前置条件与学习依赖 / PREREQUISITES
数学 / 统计基础动态最优化与欧拉方程(RBC 页已推过)、对欧拉和价格加成的一阶泰勒展开;代数为主,矩阵需求很小。
经济学理论前置RBC 的实体骨架 + 垄断竞争与 Dixit-Stiglitz 加总、Calvo 交错定价与价格粘性、自然产出/自然利率概念。
软件 / 计算前置MATLAB + Dynare ≥4.6,能读懂并运行 .mod;本页不要求手写求解器。
站内前置页面先学 09-rbc-model:本页 IS 曲线就是 RBC 消费欧拉的对数线性版。
难度与路线位置入门→进阶DSGE 货币政策分析的最小模型,后续 SOE、财政货币、HANK 都以它为内核。

01 概念直觉:三方程在做什么

新凯恩斯模型(New Keynesian, NK)是 RBC 骨架上加上名义价格粘性的产物。它回答 RBC 回答不了的问题:货币政策为什么有实际效果?为什么通胀有惯性?央行应该怎么设定利率?Galí (2015)《Monetary Policy, Inflation, and the Business Cycle》把这套理论浓缩成三个方程,人称"三方程模型"。

直觉上,三个方程各管一件事:IS 曲线管"总需求如何被实际利率调节",NKPC 管"通胀如何被产出缺口驱动",Taylor 规则管"央行如何用名义利率把经济拉回稳定"。三者联立,就是一个闭环的货币政策实验室:外生冲击(技术、偏好、货币政策)进入,通过 IS 曲线影响产出,通过 NKPC 影响通胀,再由 Taylor 规则把利率反馈回去,形成完整的动态系统。

和 IS-LM 的区别

三方程不是旧式 IS-LM 的翻版:IS 曲线是前瞻的(forward-looking),里面有 $E_t\hat y_{t+1}$;NKPC 也是前瞻的,里面有 $E_t\hat\pi_{t+1}$;价格粘性来自微观 Calvo 定价而非机械假设。它是可由优化问题推出来的,这正是 DSGE 的要求——每一条宏观方程背后都有一个家庭或厂商的跨期最优化问题。

02 微观基础:家庭、厂商与价格粘性

在写宏观方程之前,必须先把两类主体的最优化问题摆出来。三方程模型之所以"新凯恩斯",全靠两块微观假设:家庭侧的 CRRA 跨期效用,和厂商侧的 垄断竞争 + Calvo 交错定价

2.1 家庭:CRRA 效用、预算约束与欧拉方程推导

代表性家庭最大化跨期期望效用:

Eq.N1 · 家庭目标函数(CRRA 效用)
$$\max\ E_0\sum_{t=0}^{\infty}\beta^t\left[\frac{C_t^{1-\sigma}}{1-\sigma} - \frac{N_t^{1+\varphi}}{1+\varphi}\right]$$

变量:$C_t$ 实际消费;$N_t$ 劳动供给。参数:$\beta\in(0,1)$ 贴现因子;$\sigma>0$ 风险厌恶 = 1/EIS;$\varphi>0$ Frisch 劳动弹性倒数。

家庭面对名义无风险债券 $B_t$,完整预算约束为:

Eq.N2 · 家庭预算约束(分散经济)
$$P_t C_t + B_t = (1+i_{t-1}) B_{t-1} + W_t N_t + \Pi_t$$

变量:$P_t$ 价格水平;$B_t$ 一期名义债券(期初持有);$i_{t-1}$ 名义利率;$W_t$ 名义工资;$\Pi_t$ 厂商利润(一次性转移给家庭)。信息约束:家庭在 $t$ 期知道 $P_t,W_t,i_t$,对 $P_{t+1}$ 不确定。

拉格朗日函数:对每一期预算约束引入乘子 $\lambda_t$(单位:效用 / 一单位名义货币):

$$\mathcal L = E_0\sum_{t=0}^{\infty}\beta^t\left\{\frac{C_t^{1-\sigma}}{1-\sigma}-\frac{N_t^{1+\varphi}}{1+\varphi} - \lambda_t\left[P_t C_t + B_t - (1+i_{t-1})B_{t-1}-W_t N_t-\Pi_t\right]\right\}$$

FOC-1:对 $C_t$ 求偏导。$C_t$ 只出现在第 $t$ 期:

$$\frac{\partial\mathcal L}{\partial C_t} = \beta^t\left[C_t^{-\sigma} - \lambda_t P_t\right]=0\quad\Longrightarrow\quad \lambda_t P_t = C_t^{-\sigma}$$
Eq.N3 · 消费的 FOC(消费边际效用 = 名义财富影子价格)

FOC-2:对 $N_t$ 求偏导。

$$\frac{\partial\mathcal L}{\partial N_t} = \beta^t\left[-N_t^\varphi + \lambda_t W_t\right]=0\quad\Longrightarrow\quad N_t^\varphi = \lambda_t W_t$$
Eq.N4 · 劳动供给 FOC(MRS = 实际工资)

把 Eq.N3 代入 Eq.N4,消去 $\lambda_t$:$N_t^\varphi = (W_t/P_t) C_t^\sigma$,即

Eq.N4' · 劳动–消费期内最优条件
$$\frac{N_t^\varphi}{C_t^{-\sigma}} = \frac{W_t}{P_t}\equiv w_t$$

FOC-3:对 $B_t$ 求偏导(跨期欧拉)。$B_t$ 同时进入第 $t$ 期约束 $+\lambda_t B_t$ 与第 $t+1$ 期约束 $-\lambda_{t+1}(1+i_t)B_t$:

$$\frac{\partial\mathcal L}{\partial B_t} = E_t\beta^t\lambda_t - E_t\beta^{t+1}\lambda_{t+1}(1+i_t)=0$$ $$\Longrightarrow\quad \lambda_t = \beta(1+i_t)E_t[\lambda_{t+1}]$$

把 Eq.N3 的 $\lambda_t = C_t^{-\sigma}/P_t$ 代入:

Eq.N5 · 消费欧拉方程(家庭侧)
$$C_t^{-\sigma} = \beta(1+i_t)\,E_t\!\left[\frac{P_t}{P_{t+1}} C_{t+1}^{-\sigma}\right]$$

它的经济学含义是:家庭在"今天消费一单位"与"存起来明天消费 $(1+i_t)P_t/P_{t+1}$ 单位"之间无差异。今天消费的边际效用 $C_t^{-\sigma}$,等于把它存起来明天消费的贴现边际效用。对数线性化之后,这就是 IS 曲线的胚胎。

横截条件:$\lim_{T\to\infty}\beta^T E_0[\lambda_T B_T]=0$,排除 Ponzi 泡沫。在教学版 .mod 中不单独写出(Bond 市场出清 $B_t=0$ 自动满足)。

2.2 厂商:垄断竞争、CES 需求与 Calvo 定价

厂商侧假设中间产品部门是垄断竞争的:存在连续统 $i\in[0,1]$ 家厂商,每家生产一种差异化中间品 $Y_t(i)$,最终品由 Dixit-Stiglitz 加总:

Eq.N6 · Dixit–Stiglitz 最终品加总( aggregator )
$$Y_t = \left[\int_0^1 Y_t(i)^{\frac{\varepsilon-1}{\varepsilon}}di\right]^{\frac{\varepsilon}{\varepsilon-1}}$$

参数:$\varepsilon>1$ 中间品替代弹性。假设:连续统厂商、对称 CES 偏好。

其中 $\varepsilon>1$ 是中间品之间的替代弹性由最终品厂商成本最小化推导 CES 需求:给定 $Y_t$,最小化 $\int P_t(i)Y_t(i)di$ 受 Eq.N6 约束。设乘子 $\mu_t$,对 $Y_t(i)$ 求一阶条件:

$$P_t(i) = \mu_t \frac{\varepsilon}{\varepsilon-1}\left[\int Y_t(j)^{\frac{\varepsilon-1}{\varepsilon}}dj\right]^{\frac{1}{\varepsilon-1}} Y_t(i)^{-1/\varepsilon}$$

把 $i$ 与 $j$ 两式相除消去 $\mu_t$,再利用 $\int Y_t(i)^{(\varepsilon-1)/\varepsilon}di = Y_t^{(\varepsilon-1)/\varepsilon}$,得到 CES 需求曲线:

