Munich Personal RePEc Archive
Trade costs, import penetration, and markups
Li, Yifan and Miao, Zhuang
McGill University
1 April 2018
Online at https://mpra.ub.uni-muenchen.de/85690/
MPRA Paper No. 85690, posted 04 Apr 2018 12:45 UTC
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❈♦♥❥❡❝t✉r❡ ✸✳ ❆ ❞❡❝r❡❛s❡ ✐♥ ✈❛r✐❛❜❧❡ tr❛❞❡ ❝♦sts ✐♥❝r❡❛s❡s t❤❡ ♠❛r❦✉♣ ♦❢ ❡①✐st✐♥❣ ✐♠♣♦rt❡rs✱ ❞✉❡ t♦✿
✶✮ ❈♦st✲❘❡❞✉❝t✐♦♥ ❊✛❡❝t❀ ✷✮ ❈♦♠♣❡t✐t✐♦♥ ❊✛❡❝t❀ ❲❤✐❧❡ ✐t ❞❡❝r❡❛s❡s t❤❡ ♠❛r❦✉♣ ♦❢ ♥♦♥✲✐♠♣♦rt❡rs ❞✉❡
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✾
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❣❡♥❡♦✉s ❣♦♦❞ ❝❤♦s❡♥ ❛s ♥✉♠❡r❛✐r❡✳ ❆❧❧ ❝♦♥s✉♠❡rs s❤❛r❡ t❤❡ s❛♠❡ q✉❛s✐✲❧✐♥❡❛r ✉t✐❧✐t② ❢✉♥❝t✐♦♥ ❣✐✈❡♥
❜②
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i∈Ω
qicdi−1 2γ
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ˆ
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❝♦♠♣❡t✐t✐♦♥ ✐♥t❡♥s✐t② ❛♠♦♥❣ ❞✐✛❡r❡♥t✐❛t❡❞ ✈❛r✐❡t✐❡s✳ ❚❤❡ ♣❛r❛♠❡t❡rγ ✐♥❞❡①❡s t❤❡ ❞❡❝r❡❛s✐♥❣ r❛t❡ ♦❢
t❤❡ ♠❛r❣✐♥❛❧ ✉t✐❧✐t② ❢♦r ❡❛❝❤ ✈❛r✐❡t②✳ ●✐✈❡♥ t❤❡ ♣r✐❝❡ ❢♦r ✈❛r✐❡t② i✱ ❝♦♥s✉♠❡rs ❞❡❝✐❞❡ t❤❡✐r q✉❛♥t✐t②
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γpi+ ηN ηN+γ
L
γP¯ ✭✷✮
✇❤❡r❡L❞❡♥♦t❡s t❤❡ ♣♦♣✉❧❛t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❡❝♦♥♦♠②✱N ♠❡❛s✉r❡s t❤❡ ♠❛ss ♦❢ ✈❛r✐❡t✐❡s ✐♥Ω✭✇❤✐❝❤ ✐s ❛❧s♦
t❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ❛❝t✐✈❡ ✜r♠s✮ ❛♥❞P¯ = N1 ´
