propiedad de que en cada uno de ellos se da que P1 = P2 ∈ [Pmin, Pmax].3 Uno de los elementos de este conjunto es el precio de equilibrio perfectamente competitivo (Pc), tal como se muestra en la proposición 1.

Proposición 1: Si (Pc, Qc) es un EPC , entonces (Pc, Pc) es un EBP , y Pc ∈ [Pmin, Pmax].

Prueba: Supóngase, por el contrario, que (Pc, Pc) no es un EBP. Nótese primero que, dado que (Pc, Qc) es un EPC, entonces C2 y C3 implican que E3 y E4 se satisfacen para (Pc, Pc). Debe entonces existir un precio Pi tal que Πi(Pi, Pc) > Πi(Pc, Pc) ≥ 0. Esto implica que Πi(Pi, Pc) = Pi⋅Di(Pi, Pc) – C(Di(Pi, Pc)) > 0 y que, por lo tanto, Pi < Pc.

En ese caso, entonces, Qi = Di(Pi, Pc) = D(Pi), y necesariamente se da que Qi > Qc. Pero, como C(Qi) es una función convexa, entonces debe darse que ∂C(Qi)/∂Qi > ∂C(Qc)/∂Qi = Pc. Y como Pi < Pc, entonces todas las unidades adicionales a Qc se estarán vendiendo a un precio inferior a su costo marginal. Esto implica que Πi(Pi, Pc) < Πi(Pc, Pc), lo cual es una contradicción con la idea de que (Pc, Pc) no es un EBP. (Pc, Pc), entonces, tiene que ser forzosamente un EBP, o sea, Pc ∈ [Pmin, Pmax], qed.4

La proposición 1 nos muestra que la existencia de un equilibrio perfectamente competitivo es una condición suficiente para que exista el equilibrio de Bertrand. Esto se debe a que, por definición, Pc > Pmin y Pmax > Pc, por lo cual, si Pc existe, entonces el intervalo [Pmin, Pmax] no es un conjunto vacío. La asignación correspondiente al EPC, por ende, es una de las múltiples asignaciones correspondientes a un EBP que este tipo de mercados exhiben.

Consideremos ahora un ejemplo numérico de un mercado con dos empresas, en el que cada una de ellas tiene una función de costo total Ci = Qi 2. Supongamos que la demanda total del mercado es Q = 2/P. El correspondiente equilibrio perfectamente competitivo ocurre cuando Pc = 2∙Qi (condición de maximización de beneficios de la iésima empresa) y el precio de equilibrio es igual a Pc = 2/(2∙Qi). Igualando ambascondiciones se llega a un equilibrio en el cual Qi = 0,7071 y Pc = 1,4142. Esta asignación genera un beneficio positivo para los dos duopolistas, que es igual a Πi = 0,5. Para comprobar que Pc pertenece al intervalo de equilibrios de Bertrand simétricos, podemos chequear que Pmax > Pc > Pmin. En efecto, en este ejemplo Pmin es el precio para el cual se da simultáneamente que P = Qi y P = 2/(2∙Qi), y esto ocurre cuando Qi = 1 y Pmin = 1. Por otro lado, Pmax es el precio para el cual se da simultáneamente que P ∙Qi – Qi 2 = P ∙(2∙Qi) – (2∙Qi)2 y P = 2/(2∙Qi), y esto ocurre cuando Qi = 0,5774 y Pmax = 1,7321. Como vemos, 1,7321 > 1,4142 > 1, y esto confirma que el intervalo [Pmin, Pmax] no está vacío, y que Pc pertenece a dicho intervalo.