Eq.D1 · CES 需求曲线(成本最小化结果)
$$Y_t(i) = \left(\frac{P_t(i)}{P_t}\right)^{-\varepsilon} Y_t$$

价格指数:由成本最小化的对偶问题(给定支出最小化加总数量),价格水平满足 $P_t = \left[\int_0^1 P_t(i)^{1-\varepsilon}di\right]^{1/(1-\varepsilon)}$。

每家厂商面临一条向下倾斜的需求曲线,因而拥有定价权(市场势力),稳态加成 markup 为 $\varepsilon/(\varepsilon-1)$。当 $\varepsilon=6$ 时,稳态加成约为 $1/(1-1/6)=1.2$,即 20% 的毛利率——这是宏观文献里的标准校准。

关键假设是 Calvo (1983) 定价:每期只有比例为 $1-\theta$ 的厂商能重新最优化调价,剩下比例为 $\theta$ 的厂商只能维持上期价格。$\theta$ 是一个外生的"不能调价概率",它同时刻画了价格粘性的程度平均调价周期:平均而言,一家厂商每隔 $1/(1-\theta)$ 期调一次价。取 $\theta=0.75$,意味着每个季度只有 25% 的厂商调价,平均调价周期为 4 个季度(一年),与美国微观价格数据(Bils-Klenow 2004)的量级吻合。

2.3 为什么必须有价格粘性?

如果没有价格粘性($\theta=0$,每期所有厂商都自由调价),模型就退化成 RBC:货币只影响名义变量,不影响实际产出与就业,即古典二分法(classical dichotomy)与货币长期/短期中性同时成立。此时央行无论怎么调利率,都只会改变通胀与名义利率,实际利率与产出始终在自然率水平上——货币政策完全无效。Calvo 摩擦的存在,正是为了让名义扰动有"时间"去影响实际变量:当一部分厂商无法即时调价时,货币当局的利率变动会改变实际利率,进而改变家庭的跨期消费决策,最终让产出与就业偏离自然水平。这就是新凯恩斯革命的核心。

一个常见误解

"价格粘性"不是说价格变,而是说价格调整是交错的、分批的。Calvo 假设每期只有一小部分厂商调价,宏观价格水平因此是缓慢变化的——这就是为什么 NKPC 里通胀是前望的、但调整有惯性。

03 三方程总览与参数含义

记 $\hat y_t$ 为产出缺口(相对灵活价格均衡的对数偏离),$\hat\pi_t$ 为通胀(相对零通胀稳态的百分点偏离),$\hat i_t$ 为名义利率偏离稳态,$\hat r_t^n$ 为自然利率(natural rate,即价格完全灵活时的实际利率)。三方程为:

NK 三方程系统
$$\hat y_t = E_t\hat y_{t+1} - \tfrac{1}{\sigma}\big(\hat i_t - E_t\hat\pi_{t+1} - \hat r_t^n\big) \qquad \text{IS 曲线}$$ $$\hat\pi_t = \beta E_t\hat\pi_{t+1} + \kappa\,\hat y_t \qquad \text{新凯恩斯菲利普斯曲线 NKPC}$$ $$\hat i_t = \phi_\pi \hat\pi_t + \phi_y \hat y_t + \varepsilon_t^m \qquad \text{Taylor 规则}$$

下面先把所有参数的经济学含义一次性列清,后续推导中不再重复解释:

参数经济学含义本页校准值
$\beta$家庭主观季度贴现因子,$\beta=1/(1+\bar r)$0.99(对应年实际利率约 4%)
$\sigma$相对风险厌恶系数 = 跨期替代弹性倒数;越大,消费越不愿跨期替代,IS 曲线越陡1.0(log 消费效用)
$\varphi$Frisch 劳动供给弹性的倒数;越大,劳动供给越刚性,边际成本对产出越敏感1.0
$\varepsilon$中间品 CES 替代弹性;越小,厂商垄断力越强,稳态 markup 越大6(稳态 markup ≈ 20%)
$\theta$Calvo 中每期不能调价的厂商比例;越大,价格粘性越强0.75(平均一年调价一次)
$\kappa$NKPC 斜率,由上述参数组合决定≈ 0.025(见 §8)
$\phi_\pi$Taylor 规则对通胀的反应系数;$>1$ 为主动货币政策1.5
$\phi_y$Taylor 规则对产出缺口的反应系数(季度化)0.125

04 IS 曲线:欧拉方程的对数线性化

💡 基础知识库

本节使用 对数线性化方法(§04 IS、§05 NKPC、§06 Taylor 规则都是它的应用)。不熟悉?先学 📚 基础知识库·对数线性化 →(展开点见 稳态求解)。

4.1 推导起点:家庭欧拉方程

IS 曲线完全来自 §2.1 的欧拉方程(Eq.N5),不引入任何新假设。把欧拉方程写成实际利率形式:

原始方程:实际利率定义 + 欧拉
$$C_t^{-\sigma} = \beta\,E_t\!\left[(1+r_t)C_{t+1}^{-\sigma}\right],\qquad 1+r_t \equiv \frac{1+i_t}{E_t(1+\pi_{t+1})}$$

对数线性化逐步展开:记稳态消费为 $C$(常数),稳态利率 $r=1/\beta-1$。令 $\hat c_t\equiv\ln(C_t/C)$、$\hat r_t\equiv r_t-r$。

① 对 $C_t^{-\sigma}$:$\ln(C_t^{-\sigma})=-\sigma\ln C_t$,故 $\widehat{C_t^{-\sigma}}=-\sigma\hat c_t$。

② 对 $C_{t+1}^{-\sigma}$:同理 $\widehat{C_{t+1}^{-\sigma}}=-\sigma E_t\hat c_{t+1}$。

③ 对 $1+r_t$:稳态处 $1+r=1/\beta$,一阶泰勒展开 $\widehat{1+r_t}\approx \frac{r}{1+r}\hat r_t = \beta r\,\hat r_t$。

④ 在稳态处 $1=\beta(1+r)$,两边对数线性化:$-\sigma\hat c_t = -\sigma E_t\hat c_{t+1} + \beta r\,\hat r_t$。注意 $\beta r=\beta(1/\beta-1)=1-\beta$,且 $\hat r_t\approx \hat i_t-E_t\hat\pi_{t+1}$(Fisher 关系的一阶近似)。

Eq.N10a · 线性化欧拉(消费形式)
$$\hat c_t = E_t\hat c_{t+1} - \tfrac{1}{\sigma}\big(\hat i_t - E_t\hat\pi_{t+1}\big)$$

4.2 关键简化假设:消费 = 产出 = 需求

从消费方程走到 IS 曲线,需要两个模型简化假设,必须讲清楚:

  • 无资本、无投资:模型里没有 $I_t$,所有产出要么消费要么给政府。这是 Galí 教材的"最简 NK 模型"设定,目的是把货币政策传导链条压缩到最短。
  • 无政府支出 / 或把政府支出并入冲击:资源约束 $Y_t=C_t+G_t$。当 $G_t$ 为常数或被归入 $\hat r_t^n$ 后,有 $\hat c_t = \hat y_t$(对数线性化下)。
Eq.D2 · 资源约束与市场出清
$$Y_t = C_t + G_t,\qquad \text{对数线性化:}\quad \hat y_t = \hat c_t$$

最后一步用到 $G_t$ 稳态恒定($\hat g_t=0$)。在三方程教学版中,把政府支出波动归入自然利率冲击 $\hat r_t^n$。

在这两条假设下,把 $\hat c_t$ 直接换成 $\hat y_t$,就得到封闭经济的 IS 曲线雏形。但还需要做最后一步:把灵活价格均衡下的自然产出 $\hat y_t^n$ 减掉,定义产出缺口 $\hat y_t^{gap}\equiv \hat y_t - \hat y_t^n$。灵活价格下实际利率自然为 $\hat r_t^n$,代入欧拉并相减,消去趋势项,得到标准形式:

Eq.N10 · 前望 IS 曲线(产出缺口形式)
$$\hat y_t = E_t\hat y_{t+1} - \tfrac{1}{\sigma}\big(\hat i_t - E_t\hat\pi_{t+1} - \hat r_t^n\big)$$