i∈Ω∗pidi✐s t❤❡ ❛✈❡r❛❣❡ ♣r✐❝❡ ♦❢ ❛❧❧ ✈❛r✐❡t✐❡s ❡①✐st✐♥❣ ✐♥ t❤❡
♠❛r❦❡t✳ ❚❤❡ s❡tΩ∗✐s t❤❡ ❝♦❧❧❡❝t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✈❛r✐❡t✐❡s t❤❛t ❡①✐st ✐♥ t❤❡ ♠❛r❦❡t✳ ■♥ ❛♥♦t❤❡r ✇♦r❞s✱ t❤❡
✶✵
✈❛r✐❡t② ✇❤✐❝❤ ❜❡❧♦♥❣s t♦ t❤❡ s❡tΩ∗ ♠✉st s❛t✐s❢②
pi≤ 1
ηN+γ(γα+ηNP¯)≡pmax ✭✸✮
✶
✸✳✷ Pr♦❞✉❝❡rs
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❙✐♠✐❧❛r t♦ ❆♠✐t✐ ❡t ❛❧✳ ✭✷✵✶✹✮✱ ✇❡ ♠♦❞❡❧ t❤❡ ❝♦st str✉❝t✉r❡ ♦❢ t❤❡ ✜r♠ ❛♥❞ ✐ts ❝❤♦✐❝❡ t♦ ✐♠♣♦rt
✐♥t❡r♠❡❞✐❛t❡ ✐♥♣✉ts✳ ❈♦♥s✐❞❡r ✜r♠i✱ ✐♥❞❡①❡❞ ❜② ✐ts ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t② Ai✱ ✉s❡s ❧❛❜♦r Li ❛♥❞ ❛ ❝♦♠♣♦s✐t❡
✐♥t❡r♠❡❞✐❛t❡ ✐♥♣✉tXi t♦ ♣r♦❞✉❝❡ ♦✉t♣✉tYi ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦ t❤❡ ♣r♦❞✉❝t✐♦♥ ❢✉♥❝t✐♦♥✿
Yi=AiXiφLi1−φ ✭✹✮
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P1
0δj = 1.❊❛❝❤ ✐♥t❡r♠❡❞✐❛t❡ ❣♦♦❞Xijt❤❛t ❜❡✐♥❣ ✉s❡❞ ❜② ✜r♠i❝❛♥ ❜❡ ♣r♦❝✉r❡❞ ✇✐t❤✐♥ ❛♥❞✴♦r ❜❡②♦♥❞
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❝♦✉❧❞ ❜❡ ♣✉r❝❤❛s❡❞ ❞♦♠❡st✐❝❛❧❧② ♦r ✐♠♣♦rt❡❞ ❢r♦♠ t❤❡ ❢♦r❡✐❣♥ ♠❛r❦❡t✳ Di r❡♣r❡s❡♥ts t❤❡ q✉❛♥t✐t② ♦❢
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ξ 1+ξ
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●♦♣✐♥❛t❤ ❛♥❞ ◆❡✐♠❛♥ ✭✷✵✶✹✮❀ ❍❛❧♣❡r♥ ❡t ❛❧✳ ✭✷✵✶✺✮✮✳ ❋♦❧❧♦✇✐♥❣ t❤✐s s❡tt✐♥❣✱ ✇❡ ❝♦♠♣✉t❡ t❤❡ ✈❛r✐❛❜❧❡
❝♦st ✐♥❞❡① ❢♦r t❤❡ ✐♠♣♦rt❡rs ❛♥❞ ♥♦♥✲✐♠♣♦rt❡rs ❛s ❢♦❧❧♦✇✐♥❣s✳
Vi=
"
1 +τ
mPM f
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1 1+ξ#1+ξ
importer