El ejemplo numérico descrito en el párrafo anterior aparece representado en el Gráfico 1. En él vemos la curva de demanda total postulada (Dt) y la porción de dicha curva que corresponde a cada una de las dos empresas que operan en el mercado (Dt/2). También hemos dibujado la curva de costo marginal individual (MCi) y la de costo medio individual (ACi). Dados esos elementos, el límite inferior del intervalo de precios de equilibrio de Bertrand (Pmin) queda determinado por el punto en el cual ACi se cruza con Dt/2, en tanto que el precio de equilibrio perfectamente competitivo es aquél para el cual MCi se cruza con Dt/2. Finalmente, el límite superior del intervalo de precios de equilibrio de Bertrand (Pmax) es aquél para el cual la distancia entre MCi y Dt/2 coincide exactamente con la distancia entre Dt y MCi.

Gráfico 1. Mercado de Productos Homogeneos

3. Mercados de Productos Diferenciados

Supongamos ahora que cada uno de los duopolistas que operan en el mercado provee un producto diferenciado. A efectos de simplificar el problema, supondremos que la diferenciación es simétrica, y que cada empresa enfrenta la siguiente función de demanda:

En este contexto, D es la misma función de demanda utilizada en la sección 2, y Ri es la siguiente función de Pi y Pj:

donde θ ∈ [0, 1] es un parámetro que mide la diferenciación de productos. Cuando θ tiende a uno, la diferenciación es máxima, y Qi = D(Pi)/2 para cualquier valor de Pi y Pj. Cuando θ tiende a cero, en cambio, el producto se vuelve homogéneo (y la función de demanda individual converge a la que hemos visto en la sección 2). Esta función de demanda puede derivarse de un problema de optimización de un consumidor representativo. Las preferencias de este consumidor son una generalización de la denominada "función de utilidad con elasticidad de sustitución constante" (CES), cuya forma es U = U(Q1 1-θ+Q2 1-θ, Q3,..., Qn). Los dos productos bajo análisis son los productos 1 y 2, respectivamente, y el supuesto implícito es que el ingreso y los precios de los demás productos permanecen constantes.5 En un mercado como este, el equilibrio de Bertrand en estrategias puras debe satisfacer las mismas condiciones establecidas en la definición 2, es decir:

Si este mercado tiene un EBP, el mismo debe ser único. Esto se debe esencialmente a las características que hemos postulado respecto de la función de demanda (continua, decreciente y diferenciable) y de la función de costo total de las empresas (continua, creciente, diferenciable y convexa). Este EBP único implica una asignación formada por un par de precios y cantidades simétricas (Pi, Qi), que satisfacen simultáneamente las condiciones E1 y E3, y que existe siempre en tanto dicho par también satisfaga la condición E2. Cuando θ tiende a cero, esta asignación converge al equilibrio perfectamente competitivo del caso con productos homogéneos, y por lo tanto existe. También existe para cualquier θ > 0, dándose además que el precio de equilibrio de Bertrand es creciente en θ. La asignación de equilibrio perfectamente competitivo, en cambio, es la misma para cualquier θ ∈ [0, 1], y por lo tanto su correspondiente precio de equilibrio es siempre menor que el precio de equilibrio de Bertrand.6 Todos estos resultados se establecen formalmente en las proposiciones 2 y 3.


Proposición 2: Si (Pc, Qi) es un EPC cuando θ = 0, entonces también es un EPC para todo θ > 0.

Prueba: Si (Pc, Qi) es un EPC cuando θ = 0, entonces Pc = ∂Ci/∂Qi y Qi = D(Pc)/2. Como esto implica una asignación simétrica, entonces Pc = Pi = Ri, y por lo tanto
Ri = ∂Ci/∂Qi y Qi = D(Ri)/2. Como estas igualdades rigen para cualquier θ > 0, entonces (Pc, Qi) también es un EPC para cualquier θ > 0, qed.

Proposición 3: Cuando θ > 0, existe una única asignación de EBP, cuyo precio de equilibrio converge al de EPC (Pi → Pc) cuando θ → 0.

