SellingaCostReducingProductionTechniquethroughAuctioninaDuopolisticIndustry Chattopadhyay,SrobontiandChatterjee,Rittwik MunichPersonalRePEcArchive

Munich Personal RePEc Archive

Selling a Cost Reducing Production Technique through Auction in a

Duopolistic Industry

Chattopadhyay, Srobonti and Chatterjee, Rittwik

Indian Institute of Management,Calcutta, Kolkata, India, Centre for Studies in Social Sciences, Calcutta, Kolkata, India

9 March 2013

Online at https://mpra.ub.uni-muenchen.de/52010/

MPRA Paper No. 52010, posted 07 Dec 2013 18:42 UTC

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❝♦♥st❛♥t✱ ✇❤❡♥ ♥♦ ❝♦st r❡❞✉❝✐♥❣ ♣r♦❞✉❝t✐♦♥ t❡❝❤♥✐q✉❡ ✐s ❛✈❛✐❧❛❜❧❡✳ ❖♥ t❤❡ ♦t❤❡r ❤❛♥❞✱ ✇❤❡♥ s✉❝❤

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c_i =







c−θ_i if i wins the auction c if i loses the auction

✇❤❡r❡ θ < θ < c < c+θ < a^✺✳ ❚❤❡ ♦❜❥❡❝t✐✈❡ ♦❢ ❜♦t❤ t❤❡ ✜r♠s ✐s t♦ ♠❛①✐♠✐③❡ ❤❡r ♦✇♥ ❡①♣❡❝t❡❞

♣r♦✜t✳

❲❡ ❛ss✉♠❡ t❤❛t t❤❡ ❣♦✈❡r♥♠❡♥t ✐s s❡❧❧✐♥❣ t❤❡ ❝♦st r❡❞✉❝✐♥❣ ♣r♦❞✉❝t✐♦♥ t❡❝❤♥✐q✉❡ ❜② ❝♦♥❞✉❝t✐♥❣ ❛

✜rst ♣r✐❝❡ s❡❛❧❡❞ ❜✐❞ ❛✉❝t✐♦♥✳ ❚❤❡ ♦❜❥❡❝t✐✈❡ ♦❢ t❤❡ ❣♦✈❡r♥♠❡♥t ✐s t♦ ♠❛①✐♠✐③❡ t❤❡ s♦❝✐❛❧ ✇❡❧❢❛r❡✱

✇❤❡r❡ s♦❝✐❛❧ ✇❡❧❢❛r❡ ✐s ❞❡✜♥❡❞ ❛s t❤❡ s✉♠ ♦❢ ❝♦♥s✉♠❡r s✉r♣❧✉s✱ ♣r♦❞✉❝❡r s✉r♣❧✉s✱ ❣♦✈❡r♥♠❡♥t s✉r♣❧✉s^✻✳ ❚❤❡ ❣♦✈❡r♥♠❡♥t ❛♥♥♦✉♥❝❡s t❤❡ ❜✐❞ ❞✐s❝❧♦s✉r❡ ♣♦❧✐❝② ❜❡❢♦r❡ t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ t❛❦❡s ♣❧❛❝❡✱ s♦

t❤❛t ✇❤✐❧❡ ♣❛rt✐❝✐♣❛t✐♥❣ ✐♥ t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ t❤❡ ✜r♠s ❛❧r❡❛❞② ❦♥♦✇ ✇❤❡t❤❡r t❤❡ ❜✐❞s ❛❢t❡r t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥

✇✐❧❧ ❜❡ ❛♥♥♦✉♥❝❡❞ ♦r ♥♦t✳ ■♥ t❤❡ ✇❤♦❧❡ ❛♥❛❧②s✐s ✇❡ ❛r❡ ♦♥❧② ✐♥t❡r❡st❡❞ ✐♥ s②♠♠❡tr✐❝ ❛♥❞ ✐♥❝r❡❛s✐♥❣

❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ❜✐❞❞✐♥❣ str❛t❡❣✐❡s ✐♥ t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥✳

❋✐♥❛❧❧②✱ ✇❡ ❛ss✉♠❡ ∀θW dq_W^∗

dθW >0✇✐t❤ q_W ❜❡✐♥❣ t❤❡ ♦✉t♣✉t ♦❢ ✜r♠ W ❛♥❞ θ_W ❜❡✐♥❣ ❤❡r t②♣❡^✼✳

✸ ❈❛s❡ ♦❢ ❈♦✉r♥♦t ❈♦♠♣❡t✐t✐♦♥

✸✳✶ ■♥❞✉str② ✇✐t❤ ✉♥❞✐s❝❧♦s❡❞ ❜✐❞s

❍❡r❡ ✇❡ ❝♦♥s✐❞❡r t❤❡ ❝❛s❡ ✇❤❡r❡ t❤❡ ❣♦✈❡r♥♠❡♥t ✇✐❧❧ ♥♦t ❞✐s❝❧♦s❡ ❛♥② ❜✐❞s✳ ❙♦✱ ❜❡❢♦r❡ t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥

✜r♠s ❦♥♦✇ t❤❛t ❛❢t❡r t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ ❣♦✈❡r♥♠❡♥t ✇✐❧❧ ♥♦t ❛♥♥♦✉♥❝❡ ❛♥② ❜✐❞s✳ ❲❡ ✇✐❧❧ ❜❡❣✐♥ ♦✉r

✹❲❡ ❛r❡ ✐♠♣❧✐❝✐t❧② ❛ss✉♠✐♥❣ t❤❛t t❤❡ t②♣❡ ♦❢ t❤❡ ❝♦♠♣❡t✐t✐♦♥ ✐♥ t❤❡ ♠❛r❦❡t ✇✐❧❧ ♥♦t ❝❤❛♥❣❡ ❛❢t❡r t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥✳

✺❚❤❡ ❧❛st ✐♥❡q✉❛❧✐t② ❡♥s✉r❡s t❤❛t t❤❡ ✐♥♥♦✈❛t✐♦♥ ✐s ♥♦t s♦ ❞r❛st✐❝ ❛s t♦ ♠❛❦❡ t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ ❜✐❞❞❡r t❤❡ s♦❧❡ ♣r♦❞✉❝❡r

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✻

❛♥❛❧②s✐s ❢r♦♠ st❛❣❡ 2✳ ▲❡t ✉s ❛ss✉♠❡ t❤❛t ✐♥ st❛❣❡ 1 ❜♦t❤ t❤❡ ✜r♠s ❜✐❞ ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦ t❤❡✐r tr✉❡

t②♣❡s✳ ❙✐♥❝❡ t❤❡ ❜✐❞s ❛r❡ ♥♦t ❞✐s❝❧♦s❡❞✱ t❤❡ ♦♥❧② ✐♥❢♦r♠❛t✐♦♥ t❤❛t t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ ❜✐❞❞❡rW ♣♦ss❡ss❡s

❛❜♦✉t t❤❡ ❧♦s✐♥❣ ❜✐❞❞❡r L ✐s t❤❛t t❤❡ ❜✐❞ s✉❜♠✐tt❡❞ ❜② L ✐s ❧♦✇❡r t❤❛♥ t❤❛t s✉❜♠✐tt❡❞ ❜② W✳

◆♦✇✱ s✐♥❝❡ ✇❡ ❛r❡ ❝♦♥❝❡r♥❡❞ ❛❜♦✉t t❤❡ s②♠♠❡tr✐❝ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ✇❤❡r❡ ❡❛❝❤ ❜✐❞❞❡r ❜✐❞s tr✉t❤❢✉❧❧②✱

s✉❝❤ t❤❛t t❤❡ ❜✐❞s ❛r❡ ✐♥❝r❡❛s✐♥❣ ❢✉♥❝t✐♦♥s ♦❢ t❤❡ t②♣❡s✱ t❤❡r❡❢♦r❡ ✐♥✈❡rt✐♥❣ t❤❡ ❜✐❞s t❤❡ t②♣❡s