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non−importer
✭✼✮
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▲❡tBi≡h 1 +a
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1−ξi 1
1−ξ ✱ ✇❤✐❝❤ r❡♣r❡s❡♥ts t❤❡ r❡❧❛t✐✈❡✲❝♦st✲❛❞❥✉st❡❞ q✉❛❧✐t②✲❡♥❤❛♥❝✐♥❣ ❢❛❝✲
t♦r ♦❢ ✐♠♣♦rt✐♥❣ t②♣❡✲❥ ✐♥t❡r♠❡❞✐❛t❡s✱ ❛♥❞D− ≡(1−φW )1−φ(φ1)φ✱ t❤❡ ♠❛r❣✐♥❛❧ ❝♦st ❢♦r ✜r♠i✐s ❝♦♠♣✉t❡❞
❛s✿
ci=ϕi( W
1−φ)1−φ(1
φ)φViφ=ϕiViφ
−
D
✇❤❡r❡W ♠❡❛s✉r❡s t❤❡ ❞♦♠❡st✐❝ ✇❛❣❡ r❛t❡✱ ❛♥❞ϕi ✐s ✐♥✈❡rs❡ ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t② ♦❢ ✜r♠i✱ ✇❤✐❝❤ ✐s ❛ss✉♠❡❞
t♦ ❢♦❧❧♦✇ ❛ P❛r❡t♦ ❞✐str✐❜✉t✐♦♥✱ ✐✳❡✳ ϕ∼
ϕ ϕ
k
✇✐t❤ s✉♣♣♦rt[0, ϕ]✳ ✷
✷❘❡❝❛❧❧ t❤❛t t❤❡ ♣r♦❞✉❝✈✐t✐✈✐t② ❧❡✈❡❧ ❢♦r ✜r♠i✐s ❞❡♥♦t❡❞ ❛sAi✱ t❤✉sϕi=A1
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✶✷
❆s t❤❡ t❡r♠D− ✐s ✐❞❡♥t✐❝❛❧ ❛❝r♦ss ❛❧❧ t❤❡ ✜r♠s✱ t❤✉s t❤❡ ✜r♠s ♦♥❧② ❞✐✛❡r ✐♥ t❤❡✐r ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t② ❧❡✈❡❧s
❛♥❞ t❤❡ t❡r♠Vi✱ ❞❡♣❡♥❞✐♥❣ ♦♥ ❤♦✇ ♠✉❝❤ t❤❡ ❢♦r❡✐❣♥ ✐♥♣✉ts t❤❡② ✉s❡✳
■♥ ❛ ❝❧♦s❡❞ ❡❝♦♥♦♠②✱ ✜r♠i♦♥❧② s♦✉r❝❡s ❢r♦♠ t❤❡ ❞♦♠❡st✐❝ ♠❛r❦❡t s♦ t❤❡ ♣r♦✜t ♠❛①✐♠✐③❛t✐♦♥ ♣r♦❜❧❡♠
✐s✿
M axpiπD= (pi−ci)∗qi
Pr♦✜t ♠❛①✐♠✐③❛t✐♦♥ ✐♠♣❧✐❡s t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ r❡s✉❧ts ✭s❡❡ t❤❡ ❞❡r✐✈❛t✐♦♥ ❞❡t❛✐❧s ✐♥ ❆♣♣❡♥❞✐①✮✿
p✐❉= 12(ci+cd) µ✐❉= (ci2c+cd)
i
q✐❉= L(c2γd−ci) r✐❉= L(cd−c4γi)(cd+ci)
π✐❉= L(cd4γ−ci)2
✭✽✮
✇❤❡r❡pi(cd) =pmax =12(cmax+pmax)✱ t❤❡r❡❢♦r❡✱pmax =cd✱ ❛♥❞cd ✐s t❤❡ ❝✉t✲♦✛ ❝♦st ✈❛❧✉❡ ❢♦r t❤❡