4.3 假设与解读

背后假设:(i) 家庭无限期存活、完全理性、无借贷约束(Ricardian 等价);(ii) 没有资本积累,投资不出现;(iii) 劳动市场完全竞争(工资灵活);(iv) 所有变量都在零通胀稳态附近做对数线性化,因此 $\hat y_t$ 是"缺口"而非水平。

经济学解读:这条曲线说的是"实际利率差"如何驱动需求。如果央行把名义利率 $\hat i_t$ 调高,而通胀预期 $E_t\hat\pi_{t+1}$ 短期不变,那么实际利率 $\hat i_t-E_t\hat\pi_{t+1}$ 就上升,家庭推迟消费,当期产出缺口 $\hat y_t$ 下降。系数 $1/\sigma$ 是消费跨期替代的敏感程度:$\sigma$ 越小(越愿意替代),实际利率变动对当期需求的影响越大。自然利率 $\hat r_t^n$ 是"经济自身在灵活价格下需要的实际利率"——它外生于货币政策,吸收了技术、偏好、政府支出等真实冲击。

05 NKPC:Calvo 定价的前瞻型菲利普斯曲线

5.1 Calvo 定价问题与 FOC(完整推导)

每期能调价的那部分厂商(比例 $1-\theta$)选择最优名义价格 $P_t^\ast$,最大化未来期望实际利润的现值:

Calvo 厂商优化问题
$$\max_{P_t^\ast}\ E_t\sum_{k=0}^{\infty}(\beta\theta)^k\ \frac{\Lambda_{t+k}}{\Lambda_t}\ \left[\frac{P_t^\ast}{P_{t+k}} - MC_{t+k}^{nom}\right]Y_{t+k}(i)$$

变量:$P_t^\ast$ 当期新设定的最优价格;$MC^{nom}$ 名义边际成本;$\Lambda_{t+k}/\Lambda_t$ 家庭随机贴现因子;$(\beta\theta)^k$ 同时贴现"活到 $k$ 期仍未调价"的概率。约束:需求 $Y_{t+k}(i)=(P_t^\ast/P_{t+k})^{-\varepsilon}Y_{t+k}$。

把需求约束代入目标函数:利润 $\propto (P_t^\ast)^{1-\varepsilon}P_{t+k}^{\varepsilon-1}Y_{t+k} - MC_{t+k}^{nom}(P_t^\ast)^{-\varepsilon}P_{t+k}^{\varepsilon}Y_{t+k}$。对 $P_t^\ast$ 求偏导:

$$\frac{\partial \pi}{\partial P_t^\ast} = E_t\sum_{k=0}^{\infty}(\beta\theta)^k\frac{\Lambda_{t+k}}{\Lambda_t}\left[(1-\varepsilon)(P_t^\ast)^{-\varepsilon}P_{t+k}^{\varepsilon-1}Y_{t+k} + \varepsilon\, MC_{t+k}^{nom}(P_t^\ast)^{-\varepsilon-1}P_{t+k}^{\varepsilon}Y_{t+k}\right]=0$$

两边除以 $(P_t^\ast)^{-\varepsilon-1}$ 并整理成"目标加成"形式(实际边际成本 $mc_{t+k}\equiv MC_{t+k}^{nom}/P_{t+k}$):

Eq.N7 · Calvo 最优定价 FOC(加成形式)
$$\frac{P_t^\ast}{P_t} = \frac{\varepsilon}{\varepsilon-1}\ \frac{E_t\sum_{k=0}^{\infty}(\beta\theta)^k\frac{\Lambda_{t+k}}{\Lambda_t}mc_{t+k}\,Y_{t+k}(i)\,P_{t+k}^{\varepsilon-1}}{E_t\sum_{k=0}^{\infty}(\beta\theta)^k\frac{\Lambda_{t+k}}{\Lambda_t}Y_{t+k}(i)\,P_{t+k}^{\varepsilon-1}}$$

在零通胀稳态 $\bar\pi=0$、$\Lambda_{t+k}/\Lambda_t=1$、$P_{t+k}=P_t$ 处对数线性化。记 $\hat p_t^\ast\equiv\ln(P_t^\ast/P_t)$、$\widehat{mc}_t\equiv\ln(mc_t/mc)$,$\frac{\varepsilon}{\varepsilon-1}$ 是常数加成在对数偏离中消去,得到:

Eq.N8 · 最优新价格的对数线性化(前瞻求和)
$$\hat p_t^\ast \equiv \ln\frac{P_t^\ast}{P_t} = (1-\beta\theta)\,E_t\sum_{k=0}^{\infty}(\beta\theta)^k\,\widehat{mc}_{t+k}$$

等价递归形式:$\hat p_t^\ast = (1-\beta\theta)\widehat{mc}_t + \beta\theta E_t\hat p_{t+1}^\ast$(无穷求和的向前递推)。

直觉:今天能调价的厂商,知道自己的价格可能在未来很长时间都不能改,所以它一步把当前和未来预期的边际成本全部涨进去——这就是 NKPC 前望性的来源。

5.2 价格指数、边际成本桥与 NKPC(完整步骤)

第 1 步:写出 Calvo 价格指数。每期 $(1-\theta)$ 比例厂商设新价 $P_t^\ast$,$\theta$ 比例厂商维持上期价,由 Dixit–Stiglitz 价格加总:

Eq.N9 · Dixit–Stiglitz 价格指数(Calvo 加总)
$$P_t^{1-\varepsilon} = (1-\theta)(P_t^\ast)^{1-\varepsilon} + \theta P_{t-1}^{1-\varepsilon}$$

第 2 步:对 Eq.N9 做对数线性化。稳态处 $P=P^\ast=P_{t-1}$,两边减稳态:

$$(1-\varepsilon)(1)\hat p_t = (1-\theta)(1-\varepsilon)(1)\hat p_t^\ast + \theta(1-\varepsilon)(1)\hat p_{t-1}$$

两边除以 $(1-\varepsilon)$ 并整理。定义通胀 $\hat\pi_t\equiv\ln(P_t/P_{t-1})$,注意 $\hat p_t=0$(价格水平归一为基准),得:

Eq.N9' · 价格指数的线性化
$$0 = (1-\theta)\hat p_t^\ast + \theta\hat p_{t-1}\quad\Longrightarrow\quad \hat\pi_t = \frac{1-\theta}{\theta}\,\hat p_t^\ast$$

第 3 步:把 Eq.N8 的递归形式代入 Eq.N9' 并做向前差分。由 Eq.N8:$\hat p_t^\ast = (1-\beta\theta)\widehat{mc}_t + \beta\theta E_t\hat p_{t+1}^\ast$。两边乘 $(1-\theta)/\theta$:

$$\frac{1-\theta}{\theta}\hat p_t^\ast = \frac{(1-\theta)(1-\beta\theta)}{\theta}\widehat{mc}_t + \beta\theta\cdot\frac{1-\theta}{\theta}E_t\hat p_{t+1}^\ast$$

用 Eq.N9' 替换 $\frac{1-\theta}{\theta}\hat p_t^\ast=\hat\pi_t$ 与 $\frac{1-\theta}{\theta}E_t\hat p_{t+1}^\ast=E_t\hat\pi_{t+1}$:

Eq.N11a · NKPC(边际成本形式)
$$\hat\pi_t = \beta E_t\hat\pi_{t+1} + \frac{(1-\theta)(1-\beta\theta)}{\theta}\,\widehat{mc}_t$$

第 4 步:把边际成本与产出缺口联系起来(边际成本桥)。在劳动市场出清、生产函数 $Y_t=N_t$(线性)下,实际边际成本 $mc_t=W_t/(P_t\cdot MPL)=w_t$(因为 $MPL=1$)。由家庭劳动供给 FOC(Eq.N4')$w_t=N_t^\varphi C_t^\sigma$。市场出清 $C_t=Y_t$、$N_t=Y_t$,故 $mc_t=Y_t^{\varphi+\sigma}$。对数线性化:

Eq.D3 · 边际成本–产出缺口桥
$$\widehat{mc}_t = (\sigma+\varphi)\hat y_t$$

更一般的情形(垄断竞争稳态 markup)下要除以 $1+\varepsilon\varphi$,见 Galí 第 3 章。

第 5 步:代入得标准 NKPC。

Eq.N11 · 新凯恩斯菲利普斯曲线(前瞻型)
$$\hat\pi_t = \beta E_t\hat\pi_{t+1} + \kappa\,\hat y_t,\qquad \kappa \equiv \frac{(1-\theta)(1-\beta\theta)}{\theta}\cdot\frac{\sigma+\varphi}{1+\varepsilon\varphi}$$

5.3 假设与解读

背后假设:(i) Calvo 随机调价机制——每期 $(1-\theta)$ 比例厂商可最优调价,其余维持原价;(ii) 所有厂商对称、技术相同;(iii) 对数线性化于零通胀稳态(若稳态通胀非零,需用非线性 NKPC 或趋势通胀版本);(iv) 价格指数为 Dixit-Stiglitz 加总;(v) 劳动市场完全竞争、工资灵活。

参数 $\theta$ 的经济学含义:它是每期不能调价的概率。$\theta$ 越大,价格粘性越强,$\kappa$ 越小(通胀对产出越不敏感)。$\theta=0$ 回到完全灵活价格,$\kappa\to\infty$,通胀可以瞬间跳到任何水平,货币政策无效;$\theta=1$ 则完全价格刚性,$\kappa=0$,货币政策可以毫无代价地影响产出。$\theta=0.75$ 是文献中的中位数。

经济学解读:$\kappa\hat y_t$ 是"成本推动"项:正产出缺口 ⇒ 劳动需求上升 ⇒ 工资与边际成本上升 ⇒ 能调价的那 25% 厂商涨价 ⇒ 当期通胀上升。$\beta E_t\hat\pi_{t+1}$ 是"预期"项:今天能调价的厂商知道未来通胀会高,会一步把未来涨进去,因此当前通胀立即对未来通胀预期做出反应。注意标准 NKPC 里没有 $\hat\pi_{t-1}$ 项——通胀是纯前望的,这也是它被批评"缺少通胀惯性"的地方(CEE 2005 加入价格指数化后才有 $\gamma_p\hat\pi_{t-1}$)。

06 Taylor 规则与自然利率

6.1 Taylor 规则

央行按 Taylor (1993) 规则设定名义利率:

Eq.N12 · Taylor 规则(含货币政策冲击)
$$\hat i_t = \phi_\pi \hat\pi_t + \phi_y \hat y_t + \varepsilon_t^m$$

参数:$\phi_\pi>0$ 对通胀的反应;$\phi_y\ge 0$ 对产出缺口的反应。冲击:$\varepsilon_t^m$ 货币政策意外。

背后假设:央行承诺按此规则行事(不再自由裁量),规则是可观察、可承诺、可预期的。$\phi_\pi$ 是对通胀偏离目标的反应系数,$\phi_y$ 是对产出缺口的反应系数。$\varepsilon_t^m$ 是货币政策冲击——它捕捉了规则未能解释的利率变动,可解释为央行的"意外"宽松或紧缩。Taylor 原始值 $\phi_\pi=1.5,\ \phi_y=0.5$(年化口径),季度模型里 $\phi_y=0.5/4=0.125$。

6.2 自然利率与技术冲击的关系

自然利率 $\hat r_t^n$ 不是外生凭空出现的,它由灵活价格均衡下的欧拉方程决定。在只有技术冲击 $Z_t$ 的最简 RBC 骨架里,产出 $Y_t=Z_t N_t$,灵活价格下家庭劳动供给与消费的一阶条件给出自然产出 $\hat y_t^n$。把灵活价格下的欧拉方程(Eq.N10a)用于 $C_t=Y_t^n$:

Eq.D4 · 自然利率的决定(灵活价格欧拉)
$$\hat y_t^n = E_t\hat y_{t+1}^n - \tfrac{1}{\sigma}\hat r_t^n\quad\Longrightarrow\quad \hat r_t^n = \sigma\big(E_t\hat y_{t+1}^n - \hat y_t^n\big) = \sigma E_t\Delta\hat y_{t+1}^n$$

其中 $\Delta \hat y_{t+1}^n \equiv E_t\hat y_{t+1}^n - \hat y_t^n$ 是自然产出的预期增长率。直觉:当预期未来技术进步快、自然产出增速高时,家庭想提前消费,必须用更高的实际利率来"劝"他们储蓄,于是自然利率上升。反过来,技术停滞或衰退预期下,自然利率下降——这就是 secular stagnation 讨论的理论起点。在三方程模型里,$\hat r_t^n$ 通常被建模为外生 AR(1):

Eq.N13 · 自然利率 AR(1) 过程
$$\hat r_t^n = \rho_r \hat r_{t-1}^n + \varepsilon_t^r, \qquad \varepsilon_t^r\sim\mathcal N(0,\sigma_r^2)$$
Eq.N14 · 货币政策冲击 AR(1) 过程
$$\hat m_t = \rho_m \hat m_{t-1} + \varepsilon_t^m, \qquad \varepsilon_t^m\sim\mathcal N(0,\sigma_m^2)$$

这对应 Dynare .mod 里的 mshock 变量。

为什么需要"自然利率"

$\hat r_t^n$ 是 IS 曲线里唯一的需求侧外生驱动。它吸收了技术冲击、政府支出、偏好冲击等一切"在价格灵活时本该动的实际利率"。央行若不调整名义利率跟随 $\hat r_t^n$,实际利率就会错位,产出缺口与通胀就会偏离零。

07 稳态:零通胀零缺口均衡

三方程全部是围绕稳态的对数偏离,因此稳态本身极其简单。设所有外生冲击为零、预期一致,则:

Eq.SS1 · IS 曲线稳态(零产出缺口)
$$0 = 0 - \tfrac{1}{\sigma}(\bar i - \bar\pi - \bar r^n)\quad\Longrightarrow\quad \bar i - \bar\pi = \bar r^n$$
Eq.SS2 · NKPC 稳态(零通胀)
$$\bar\pi = \beta\bar\pi + \kappa\cdot 0\quad\Longrightarrow\quad \bar\pi(1-\beta)=0$$

因为 $\beta\in(0,1)$,故 $\bar\pi=0$。这就是为什么教学版 NK 模型必须把稳态通胀设为零。

Eq.SS3 · Taylor 规则稳态(零冲击)
$$\bar i = \phi_\pi\bar\pi + \phi_y\cdot 0 + 0\quad\Longrightarrow\quad \bar i = 0$$

结合 Eq.SS1 与 $\bar\pi=0$,得 $\bar r^n=0$。

含义:在长期均衡中,产出等于自然产出(缺口为零)、通胀等于目标(这里设为零)、名义利率等于自然利率($\bar i = \bar r = 1/\beta - 1$,季度约 1%)。这正是为什么在 Dynare 里 initval 把所有变量初始化为 0 就够了——对数线性模型的稳态原点就是所有缺口为零。

为什么稳态通胀设为零?

NKPC 的推导假设零通胀稳态。若稳态通胀为 $\bar\pi>0$,Calvo 厂商在不同通胀率下的相对价格扭曲会改变一阶条件,需要用"趋势通胀"版本(Coibion-Gorodnichenko 2011)。教学模型一律取 $\bar\pi=0$,这也是 Galí 教材的标准做法。

08 参数校准

下面按季度频率校准全部深参数与政策参数。这一节是 Dynare 代码的"设计依据"。

参数校准值依据
$\beta$0.99季度贴现,对应年实际利率约 $4\%$($\bar r = 1/\beta - 1 \approx 1\%$/季度)
$\sigma$1.0log 消费效用,风险厌恶中性
$\varphi$1.0Frisch 劳动供给弹性 = 1,中性偏好
$\varepsilon$6.0Dixit-Stiglitz 替代弹性,稳态 markup $\varepsilon/(\varepsilon-1)=1.2$(20% 加成)
$\theta$0.75每期 25% 厂商调价,平均一年调一次(与 Bils-Klenow 微观证据一致)
$\phi_\pi$1.5Taylor 原始值,满足 Taylor 原理 $\phi_\pi>1$
$\phi_y$0.125= 0.5/4,Taylor 年度系数季度化
$\rho_r$0.9自然利率冲击高度持续(文献典型 0.8–0.9)
$\rho_m$0.5货币政策冲击中等持续
$\sigma(\varepsilon^r)$$0.01$(1%)自然利率/需求冲击标准差
$\sigma(\varepsilon^m)$$0.0025$(0.25%)货币政策冲击标准差(季度利率单位)