♦❢ t❤❡ ❜✐❞❞❡rs ❝❛♥ ❜❡ ❝❛❧❝✉❧❛t❡❞✳ ❚❤✉s t❤❡ ❧♦✇❡r ❜✐❞ ✇♦✉❧❞ ❝❡rt❛✐♥❧② ✐♠♣❧② ❛ ❧♦✇❡r t②♣❡✳ ❙♦✱

❛❢t❡r t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ ✜r♠ ❦♥♦✇s t❤❛t θ_L ∈ [θ, θ_W]✳ ❙✐♠✐❧❛r❧②✱ t❤❡ ❧♦s✐♥❣ ✜r♠ ❦♥♦✇s t❤❛t θ_W ∈

θ_L, θ

✳

✸✳✶✳✶ ❈❤❛r❛❝t❡r✐st✐❝s ♦❢ t❤❡ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ♦✉t♣✉ts ❛♥❞ ♣r♦✜ts ♦❢ t❤❡ t✇♦ ✜r♠s

■♥ st❛❣❡ 2 t❤❡ ♦❜❥❡❝t✐✈❡ ♦❢ ❛❧❧ t❤❡ ✜r♠s ✐s t♦ ♠❛①✐♠✐③❡ ❤❡r ♦✇♥ ❡①♣❡❝t❡❞ ♣r♦✜t ❜② ❝❤♦♦s✐♥❣ ❛♥

♦✉t♣✉t ❧❡✈❡❧ ✇❤❡r❡ t❤❡ ❞❡♠❛♥❞ ❢✉♥❝t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✐♥❞✉str② ✐s ❣✐✈❡♥ ✐♥ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ a−b(q_W +q_L)

✇✐t❤q_W ❜❡✐♥❣ t❤❡ ♦✉t♣✉t ♦❢ ✜r♠W✳ ❆ss✉♠✐♥❣ t❤❛t ❜♦t❤ t❤❡ ✜r♠s ❜✐❞ tr✉t❤❢✉❧❧② ✐♥ t❤❡ ✜rst st❛❣❡

❛✉❝t✐♦♥^✽✱ t❤❡ ❡①♣❡❝t❡❞ ♣r♦✜t ❢✉♥❝t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ ✜r♠ ✐s ❣✐✈❡♥ ❜❡❧♦✇

ΠW =

θW

R

θ

{[a−c+θ_W]q_W −b(qW +q_L(θL))q_W}dF (θL|θL < θ_W)

= [a−c+θ_W]q_W −bq_W² − _F^bq_(θ^W

W) θW

R

θ

q_L(θL)dF (θL)

❙✐♠✐❧❛r❧② t❤❡ ❡①♣❡❝t❡❞ ♣r♦✜t ♦❢ t❤❡ ❧♦s✐♥❣ ✜r♠ ✐s ❣✐✈❡♥ ❜❡❧♦✇

Π_L =

θ

R

θL

{[a−c]q_L−b(q_W (θ_W) +q_L)q_L}dF (θ_W|θ_W > θ_L)

= [a−c]q_L−bq_L² −₍₁ ^bqL

−F(θL)) θ

R

θL

q_W (θW)dF (θW)

❖✉r ♦❜❥❡❝t✐✈❡ ✐s t♦ ♣r♦✈❡ t❤❛t ❜✐❞❞✐♥❣ tr✉t❤❢✉❧❧② ✐♥ t❤❡ ✜rst st❛❣❡ ❛♥❞ ♣r♦❞✉❝✐♥❣ ♦✉t♣✉t ❛❝❝♦r❞✐♥❣

t♦ tr✉❡ t②♣❡s ✐♥ t❤❡ s❡❝♦♥❞ st❛❣❡✱ ❝♦♥st✐t✉t❡ ❛ ♣❡r❢❡❝t ❇❛②❡s✐❛♥ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ❢♦r ♦✉r ❝♦♥❝❡r♥❡❞

t✇♦✲st❛❣❡ ❣❛♠❡✳

❋r♦♠ t❤❡ ✜rst ♦r❞❡r ❝♦♥❞✐t✐♦♥s ❢♦r ❡①♣❡❝t❡❞ ♣r♦✜t ♠❛①✐♠✐③❛t✐♦♥ ✇❡ ❣❡t t❤❡ r❡❛❝t✐♦♥ ❢✉♥❝t✐♦♥s ❢♦r t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ ❛♥❞ ❧♦s✐♥❣ ✜r♠s r❡s♣❡❝t✐✈❡❧②✱ ✇❤✐❝❤ ❛r❡ ❣✐✈❡♥ ❜❡❧♦✇