✜r♠s t♦ ❞❡❝✐❞❡ ✇❤❡t❤❡r t♦ ❡①✐t t❤❡ ♠❛r❦❡t ❛❢t❡r ❦♥♦✇✐♥❣ t❤❡✐r ❡①❛❝t ✈❛r✐❛❜❧❡ ❝♦st✱ ✐✳❡✳ ❛❧❧ t❤❡ ✜r♠s
✇❤♦s❡ ✈❛r✐❛❜❧❡ ❝♦st ✐s ❤✐❣❤❡r t❤❛♥ t❤✐s ✈❛❧✉❡ ✇✐❧❧ ❡①✐t t❤❡ ♠❛r❦❡t✳
❆ss✉♠❡ t❤❡ ✜r♠✬s ✈❛r✐❛❜❧❡ ❝♦stc ✐s ❞r❛✇♥ ❢r♦♠ ❛ ❦♥♦✇♥ ❞✐str✐❜✉t✐♦♥G(c)✳ ✸ ❚❤❡ ❝♦st ✭♣r♦❞✉❝t✐✈✐t②✮
❝✉t✲♦✛ ✐s t❤✉s ❞❡t❡r♠✐♥❡❞ ❜② t❤❡ ❢r❡❡✲❡♥tr② ❝♦♥❞✐t✐♦♥✿
cd
ˆ
o
π(ci)dG(c) =fE ✭✾✮
▼❛ss ♦❢ s✉r✈✐✈✐♥❣ ✜r♠s ✐s ❞❡t❡r♠✐♥❡❞ ✉s✐♥❣cD ❛♥❞ t❤❡ ③❡r♦ ❞❡♠❛♥❞ ♣r✐❝❡ ❝♦♥❞✐t✐♦♥✿
cd= γα+ηNP¯
ηN+γ ✭✶✵✮
✸❯♥❞❡r t❤❡ ❝❛s❡ ♦❢ ❝❧♦s❡❞ ❡❝♦♥♦♠②✱ t❤❡ ✈❛r✐❛❜❧❡c❢♦❧❧♦✇s t❤❡ s❛♠❡ t②♣❡ ♦❢ ❞✐str✐❜✉t✐♦♥ ❛s t❤❡ ✐♥✈❡rs❡ ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t②✳
✶✸
❚❤✐s ❣✐✈❡s t❤❛t
N= γ η
α−cd
cd−P¯ ✭✶✶✮
❛♥❞ t❤❡ ♠❛ss ♦❢ ❡♥tr❛♥ts ✐s
NE= N
G(cd) ✭✶✷✮
❚❤❡ ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t② ❞✐str✐❜✉t✐♦♥ ❣✐✈❡s t❤❛t
P¯= ˆ
ω∈Ω
p(ω)dω=
cd
ˆ
0
ci+cd
2 d●(ci)/G(cd) ✭✶✸✮
✸✳✸ ❖♣❡♥ ❊❝♦♥♦♠② ❊q✉✐❧✐❜r✐✉♠
✸✳✸✳✶ ❛ s❤♦rt r✉♥ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠
■♥ t❤❡ s❤♦rt r✉♥✱ ✇❡ ❦❡❡♣ t❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ ❡♥tr❛♥ts NE ❛♥❞ t❤❡ ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t② ❞✐str✐❜✉t✐♦♥G(.) ✜①❡❞✳
❚❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ s✉r✈✐✈❡❞ ✜r♠s ✐s t❤✉sN =NEG(ϕd)✱ ✇❤❡r❡ϕd✐s t❤❡ ❝✉t✲♦✛ ✈❛❧✉❡ ♦❢ ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t②✱ ✐✳❡✳
cd=ϕdViφ