把前五个深参数代入 $\kappa$ 的定义:

$$\kappa = \frac{(1-0.75)(1-0.99\times0.75)}{0.75}\cdot\frac{1+1}{1+6\times1} \approx 0.0858\times 0.2857 \approx 0.0245$$

这个 $\kappa\approx 0.025$ 是美国数据中 NKPC 斜率的合理量级。注意早期草稿里常写 $\kappa=0.1$,那是把 $\theta$ 取小(价格更灵活)或忽略了 CES 分母 $(1+\varepsilon\varphi)$ 的结果——本页坚持由深参数推出,便于在 Dynare 里直接计算。

09 Taylor 原理与 Blanchard-Kahn 条件

三方程联立后是一个前瞻理性预期方程组。把 IS、NKPC、Taylor 写成矩阵形式 $\mathbb{A} E_t\mathbf{x}_{t+1} = \mathbb{B}\mathbf{x}_t + \mathbf{u}_t$,其解是否唯一、是否收敛,取决于政策系数是否满足 Blanchard-Kahn 条件:前瞻变量的个数必须等于单位圆外特征根的个数。

9.1 确定性(Determinacy)

当政策反应足够强,特别是满足 Taylor 原理(Taylor Principle)

Taylor 原理
$$\phi_\pi > 1 \qquad\Longleftrightarrow\qquad \text{实际利率 } \hat i_t - E_t\hat\pi_{t+1} \text{ 随通胀上升而上升}$$

此时系统有唯一的、平稳的理性预期解,即确定性。直觉:通胀上升 1 个百分点,央行把名义利率上调超过 1 个百分点,实际利率上升,压制总需求与通胀——经济形成稳定的负反馈。

9.2 不确定性(Indeterminacy)与太阳黑子

若 $\phi_\pi < 1$(央行只是名义加息、实际利率反而随通胀下降),系统出现多重平稳解,即不确定性。此时即使没有基本面冲击,太阳黑子(sunspot)型预期自我实现也能驱动经济波动——这正是上世纪 70 年代高通胀的一种理论解释:央行反应太弱,失去名义锚。

9.3 在 Dynare 中验证

把 $\phi_\pi=1.5$ 跑一遍,check; 会报告:前瞻变量 2 个($\hat\pi_t,\hat y_t$),单位圆外特征根 2 个,Blanchard-Kahn 条件满足。把 $\phi_\pi$ 改成 0.5 再跑,Dynare 直接报错:

Dynare 运行输出(phi_pi=0.5 时)
??? Blanchard Kahn conditions are not satisfied: indeterminacy
    Impossible to find a stable solution.

这就是 Taylor 原理 $\phi_\pi>1$ 在代码里的直接体现——亲手改一次,印象最深。

Taylor 原理的政策含义

央行必须让名义利率超过通胀上升幅度地调升($\phi_\pi>1$),才能让实际利率顺周期收紧、压制通胀。Taylor 原始建议 $\phi_\pi=1.5,\ \phi_y=0.125$,正是典型的确定性区间。

10 Dynare .mod 逐行撰写

下面把三方程直接写成对数线性形式,存为 nk_three_equation.mod。我们按 Dynare 的执行顺序逐块讲解:声明 → 模型 → 稳态 → 冲击 → 求解。

10.1 第一步:var / varexo / parameters 声明

Dynare 在求解前必须知道谁是内生变量、谁是外生冲击、谁是参数。var 列出模型在 model; 块里会出现的所有内生变量;varexo 列出 shocks; 块要赋值的外生 innovation;parameters 声明所有待赋值的深参数与政策参数。

10.2 第二步:model 块逐行对照

model;end; 之间就是模型的方程系统。Dynare 用 x(+1) 表示 $E_t x_{t+1}$、x(-1) 表示 $x_{t-1}$。

10.3 第三步:initval 与 steady

由于所有变量都是对数偏离,稳态原点就是全 0。initval; 显式给出一个初始猜测(这里就是全 0),steady; 让 Dynare 求解非线性稳态;对线性模型它会直接返回 0。check; 紧接着打印 Blanchard-Kahn 诊断。

10.4 完整 .mod 代码

Dynare / nk_three_equation.mod
// ============================================================
// nk_three_equation.mod  ——  新凯恩斯三方程模型(完整 .mod)
// 运行:dynare nk_three_equation.mod
// 模型:IS曲线 + NKPC + Taylor规则(满足 Taylor 原理 phi_pi=1.5)
// ============================================================

// ---------- 第 1 块:内生变量声明 ----------
// 所有变量均为偏离稳态的对数/百分点(季度频率)
var  y        // 产出缺口  y_t = Y_t / Y_t^n 的对数偏离
     pi       // 通胀缺口  pi_t (零通胀稳态附近的百分点偏离)
     i        // 名义利率偏离(季度口径,非年化)
     rn       // 自然利率  r_t^n(灵活价格下的实际利率)
     mshock;  // Taylor 规则中的货币政策冲击项(AR(1))

// ---------- 第 2 块:外生冲击声明 ----------
varexo eps_m    // 货币政策创新:进入 mshock 的白噪声
       eps_rn;  // 自然利率创新:进入 rn 的白噪声

// ---------- 第 3 块:参数声明 ----------
parameters beta sigma phi varphi epsilon theta ...
           kappa phi_pi phi_y rho_rn rho_m;

// ---------- 第 4 块:深参数校准(与 §8 一致) ----------
beta    = 0.99;   // 季度贴现因子,对应年实际利率约 4%
sigma   = 1.0;    // 相对风险厌恶 = 1(log 消费效用)
varphi  = 1.0;    // Frisch 劳动供给弹性的倒数
epsilon = 6.0;    // CES 替代弹性,稳态 markup = epsilon/(epsilon-1) = 1.2
theta   = 0.75;   // Calvo 每期不能调价的厂商比例(季度调价概率 0.25)

// 由深参数推出 NKPC 斜率(在 .mod 里直接算,避免手抄错)
kappa   = (1-theta)*(1-beta*theta)/theta * (sigma+varphi)/(1+epsilon*varphi);

// ---------- 第 5 块:政策参数与冲击持续性 ----------
phi_pi  = 1.5;    // Taylor 规则对通胀的反应(>1,满足 Taylor 原理)
phi_y   = 0.125;  // 对产出缺口的反应(=0.5/4,年度系数季度化)
rho_rn  = 0.9;    // 自然利率冲击 AR(1) 持续性
rho_m   = 0.5;    // 货币政策冲击 AR(1) 持续性

// ---------- 第 6 块:model 块(三方程 + 两个外生过程) ----------
model;
// (1) 前望 IS 曲线
//     y_t = E_t y_{t+1} - (1/sigma)*(i_t - E_t pi_{t+1} - rn_t)
//     直觉:实际利率上升 -> 当期产出缺口下降
y = y(+1) - (1/sigma)*( i - pi(+1) - rn );

// (2) 新凯恩斯菲利普斯曲线 NKPC
//     pi_t = beta*E_t pi_{t+1} + kappa*y_t
//     直觉:正产出缺口 -> 边际成本上升 -> 当期通胀上升
pi = beta*pi(+1) + kappa*y;

// (3) Taylor 规则(含货币政策冲击项 mshock)
//     i_t = phi_pi*pi_t + phi_y*y_t + mshock_t
i = phi_pi*pi + phi_y*y + mshock;

// (4) 自然利率外生 AR(1) 过程
//     rn_t = rho_rn * rn_{t-1} + eps_rn_t
rn = rho_rn*rn(-1) + eps_rn;

// (5) 货币政策冲击项服从 AR(1)
//     mshock_t = rho_m * mshock_{t-1} + eps_m_t
mshock = rho_m*mshock(-1) + eps_m;
end;

// ---------- 第 7 块:稳态初始值(所有对数偏离 = 0) ----------
initval;
y       = 0;
pi      = 0;
i       = 0;
rn      = 0;
mshock  = 0;
end;

// 求解稳态(线性模型下就是原点),并打印 Blanchard-Kahn 诊断
steady;
check;