Prueba: Si aplicamos E1 y E3 en el contexto de una función de demanda continua, decreciente y diferenciable, y de una función de costo total continua, creciente, diferenciable y convexa, esto implica que la iésima empresa maximiza sus beneficios cuando se da que:

donde η es el valor absoluto de la elasticidad precio propia de D(Pi). Si θ > 0, entonces (2∙θ)/[η∙(1+θ)] > 0, y por lo tanto Pi > ∂C(Qi)/∂Qi > ∂C(Qc)/∂Qi = Pc. Esto garantiza que E2 se satisface. Cuando θ → 0, entonces (2∙θ)/[η∙(1+θ)] → 0, y por lo tanto Pi → ∂C(Qi)/∂Qi → ∂C(Qc)/∂Qi = Pc, qed.

Para ilustrar estos resultados, considérese el ejemplo numérico desarrollado en la sección 2. Si a dicho ejemplo le introducimos diferenciación de productos, entonces la función de demanda para la iésima empresa se convierte en:

y el equilibrio perfectamente competitivo ocurre cuando Qi = 0,7071 y Pc = 1,4142. Esto es independiente del valor de θ, porque, cuando Pi = Pj, entonces Qi = 2/Pi. La correspondiente asignación de equilibrio de Bertrand, en cambio, se da cuando Pi = [2⋅(1+θ)/(1-θ)]0,5 y Qi = [(1-θ)/(2+2⋅θ)]0,5, y por lo tanto sí depende del valor de θ. El precio de equilibrio de Bertrand es creciente en el parámetro θ, y converge a infinito cuando θ tiende a uno, y a Pi = Pc = 1,4142 cuando tiende a cero. La cantidad de equilibrio de Bertrand, por su parte, es decreciente en el parámetro θ, y converge a cero cuando θ tiende a uno, y a Qi = 0,7071 cuando θ tiende a cero.

El Gráfico 2 es una representación de nuestro ejemplo numérico. En él se ve que, mientras el precio de equilibrio perfectamente competitivo (Pc) es siempre el mismo para cualquier valor de θ entre cero y uno, el precio de equilibrio de Bertrand (P(EBP)) es creciente en θ, y se iguala con Pc cuando θ tiende a cero.

Gráfico 2. Precios de EBP y EPC con Diferenciacion de Productos.

El lector se preguntará por qué el rango de equilibrios de Bertrand simétricos y múltiples del caso homogéneo, dado por [Pmin, Pmax], desaparece cuando introducimos diferenciación de productos. La respuesta tiene que ver con el hecho de que, cuando θ = 0, las demandas individuales no son continuas en el equilibrio simétrico, y "saltan" de Qi a 2⋅Qi cuando Pi se reduce levemente. Si θ > 0, en cambio, las demandas individuales son continuas cuando las dos empresas cobran el mismo precio, y esta continuidad es precisamente la característica que determina que la asignación de EBP sea única.

4. Comentarios Finales

Este trabajo ha tratado de conciliar dos resultados opuestos de la literatura asociada al concepto de equilibrio de Bertrand. Uno de ellos es el que aparece en Dastidar (1995), que muestra que los equilibrios de Bertrand en estrategias puras son típicamente múltiples en un caso de productos homogéneos.7 El otro es el que aparece en Caplin y Nalebuff (1991) y otros artículos similares, que muestra que el equilibrio de Bertrand es típicamente único en casos de productos diferenciados.

Al construir un modelo de duopolio en el que la diferenciación se mide a través de un único parámetro, hallamos que la unicidad queda preservada, y que el equilibrio de Bertrand de un mercado con diferenciación de productos converge al equilibrio perfectamente competitivo cuando dicha diferenciación tiende a cero. Consecuentemente, la asignación de equilibrio perfectamente competitivo es laúnica asignación de equilibrio de Bertrand del caso con productos homogéneos que sobrevive una perturbación consistente en la introducción de un grado reducido de diferenciación de productos.