D✳ ❘❡❝❛❧❧ t❤❛t t❤❡ ✐♥✈❡rs❡ ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t② ✐s ❛ss✉♠❡❞ t♦ ❜❡ ❞r❛✇♥ ❢r♦♠ ❛ P❛r❡t♦ ❞✐str✐❜✉t✐♦♥✱−
ϕ∼
ϕ ϕ
k
✇✐t❤ s✉♣♣♦rt [0, ϕ]✳ ❋♦❧❧♦✇✐♥❣ ❆♥tr❛s ❡t ❛❧✳ ✭✷✵✶✼✮✱ ✇❡ ❛ss✉♠❡ t❤❛t ✐t ✐♥❝✉rs ✜①❡❞ ❝♦st
❢r♦♠ ✐♠♣♦rt✐♥❣ ✐♥t❡r♠❡❞✐❛t❡s ❢r♦♠ t❤❡ ❢♦r❡✐❣♥ ♠❛r❦❡t ❛♥❞ t❤❡ ✐♠♣♦rt✐♥❣ ✜①❡❞ ❝♦stfm(ϕi)✐♥❝r❡❛s❡s
✐♥ϕi ✳ ❖❜✈✐♦✉s❧②✱ ✜r♠i❞❡❝✐❞❡s ✇❤❡t❤❡r t♦ ✐♠♣♦rt t❤❡ ✐♥t❡r♠❡❞✐❛t❡s ❜❛s❡❞ ♦♥ t❤❡ ❡①♣❡❝t❡❞ ♣r♦✜ts ✐t
❢❛❝❡s✳ ❙✐♠♣❧②✱ t❤❡ ✜r♠ ✇✐❧❧ ✐♠♣♦rt t❤❡ ✐♥♣✉ts ✐❢ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❢♦r♠✉❧❛ ✐s ❣r❡❛t❡r t❤❛♥ ③❡r♦✿ H(ϕi)≡ π(ϕi|importer)−π(ϕi|non−importer)✱ ✇❤❡r❡π(ϕi|importer) =
pfi −ϕiViφ
−
D
∗qfi −fm(ϕi)✇✐t❤
Viφ<1❛♥❞ π(ϕi|non−importer) =
pdi −ϕi
−
D
∗qid✳ ❆s ✇❡ ❛ss✉♠❡ t❤❛t t❤❡ ✜r♠ ♦♥❧② ✐♠♣♦rt ♦♥❡
t②♣❡ ♦❢ ✐♥♣✉t ❢r♦♠ ♦♥❡ ❢♦r❡✐❣♥ ❝♦✉♥tr②✱ t❤❡ ✐♥❞❡①Viφ s❤♦✉❧❞ ❜❡ ✐❞❡♥t✐❝❛❧ ❛❝r♦ss ❛❧❧ ✐♠♣♦rt✐♥❣ ✜r♠s✱
✐✳❡✳ Viφ =Vφ✱ ❛♥❞ ♥♦r♠❛❧✐③❡ Viφ = 1 ❢♦r ❛❧❧ t❤❡ ✜r♠s ✇❤✐❝❤ ❛r❡ ♥♦t ✐♠♣♦rt✐♥❣ ✐♥♣✉ts✳ ❆ss✉♠❡ t❤❡
❢♦r♠✉❧❛fm(ϕi) s❛t✐s✜❡s t❤❛t H(ϕi) ❞❡❝r❡❛s❡s ✐♥ ϕi ✳ ❆ss✉♠❡ t❤❡ ✜r♠ m ✐s ✐♥❞✐✛❡r❡♥t ✐♥ ✐♠♣♦rt✐♥❣
✐♥♣✉ts ♦r ♣✉r❝❤❛s✐♥❣ t❤❡ ✐♥♣✉ts ❞♦♠❡st✐❝❛❧❧②✱ ✐✳❡✳ H(ϕm) = 0✱H(ϕi)>0❢♦rϕi < ϕm❛♥❞H(ϕi)<0
❢♦rϕi> ϕm✳ ■♥ t❤✐s ❝❛s❡✱ t❤❡ s✉r✈✐✈❡❞ ✜r♠ ✇❤♦ ❤❛s ❧♦✇❡st ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t② ✇♦♥✬t ❝❤♦♦s❡ t♦ ✐♠♣♦rt t❤❡
✶✹
✐♥t❡r♠❡❞✐❛t❡s✱ ✐✳❡✳ cd=ϕd
D✳ ❚❤❡♥ t❤❡ ✈❛❧✉❡ ♦❢− ϕm✐s ❞❡t❡r♠✐♥❡❞ ❜② H(ϕm) = 0✳ ❲✐t❤♦✉t ❧♦ss❡s ♦❢
❣❡♥❡r❛❧✐t② ❛♥❞ ❣❡t t❤❡ ❝❧♦s❡❞ ❢♦r♠ s♦❧✉t✐♦♥✱ ✇❡ ❛ss✉♠❡ t❤❛tfm(ϕi) =κϕi✳ ❚❤❡♥ t❤❡ ❢♦r♠✉❧❛H(ϕi)✐s s♦❧✈❡❞ ❛sH(ϕi) =