// ---------- 第 8 块:外新冲击分布 ----------
shocks;
var eps_m   = (0.0025)^2;   // 货币政策冲击标准差约 0.25%(季度利率单位)
var eps_rn  = (0.01)^2;     // 自然利率冲击标准差约 1%
end;

// ---------- 第 9 块:一阶扰动求解,画 40 期 IRF ----------
// order=1:一阶线性近似;irf=40:画 40 个季度的脉冲响应
stoch_simul(order=1, irf=40) y pi i rn mshock;

10.5 运行结果怎么读

Dynare 跑完后会在工作目录生成 nk_three_equation_results 文件夹,里面有:

  • .mat 工作空间:包含政策函数 oo_.dr.ghx、状态空间表示、二阶矩。
  • *.eps / *.pdf:所有变量对每个冲击的 IRF 图。
  • 命令窗口打印:稳态值、特征根、Blanchard-Kahn 诊断、理论矩(标准差、自相关、相关系数)。
自检:把 $\phi_\pi$ 改成 0.5 会怎样

phi_pi = 0.5 再跑一次,Dynare 会在 check; 处报 Blanchard Kahn conditions are not satisfied: indeterminacy。这就是 Taylor 原理 $\phi_\pi>1$ 在代码里的直接体现。

11 货币政策冲击 IRF 解读

对一个紧缩性货币政策冲击 $\varepsilon_t^m>0$(央行意外加息 1 个标准差),按三方程的预测,IRF 应如下演化:

同期(第 0 季度):名义利率跳升
$\hat i_t$ 立即上升(Taylor 规则里 $\varepsilon_t^m$ 直接进)。因为通胀粘性,实际利率 $\hat i_t - E_t\hat\pi_{t+1}$ 也上升。这是货币政策传导的"发令枪"。
产出缺口下降,呈驼峰形
由 IS 曲线,实际利率上升 ⇒ 当期 $\hat y_t$ 下降(需求被压缩)。注意 IRF 常呈 hump-shaped(驼峰形):因为 $E_t\hat y_{t+1}$ 也在动,最大产出损失往往出现在冲击后 4~6 个季度,而非冲击当期。
通胀逐步回落,滞后于产出
负产出缺口 ⇒ 边际成本下降 ⇒ 由 NKPC,$\hat\pi_t$ 下降。但因为 NKPC 前望,通胀反应相对平缓、滞后于产出,呈现"通胀缓慢下降"的形态。
自然利率不变
$\hat r_t^n$ 是实际侧变量(技术/偏好决定),货币政策冲击不影响它。这是 NK 模型"货币短期非中性、长期中性"的体现——冲击消散后,所有变量回到原点。
理论 vs. 数据

标准 NKPC 预测通胀对货币政策冲击反应过快、过弹性,与 SVAR 里"通胀缓慢下降"的事实不符。这正是后来 CEE (2005) / SW (2007) 加入价格指数化(indexation)与工资粘性、把 $\hat\pi_{t-1}$ 塞进 NKPC 的动机——见下一页中尺度模型。

12 贝叶斯估计:先验、数据、观测方程与 MCMC

第 8 节校准表给的是"教科书中位值",写论文必须用数据估计。三方程 NK 模型是贝叶斯 DSGE 的最小可用案例:Galí 教材只校准,但 Smets-Wouters 传统把它做成了完整的估计流水线。本节把数据、先验、观测方程、算法四件事一次写全。

12.1 数据来源:美国 FRED 序列

三方程模型只需要三个可观测序列——产出缺口(或产出增长)、通胀、名义利率。全部来自 FRED(fred.stlouisfed.org),样本惯例 1984Q1–2019Q4(大缓和时代起,避开沃尔克紧缩初期的高通胀)。

观测变量FRED 代码名称 / 处理
产出 / 产出缺口GDPC1实际 GDP(十亿链式 2017 美元,季度 SAAR)。观测方程用一阶对数差分 $\Delta\ln Y_t$(对应趋势增长),或 HP 滤波后得产出缺口 $\hat y_t$
通胀GDPDEF(或 PCEPI / PCECGDP 平减指数。取 $\pi_t=100[4\ln(P_t/P_{t-1})]$(季度年化百分比);核心通胀用 PCEPILFE
名义利率FEDFUNDS联邦基金有效利率(月频,%年化)。季度平均后除以 4 转成季度口径,再减去长期均值得 $\hat i_t$
(校验用)UNRATE / PRS85006023失业率 / 总工时,用于构造 Okun 式产出缺口,稳健性检验
为什么用一阶差分而不是 HP 滤波

DSGE 状态空间模型要求数据是平稳的。对 $\ln Y_t$ 取差分后,观测方程写成 $\Delta\ln Y_t = \bar g + \hat y_t - \hat y_{t-1}$,其中 $\bar g$ 是待估的季度趋势增长率;通胀与利率则直接去均值。HP 滤波会让模型对端点敏感、且把模型不该解释的低频波动塞进观测方程——Smets-Wouters 及 FRBNY DSGE 都用差分。

12.2 中国数据适配

做中国 NK 模型时,FRED 不可用,数据源换成:国家统计局(季度 GDP、CPI、GDP 平减指数)、中国人民银行(7 天逆回购利率 / 银行间 7 天回购质押利率 DR007 或 7 天加权平均质押回购利率 R007,作为政策利率代理)、Wind / CSMAR / CEIC。中国 Taylor 规则估计要注意:① 2019 年前央行主政策工具是数量型(M2 增速、存款准备金率),纯利率规则拟合差,文献常加入货币供应量项(刘斌 2008);② 利率市场化(2015 存款利率上限放开)前后结构有断裂,建议分样本估计;③ 产出缺口用 HP 滤波或生产函数法构造,学界尚无共识。

12.3 观测方程(measurement equations)

把模型变量与数据对应起来。三方程模型的 Dynare 观测方程(写在 estimated_params 块之后、用 varobs; 声明)如下:

观测方程(季度,百分比口径)
$$\pi_t^{data} = \pi^\ast + 100\cdot\pi_t$$ $$i_t^{data} = \pi^\ast + 100\cdot(r^\ast + i_t)$$ $$\Delta\ln Y_t^{data} = 100\cdot g_y + (y_t - y_{t-1})$$

其中 $\pi^\ast$ 是稳态通胀(待估,先验围绕 0.5%/季度 ≈ 2% 年化),$r^\ast$ 是稳态实际利率,$g_y$ 是季度趋势增长。注意 $\pi^\ast$ 在三方程教学模型里设为 0,但估计时必须放进来——否则观测通胀的均值会被错误归因到冲击上。

12.4 先验表

固定弱识别参数,只估政策与行为参数。下表是 Smets-Wouters (2007) / 刘斌 (2008) 的标准先验:

参数分布先验均值先验标准差经济含义 / 约束理由
$\phi_\pi$Normal1.500.25Taylor 原理要求 >1
$\phi_y$Normal0.1250.05季度化 Taylor 系数
$\theta$Beta0.750.10价格粘性概率,约束 (0,1);Bils-Klenow 微观证据
$\sigma$Normal1.000.25跨期替代弹性倒数
$\varphi$Gamma1.000.50Frisch 劳动弹性倒数
$\rho_r$Beta0.900.05自然利率冲击持续性
$\rho_m$Beta0.500.20货币政策冲击持续性
$100\sigma_r$Inv-gamma(1)1.00Inf自然利率冲击标准差
$100\sigma_m$Inv-gamma(1)0.25Inf货币政策冲击标准差
$\pi^\ast$Gamma0.500.10季度稳态通胀(≈年化 2%)
$100g_y$Normal0.400.10季度趋势产出增长
先验不是拍脑袋

① Beta 分布专门用于落在 (0,1) 的参数($\theta,\rho$);② Inv-gamma 用于标准差;③ Normal 用于无界参数;④ 先验均值取文献中位值,先验标准差取"允许数据偏离先验约一个标准差"。后验与先验几乎重合 ⇒ 数据不识别该参数,这是估计诊断的核心信号。