Esta particularidad del equilibrio perfectamente competitivo permite ver a dicho equilibrio como el único equilibrio de Bertrand que sobrevive cuando los productos dejan de ser homogéneos y pasan a ser (levemente) diferenciados. El hecho de quecon productos completamente homogéneos existan numerosos equilibrios de Bertand, por lo tanto, es en cierto modo una "patología" propia de la circunstancia de que la homogeneidad de productos vuelve discontinuas las demandas individuales de las empresas, y crea un espacio para que asignaciones que en un contexto continuo no serían de equilibrio pasen a serlo. El agregar un grado pequeño de diferenciación de productos lleva por lo tanto a que sólo sobreviva como equilibrio una asignación más "robusta" que las demás.

Notes

1 En un trabajo anterior (Coloma y Saporiti, 2006) hemos mostrado que algunos de esos resultados pueden extenderse a mercados con funciones de costos no convexas, que pueden tener equilibrios de Bertrand múltiples aun en situaciones en las cuales no existe el equilibrio perfectamente competitivo.
2 Nótese que esta definición de la demanda individual implica suponer una "regla de reparto igualitario" (equal sharing rule). Para ver cómo dicha regla difiere de otras reglas alternativas, véase Hoernig (2007).
3 Nótese que todos estos equilibrios son "equilibrios de Bertrand" y no "equilibrios de Bertrand- Edgeworth", ya que E3 requiere que las empresas satisfagan toda la demanda a los precios de equilibrio. Su única variable de decisión, por lo tanto, es el precio que cobran y no la cantidad que venden. Para una explicación acerca de la diferencia entre los equilibrios de Bertrand y los de Bertrand-Edgeworth, véase Vives (1999), capítulo 5.
4 Esta prueba es una variación de la que aparece en Coloma y Saporiti (2006). Agradezco el aporte de uno de los comentaristas anónimos, que ayudó a mejorar la exposición de la prueba en cuestión.
5 En rigor, esta generalización de la función de utilidad CES podría emplearse también para casos en los cuales existen más de dos variedades diferenciadas del mismo producto. La diferenciación, sin embargo, debería ser simétrica, en el sentido de que el número de parámetros de elasticidad de sustitución (θ) tendría que mantenerse constante e igual a uno.
6 De hecho, estos fenómenos también podrían aparecer en otros modelos de diferenciación de productos distintos del desarrollado en este trabajo, tales como el modelo de la "ciudad lineal" de Hotelling (1929) y el denominado "modelo de Bowley", utilizado por Spence (1976). En dichos modelos, sin embargo, no se produce la convergencia al caso homogéneo de las funciones de demanda individual que sí tiene lugar cuando se parte de una función de utilidad CES generalizada.
7 Véase también Hoernig (2002), quien muestra que en ese contexto también hay múltiples equilibrios de Bertrand en estrategias mixtas.

Referencias

BERTRAND , J. (1883). "Théorie Mathématique de la Richesse Social", Journal des Savants 68, pp. 499-508.         [ Links ]
CAPLIN, A. y B. NALEBUFF (1991). "Aggregation and Imperfect Competition: On the Existence of Equilibrium", Econometrica 59, pp. 25-59.         [ Links ]
COLOMA, G. y A. SAPORITI (2006). "Bertrand Equilibria in Markets with Fixed Costs", Economics Discussion Paper 0627, University of Manchester.         [ Links ]
DASTIDAR , K. (1995). "On the Existence of Pure Strategy Bertrand Equilibrium", Economic Theory 5, pp. 19-32.         [ Links ]
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HOTELLIN G, H. (1929). "Stability in Competition", Economic Journal 39, pp. 41-57.         [ Links ]
SPENCE, M. (1976). "Product Differentiation and Welfare", American Economic Review 66, pp. 407-414.         [ Links ]
VIVES, X. (1999). Oligopoly Pricing, MIT Press, Cambridge (hay versió         [ Links ]n en español: Precios y oligopolio, Antoni Bosch, Barcelona).

 

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