L
ϕd
−
D−ϕiVφ
−
D
2
4γ −
L
ϕd
−
D−ϕi
−
D
2
4γ −κϕi= [2ϕd−(Vφ+1)ϕi](1−Vφ)ϕiD−
2
4γ −κϕi ✳ ❚❤❡♥
t❤❡ ❝r✐t✐❝❛❧ ✈❛❧✉❡ϕm✐s s♦❧✈❡❞ ❛s✿
ϕm=
2ϕd− 4γκ
(1−Vφ)
−
D
2
1 +Vφ ✭✶✹✮
❖❜✈✐♦✉s❧②✱ ❢♦r t❤❡ ✜r♠s ✇❤♦s❡ ✐♥✈❡rs❡ ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t② ✐s ❧♦✇❡r t❤❛♥ϕm ✇✐❧❧ ❝❤♦♦s❡ t♦ ✐♠♣♦rt t❤❡ ✐♥♣✉ts
❛♥❞ t❤❡ ✜r♠s ✇✐t❤ ❤✐❣❤❡r ✐♥✈❡rs❡ ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t② ✇✐❧❧ ❝❤♦♦s❡ t♦ ✉s❡ ❞♦♠❡st✐❝ ✐♥♣✉ts ♦♥❧②✳
❋✐❣✉r❡ ✸
❉❡t❡r♠✐♥❛t✐♦♥ ♦❢N ❛♥❞ϕd
■♥ t❤❡ ♦♣❡♥ ❡❝♦♥♦♠② ❝❛s❡✱ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ✭✶✸✮ ✐s ✇r✐tt❡♥ ❛s✿
P¯ =
ϕm
ˆ
0
ϕi+ϕm
2
Vφ
Dd●(ϕ− i)/G(ϕd) +
ϕd
ˆ
ϕm
ϕi+ϕd
2 −
Dd●(ϕi)/G(ϕd) ✭✶✺✮
❆sϕ∼
ϕ ϕ
k
✱ ✇❡ ❝❛♥ s✐♠♣❧✐❢② t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ❛❜♦✈❡ ❛s✿
✶✺
P¯= (2k+ 1)
ϕk+1d + Vφ−1
ϕk+1m − D
2 (k+ 1)ϕkd ✭✶✻✮
❙✉❜st✐t✉t❡ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ❛❜♦✈❡ ✐♥t♦ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ✭✶✶✮✱ ✇❡ ❝❛♥ ❣❡t✿
N= γ η
α−ϕd
−
D ϕd
−
D−(2k+1)[ϕk+1d +(Vφ−1)ϕk+1m ]D−
2(k+1)ϕkd
✭✶✼✮
❈♦♠❜✐♥✐♥❣ ❡q✉❛t✐♦♥s ✭✶✹✮ ❛♥❞ ✭✶✼✮ ✱ ✇❡ ❝♦✉❧❞ ❣❡t t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ ❡q✉❛t✐♦♥✿
N = γ η
2 (k+ 1)
α ϕd −
−
D
2 (k+ 1)
−
D−(2k+ 1)
1−(1−Vφ)
2− 4γκ (1−V φ)−D
2 ϕd
1+Vφ
k+1
−
D
✭✶✽✮
❊q✉❛t✐♦♥✶✽ s❤♦✇s t❤❛t t❤❡ ♥✉♠❜❡r ♦❢ s✉r✈✐✈❡❞ ✜r♠sN ✐s ♥❡❣❛t✐✈❡❧② ❝♦rr❡❧❛t❡❞ ✇✐t❤ t❤❡ ❝✉t✲♦✛ ✈❛❧✉❡