12.5 算法:卡尔曼滤波 + Metropolis-Hastings MCMC

第一步:参数 → 状态空间
给定一组候选参数 $\theta$,Dynare 用一阶扰动法把三方程写成 $X_t=A(\theta)X_{t-1}+B(\theta)\varepsilon_t$,观测方程 $Y_t^{obs}=H(\theta)X_t$。
第二步:卡尔曼滤波算似然 $p(Y|\theta)$
从初始状态 $X_0$ 开始,逐期做"预测—更新":先预测 $E[X_t|\mathcal I_{t-1}]$ 与协方差,再用当期观测 $Y_t^{obs}$ 的预测误差更新。对数似然 $\ell(\theta)=\sum_t\ln p(Y_t|Y^{t-1},\theta)$ 由预测误差递推得到。
第三步:后验核 = 先验 × 似然
$p(\theta|Y)\propto p(\theta)\,p(Y|\theta)$。用模式最大化(mode_compute=6,Newton-style优化)找后验众数 $\hat\theta$。
第四步:MCMC 抽样
以后验众数为起点,跑 2 条 Metropolis-Hastings 链,每条 20–50 万步。提议分布协方差按 mh_jscale=0.3–0.4 校准,使接受率约 25%~35%。前 50% burn-in,后 50% 保留为后验样本。
第五步:收敛诊断
看 Brooks-Gelman-Rubin 统计量(应 <1.1)、有效样本量 ESS(>100)、后验轨迹图是否平稳。不收敛就延长链或检查观测方程。

12.6 Dynare 估计命令片段

Dynare / 估计块(追加在 .mod 末尾)
// === 观测变量声明(与数据列对应) ===
varobs pi i y;

// === 待估参数与先验(estimated_params 块) ===
estimated_params;
phi_pi,  normal_pdf,   1.50, 0.25;
phi_y,   normal_pdf,   0.125,0.05;
theta,   beta_pdf,     0.75, 0.10;
sigma,   normal_pdf,   1.00, 0.25;
varphi,  gamma_pdf,    1.00, 0.50;
rho_rn,  beta_pdf,     0.90, 0.05;
rho_m,   beta_pdf,     0.50, 0.20;
stderr eps_rn, inv_gamma_pdf, 1.00, Inf;
stderr eps_m,  inv_gamma_pdf, 0.25, Inf;
// 稳态通胀与趋势增长(观测方程截距)
pie_star, gamma_pdf,   0.50, 0.10;
gy,      normal_pdf,   0.40, 0.10;
end;

// === 数据文件(三列:pi, i, 产出同比差分,季度) ===
// 数据文件 nk_data.m 或 .xlsx,列顺序与 varobs 一致
// 运行:dynare nk_estimate.mod
estimation(datafile=nk_data, xls_sheet=Sheet1, ...
           mode_compute=6, ...            % 用优化器找后验众数
           mh_replic=200000, ...          % 20万步 MCMC
           mh_nblocks=2, ...              % 2条链
           mh_jscale=0.35, ...            % 提议分布尺度
           first_obs=1, nobs=142, ...     % 1984Q1-2019Q4
           smoothed_state=2, ...
           y) pi i y;                     % 要画IRF的变量
常见报错排查

① "The log data density is too low":先验与数据冲突,检查观测方程截距($\pi^\ast,g_y$)。② MCMC 不收敛:接受率过高/过低,调 mh_jscale;或参数弱识别,固定几个参数别估。③ 后验方差爆炸:通常是某个参数先验误设(如把 Inv-gamma 写成 Normal)。

13 方差分解与估计结果解读

估计跑完后,Dynare 自动打印两张表:方差分解(每个变量的预测方差由各冲击贡献多少)与后验矩(后验均值、置信区间)。怎么读?

13.1 方差分解:谁在驱动通胀与产出

变量$\varepsilon^r$(需求/自然利率)$\varepsilon^m$(货币政策)解读
产出缺口 $\hat y_t$(短期)≈60%~70%≈30%~40%需求冲击主导,但货币政策非边际
通胀 $\hat\pi_t$(短期)≈80%~90%≈10%~20%通胀主要由需求/边际成本推动
名义利率 $\hat i_t$≈40%≈60%利率一半是规则内生反应、一半是意外冲击
长期(>40 期)$\varepsilon^r$ 占绝对主导$\varepsilon^m$ 衰减殆尽货币政策长期中性

这张表与 SVAR 文献(Christiano-Eichenbaum-Evans 1999)的结论一致:货币政策冲击只能解释一小部分产出与通胀波动,大部分是需求/供给面冲击被政策规则放大或吸收。这是 NK 模型对"货币政策到底有多重要"的定量回答。

13.2 后验结果怎么读

  • $\phi_\pi$ 后验均值应显著 >1(典型 1.5~1.8)。若后验挤到 1 附近或 <1,说明数据支持被动货币政策——这正是 Clarida-Galí-Gertler (2000) 对 1970 年代的著名诊断:前 Volcker 时代 $\phi_\pi<1$ 导致不确定性与通胀失控。
  • $\theta$ 后验均值约 0.7~0.85,与 Bils-Klenow 微观证据一致;若后验 >0.9,模型会"过粘",IRF 反应过慢。
  • $\kappa$ 由后验 $\theta$ 与 $\sigma,\varphi$ 算出,典型 0.02~0.05。若 $\kappa$ 后验 <0.01,说明数据认为价格极粘、货币政策极有效。
  • 后验置信区间是否覆盖先验:若 $100\sigma_m$ 的后验区间压在 0.1% 附近,说明数据认为货币政策冲击很小——央行主要按规则行事。

13.3 模型诊断清单

  • 确定性条件:后验均值处重跑 check;,仍须满足 Blanchard-Kahn;若后验抽样中 $\phi_\pi$ 偶尔 <1,报告时要注明"后验尾部概率"。
  • 理论矩 vs. 数据矩:Dynare 打印的模型预测通胀自相关应落在 0.5~0.8;若模型预测 <0.3,说明纯前望 NKPC 缺通胀惯性——这就是 CEE 加入价格指数化的动机。
  • 预测误差:卡尔曼滤波的 smoothed shock 序列应是白噪声(无自相关);若 $\varepsilon^m$ 有自相关,说明 Taylor 规则缺利率平滑项 $\rho_i$。
  • 边际似然:与 BVAR、RVAR 等基准模型比 log marginal data density(差 >10 即强证据)。

14 通胀目标制的直觉

把三方程联立起来,可以看到一个优美的政策结论:如果央行能完美地观察自然利率 $\hat r_t^n$ 并把名义利率一直调到 $\hat i_t = E_t\hat\pi_{t+1}^* + \hat r_t^n$(即"盯住自然利率 + 目标通胀预期"),那么产出缺口 $\hat y_t=0$、通胀 $\hat\pi_t=0$,经济永远处于灵活价格均衡——价格稳定与产出稳定可以同时实现,没有权衡。这就是 Blanchard-Gali (2007) 所说的"divine coincidence(神圣巧合)"。

现实中央行观察不到 $\hat r_t^n$,估计也有误差,所以只能用 Taylor 规则做近似。Taylor 规则 $\phi_\pi>1$ 的意义在于:只要对通胀反应足够强,即使不知道自然利率的精确值,系统也不会失锚。这就是现代通胀目标制(inflation targeting)的理论基石——新西兰、英国、加拿大、欧洲央行的政策框架,背后都是这条逻辑。

政策含义

在标准三方程世界里,央行不需要"相机抉择",只需坚持 $\phi_\pi>1$ 的简单规则就能带来最优结果。这解释了为什么央行沟通如此重视"预期管理"——因为 $E_t\hat\pi_{t+1}$ 本身就在 IS 与 NKPC 两条曲线里,锚住通胀预期就等于锚住了整条曲线

15 论文、常见错误与进阶资料

13.1 必读论文

English · 教材
Monetary Policy, Inflation, and the Business Cycle: An Introduction to the New Keynesian Framework
Galí J., Princeton University Press, 2nd ed. 2015
三方程模型的圣经。第 3 章推导 IS 曲线、第 4 章推导 NKPC、第 5 章讲 Taylor 规则与确定性,与本页结构一一对应。
English · 政策规则
Discretion versus Policy Rules in Practice
Taylor J.B., Carnegie-Rochester Conference Series, 1993
提出 Taylor 规则 $i_t = \pi_t + 0.5(\pi_t-2) + 0.5 y_t + 2$,并论证 $\phi_\pi>1$ 是稳定通胀的关键。
English · 微观定价
Staggered Prices in a Utility-Maximizing Framework
Calvo G.A., Journal of Monetary Economics, 1983
Calvo 定价的原始论文。证明了当每期只有 $(1-\theta)$ 比例厂商调价时,宏观通胀会表现出前望型菲利普斯曲线。
English · 估计范式
Comparing Shocks and Frictions in US and Euro Area Business Cycles
Smets F. & Wouters R., Journal of Applied Econometrics, 2007
中尺度 NK 贝叶斯估计的标杆。本页三方程是它的最小内核:先验表、观测方程、MCMC 设置都可在其附录找到。后续 SW 2007、Christiano-Motto-Rostagno (2014) 都沿用这套流水线。
English · 泰勒原理实证
Monetary Policy Rules and Macroeconomic Stability: Evidence and Some Theory
Clarida R., Galí J. & Gertler M., Quarterly Journal of Economics, 2000
用 FRED 数据估计联邦基金利率规则,发现前 Volcker 时代 $\phi_\pi<1$(不确定性)、后 Volcker 时代 $\phi_\pi>1$(确定性),为 Taylor 原理提供了跨国分时段的实证支持。
中文 · 中国 NK 估计
我国 DSGE 模型的开发及在货币政策分析中的应用
刘斌,《金融研究》2008 年第 10 期,第 3–21 页
国内用贝叶斯估计 NK-DSGE 的标杆。结合中国数据(国家统计局 GDP、央行货币供应量与利率)校准 $\theta,\phi_\pi$,讨论数量型 vs. 价格型货币政策规则。配套专著《动态随机一般均衡模型及其应用》(中国金融出版社,2010)。

13.2 常见错误(≥4 条)

错误 1:把 IS 写成 $\hat y_t = E_t\hat y_{t+1} - \tfrac{1}{\sigma}(\hat i_t - E_t\hat\pi_{t+1})$ 漏掉 $\hat r_t^n$

自然利率项不能省。省掉后 IS 曲线失去外生驱动,模型只剩货币政策冲击一个来源,无法讨论技术/偏好冲击。

错误 2:Taylor 规则写成年化系数却用季度数据

$\phi_y=0.5$ 是年度 Taylor 规则系数,季度模型里必须除以 4(取 0.125)。直接套 0.5 会让产出反应过强、IRF 失真。

错误 3:把 NKPC 写成对数偏离形式却在 .mod 里用水平值

所有变量都是偏离稳态的对数/百分点,稳态通胀通常设为 0。若混入水平通胀(如 2%),方程两边量纲不一致。

错误 4:$\phi_\pi<1$ 仍硬跑模型

此时 Dynare 报 indeterminacy,不是代码 bug,而是政策规则本身不满足 Taylor 原理。先回到第 9 节确认系数,再调试代码。

错误 5:把 $\theta$ 当成"调价频率"而非"不调价概率"

$\theta=0.75$ 意味着调价的比例是 75%,调价比例是 25%,平均调价周期 4 个季度。把 $\theta$ 直接当成"调价概率"会让价格粘性差 4 倍,$\kappa$ 严重错估。

错误 6:贝叶斯估计时观测方程截距不估,或频率口径不统一

两个最常见的估计翻车点:① 观测方程里的稳态通胀 $\pi^\ast$、趋势增长 $g_y$ 直接固定为 0,结果数据均值被错误塞给冲击方差,$100\sigma_m$ 虚大;② 利率用 FEDFUNDS 的年化值(约 5%)却没除以 4,观测方程与模型季度口径量纲不一致,似然直接爆炸。估计前先把所有数据统一到季度、百分比、去均值/去趋势三个口径。

13.3 进阶资料

  • Woodford M. (2003), Interest and Prices —— 新凯恩斯的理论大全。
  • Clarida, Galí & Gertler (1999), "The Science of Monetary Policy", JEL
  • Bils M. & Klenow P. (2004), "Some Evidence on the Importance of Sticky Prices", JPE
  • Dynare 官方 NK 示例:examples/NK_baseline.mod

15 方程总清单 Equation Summary

本表汇总 NK 三方程模型全部方程:家庭/厂商微观设定(N1–N6)、Calvo 定价与价格指数(N7–N9)、三大线性化核心(N10–N12)、外生冲击过程(N13–N14)、稳态方程(SS1–SS3)、辅助定义(D1–D4)。合计 N = 21 个方程

编号方程名称公式简写所在章节
A. 家庭与厂商微观设定(6 个)
Eq.N1家庭 CRRA 效用$\max E_0\sum\beta^t[C_t^{1-\sigma}/(1-\sigma)-N_t^{1+\varphi}/(1+\varphi)]$§2.1
Eq.N2家庭预算约束$P_tC_t+B_t=(1+i_{t-1})B_{t-1}+W_tN_t+\Pi_t$§2.1
Eq.N3FOC on $C_t$$\lambda_t P_t = C_t^{-\sigma}$§2.1
Eq.N4/N4'FOC on $N_t$$N_t^\varphi=C_t^{-\sigma}W_t$,即 $N_t^\varphi/C_t^{-\sigma}=W_t/P_t$§2.1
Eq.N5消费欧拉方程$C_t^{-\sigma}=\beta(1+i_t)E_t[(P_t/P_{t+1})C_{t+1}^{-\sigma}]$§2.1
Eq.N6Dixit–Stiglitz 最终品加总$Y_t=[\int Y_t(i)^{(\varepsilon-1)/\varepsilon}di]^{\varepsilon/(\varepsilon-1)}$§2.2
B. Calvo 定价与价格指数(3 个)
Eq.N7/N7'Calvo 最优定价 FOC$P_t^\ast/P_t = [\varepsilon/(\varepsilon-1)]\cdot$ 加权实际边际成本之和§5.1
Eq.N8最优新价格线性化$\hat p_t^\ast=(1-\beta\theta)E_t\sum(\beta\theta)^k\widehat{mc}_{t+k}$§5.1
Eq.N9/N9'Dixit–Stiglitz 价格指数及线性化$P_t^{1-\varepsilon}=(1-\theta)(P_t^\ast)^{1-\varepsilon}+\theta P_{t-1}^{1-\varepsilon}$;$\hat\pi_t=\frac{1-\theta}{\theta}\hat p_t^\ast$§5.2
C. 三大线性化核心(3 个)
Eq.N10前望 IS 曲线$\hat y_t=E_t\hat y_{t+1}-\frac{1}{\sigma}(\hat i_t-E_t\hat\pi_{t+1}-\hat r_t^n)$§4.2
Eq.N11NKPC$\hat\pi_t=\beta E_t\hat\pi_{t+1}+\kappa\hat y_t$§5.2
Eq.N12Taylor 规则$\hat i_t=\phi_\pi\hat\pi_t+\phi_y\hat y_t+\varepsilon_t^m$§6.1
D. 外生冲击过程(2 个)
Eq.N13自然利率 AR(1)$\hat r_t^n=\rho_r\hat r_{t-1}^n+\varepsilon_t^r$§6.2
Eq.N14货币政策冲击 AR(1)$\hat m_t=\rho_m\hat m_{t-1}+\varepsilon_t^m$§6.2
E. 稳态方程(3 个)
Eq.SS1IS 稳态$\bar i-\bar\pi=\bar r^n$§7
Eq.SS2NKPC 稳态$\bar\pi=0$§7
Eq.SS3Taylor 稳态$\bar i=0$(故 $\bar r^n=0$)§7
F. 辅助定义(4 个)
Eq.D1CES 需求曲线$Y_t(i)=(P_t(i)/P_t)^{-\varepsilon}Y_t$§2.2
Eq.D2资源约束 $Y=C+G$对数线性化 $\hat c_t=\hat y_t$§4.2
Eq.D3边际成本桥$\widehat{mc}_t=(\sigma+\varphi)\hat y_t$§5.2
Eq.D4自然利率决定$\hat r_t^n=\sigma E_t\Delta\hat y_{t+1}^n$§6.2
计数说明

微观设定 6 + Calvo/价格指数 3 + 三大核心 3 + 冲击过程 2 + 稳态 3 + 辅助定义 4 = 21 个独立方程。其中 Eq.N4/N4'、Eq.N7/N7'、Eq.N9/N9' 是同一 FOC/定义的两种写法(带乘子/消去乘子、水平/对数线性化),按一个独立方程计。