ϕd✳ ❘❡❝❛❧❧ t❤❛t ✇❡ ❤❛✈❡ ❛♥♦t❤❡r r❡❧❛t✐♦♥ ❜❡t✇❡❡♥ N ❛♥❞ ϕd ✱ ✐✳❡✳ NE = G(ϕN
d)✱ ✇❤✐❝❤ ❞❡♠♦♥str❛t❡s
❛ ♣♦s✐t✐✈❡ r❡❧❛t✐♦♥ ❜❡t✇❡❡♥N ❛♥❞ ϕd✳ ❚❤✉s✱ ❡q✉❛t✐♦♥s ✶✽ ❛♥❞ NE = G(ϕN
d) ✉♥✐q✉❡❧② ❞❡t❡r♠✐♥❡ t❤❡
✐♥✈❡rs❡ ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t② ❝✉t✲♦✛ϕd ❛♥❞ ✜r♠ ♥✉♠❜❡rN ✱ ✇❤✐❝❤ ✐s ✐❧❧✉str❛t❡❞ ✐♥ ❋✐❣✉r❡ ✹ ❜❡❧♦✇✳ ❲❤❡♥ t❤❡
tr❛❞❡ ❝♦stVφ ❞❡❝r❡❛s❡s✱ t❤❡ ❝✉r✈❡ ❉✶ s❤✐❢ts ❞♦✇♥ ✭❡q✉❛t✐♦♥ ✶✽ ✮✱ t❤❡♥ t❤❡ ♥❡✇ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ s♦❧✈❡s ❛
❧♦✇❡r ❧❡✈❡❧ ♦❢ ❜♦t❤N ❛♥❞ϕd ✳
✶✻
❋✐❣✉r❡ ✹✿ ■♥✈❡rs❡ ♣r♦❞✉❝t✐✈✐t② ❛♥❞ t❤❡ ✜r♠ ♥✉♠❜❡r✱ s❤♦rt r✉♥
❈❧❛✐♠ ✶✳ ❆ ❞❡❝r❡❛s❡ ✐♥ ✈❛r✐❛❜❧❡ tr❛❞❡ ❝♦sts r❛✐s❡s t❤❡ ♣r♦❜❛❜✐❧✐t② ♦❢ ✜r♠ ❡①✐t✳
❚❤❡ ❛✈❡r❛❣❡ ♠❛r❦✉♣ ❛❝r♦ss ❛❧❧ t❤❡ s✉r✈✐✈❡❞ ✜r♠s ✐s ❝♦♠♣✉t❡❞ ❛s✿
M¯ =
1
2+2(kk−1)+2(kk−1) V1φ −1
ϕm
ϕd
k−1
ϕd
¯ ϕ
k ✭✶✾✮
■t✬s ❡❛s② t♦ ♣r♦✈❡ t❤❛t ✐❢ t❤❡ ❝♦♥❞✐t✐♦♥
∂lnϕd
∂ln(1−Vφ)
≤1❤♦❧❞s✱ t❤❡♥ t❤❡ ❛✈❡r❛❣❡ ♠❛r❦✉♣M¯ ✐s ❞❡❝r❡❛s✐♥❣
✐♥Vφ ✳ ■♥ ❛♥♦t❤❡r ✇♦r❞s✱ ✇❤❡♥ t❤❡ tr❛❞❡ ❝♦st ❞❡❝r❡❛s❡s✱ t❤❡ ❛✈❡r❛❣❡ ♠❛r❦✉♣ ✐♥❝r❡❛s❡s✳ ✹
✸✳✸✳✷ ❛ ❧♦♥❣ r✉♥ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠
■♥ ❧♦♥❣ r✉♥✱ t❤❡ ❡♥tr② ♠❛ssNE ✐s ❡♥❞♦❣❡♥♦✉s❧② ❞❡t❡r♠✐♥❡❞ ❜② t❤❡ ❡♥tr② ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ❛♥❞ s✉♣♣❧② ♦❢ t❤❡
❡♥tr② ✜r♠s✱ ✐✳❡✳
´ϕm
o L
−
D
2
(ϕd−Vφϕi)2
4γ dG(ϕi) +´ϕd
ϕm
L
−
D
2
(ϕd−ϕi)2
4γ dG(ϕi) =fE
N=NEG(ϕd)
✭✷✵✮
✹■♥ t❤❡ ❆♣♣❡♥❞✐①✱ ✇❡ ✇✐❧❧ ❝❤❡❝❦ ✇❤❡t❤❡r t❤❡ ❝♦♥❞✐t✐♦♥
∂lnϕd
∂ln(1−Vφ)
≤1✐s ♣♦ss✐❜❧❡ t♦ ❤♦❧❞ ✇✐t❤ ❛ ♥✉♠❡r✐❝❛❧ ❡①❛♠♣❧❡✳
✶✼