2q_W + 1 F (θW)

θW

Z

θ

q_L(θ_L)dF (θ_L) = a−c+θ_W

b ✭✸✳✶✮

✽▲❛t❡r ✇❡ s❤♦✇ t❤❛t ❜✐❞❞✐♥❣ tr✉t❤❢✉❧❧② ✐s ✐♥❞❡❡❞ ❛♥ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠

✼

❛♥❞

1 (1−F (θ_L))

Zθ

θL

q_W(θW)dF (θW) + 2qL= a−c

b ✭✸✳✷✮

❲❡ ❞❡♥♦t❡ t❤❡ s❡t ♦❢ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ♦✉t♣✉ts ❜②q^∗_W ❛♥❞q_L^∗✳ ❆❧s♦ ♥♦t❡ t❤❛t t❤❡ ❡①♣r❡ss✐♦♥ _F(θ¹_W) ^θR^W

θ

q_L(θL)dF (θL)

❣✐✈❡s ✉s t❤❡ ❡①♣❡❝t❡❞ ♦✉t♣✉t ♦❢ t❤❡ ❧♦s✐♥❣ ✜r♠ ❢r♦♠ t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ ✜r♠✬s ♣❡rs♣❡❝t✐✈❡ ❛♥❞ s✐♠✐✲

❧❛r❧② _(1−F¹_(θL)) R^θ

θL

q_W(θ_W)dF (θ_W)❣✐✈❡s ✉s t❤❡ ❡①♣❡❝t❡❞ ♦✉t♣✉t ♦❢ t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ ✜r♠ ❢r♦♠ t❤❡ ❧♦s✐♥❣

✜r♠✬s ♣❡rs♣❡❝t✐✈❡✳ ❲❡ ❞❡✜♥❡ t❤❡ s✉♠ ♦❢ t❤❡s❡ t✇♦ t❡r♠s✱ ❣✐✈❡♥ ❜② _F(θ¹_W) ^θR^W

θ

q_L(θL)dF (θL) +

1 (1−F(θL))

θ

R

θL

q_W(θW)dF(θW)✱ ❛s t❤❡ ❚♦t❛❧ ❊①♣❡❝t❡❞ ❖✉t♣✉t ♦❢ t❤❡ ■♥❞✉str② ✭❚❊❖■✮✳ ◆♦✇ ✇❡ ❛r❡

✐♥ ❛ ♣♦s✐t✐♦♥ t♦ st❛t❡ ♦✉r ✜rst t❤❡♦r❡♠✱ ✇❤✐❝❤ ❣✐✈❡s s♦♠❡ r❡❧❛t✐♦♥s❤✐♣s ❜❡t✇❡❡♥ _dθ^dq∗W_W ❛♥❞ ^dq_dθ^L_L^∗ ✳

▲❡♠♠❛ ✸✳✶✳ ✭✐✮ ❋♦r ❛❧❧ ✈❛❧✉❡s ♦❢ t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ t②♣❡θ_W ✱ t❤❡ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ♦✉t♣✉t ❧❡✈❡❧ ♦❢ t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣

✜r♠ q^∗_W ✐s ❛♥ ✐♥❝r❡❛s✐♥❣ ❢✉♥❝t✐♦♥ ♦❢ θ_W ✱ ✐❢ ❛♥❞ ♦♥❧② ✐❢ ❢♦r ❛❧❧ ✈❛❧✉❡s ♦❢ t❤❡ ❧♦s✐♥❣ t②♣❡ θ_L✱ t❤❡

❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ♦✉t♣✉t ❧❡✈❡❧ ♦❢ t❤❡ ❧♦s✐♥❣ ✜r♠✱ q_L^∗ ✐s ❛ ❞❡❝r❡❛s✐♥❣ ❢✉♥❝t✐♦♥ ♦❢ θ_L✱ ✇❤✐❝❤ ♠❡❛♥s t❤❛t

∀θW

dq^∗_W

dθ_W >0if f ∀θL

dq_L^∗

dθ_L <0 ✭✸✳✸✮

✭✐✐✮ ❋♦r ❛❧❧ ✈❛❧✉❡s ♦❢ t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ t②♣❡θ_W ✱ ✐❢ t❤❡ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ♦✉t♣✉t ❧❡✈❡❧ ♦❢ t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ ✜r♠ q_W^∗ ✐s

❛ ❞❡❝r❡❛s✐♥❣ ❢✉♥❝t✐♦♥ ♦❢θ_W✱ t❤❡♥ t❤❡ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ♦✉t♣✉t ❧❡✈❡❧ ♦❢ t❤❡ ❧♦s✐♥❣ ✜r♠✱q^∗_L✐s ❛♥ ✐♥❝r❡❛s✐♥❣

❢✉♥❝t✐♦♥ ♦❢ θ_L✱ ✇❤✐❝❤ ♠❡❛♥s t❤❛t

if ∀θW

dq_W^∗

dθ_W <0then∀θL

dq^∗_L

dθ_L >0 ✭✸✳✹✮

Pr♦♦❢✳ ❙❡❡ ❆♣♣❡♥❞✐① ❆

❖♥❝❡ t❤❡ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ♦✉t♣✉ts ❛r❡ ❝❤❛r❛❝t❡r✐③❡❞ ❜② t❤❡ ❛❜♦✈❡ t❤❡♦r❡♠✱ ✐t ✐s ❡❛s② t♦ ❝❤❛r❛❝t❡r✐③❡

t❤❡ ❡①♣❡❝t❡❞ ♣r♦✜t ❢✉♥❝t✐♦♥s ♦❢ t❤❡ ✜r♠s✳ ❚❤❡ ♥❡①t t❤❡♦r❡♠ ❡①❛❝t❧② ❞♦❡s t❤✐s✳

❚❤❡♦r❡♠ ✸✳✷✳ ✐❢ ∀θW dq_W^∗

dθW >0 t❤❡♥ ∀θW dΠ^∗_W

dθW >0 ❛♥❞ ∀θL dΠ^∗_L dθL <0✳

Pr♦♦❢✳ ❙❡❡ ❆♣♣❡♥❞✐① ❇

✽

❇❡❢♦r❡ ✇❡ ♠♦✈❡ ♦♥ t♦ ❝❤❛r❛❝t❡r✐③❡ t❤❡ s♦❝✐❛❧ ✇❡❧❢❛r❡✱ ✇❡ ✜rst s❤♦✇ t❤❛t ❣✐✈❡♥ t❤❡ ❧❡♠♠❛ ❛♥❞

t❤❡♦r❡♠ st❛t❡❞ ❛❜♦✈❡✱ t❤❡r❡ ❡①✐sts ❛♥ ✐♥❝r❡❛s✐♥❣ ❛♥❞ s②♠♠❡tr✐❝ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ❜✐❞❞✐♥❣ str❛t❡❣② ❢♦r

❡❛❝❤ ♦❢ t❤❡ ✜r♠s ✐♥ t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥✳

✸✳✶✳✷ ❈❤❛r❛❝t❡r✐st✐❝s ♦❢ t❤❡ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ❜✐❞❞✐♥❣ str❛t❡❣✐❡s ♦❢ t✇♦ ✜r♠s

❋✐rst ✇❡ ✇❛♥t t♦ ❡♠♣❤❛s✐③❡ t❤❛t ✇❡ ❛r❡ ✐♥t❡r❡st❡❞ ✐♥ ❛ s②♠♠❡tr✐❝ ❛♥❞ ✐♥❝r❡❛s✐♥❣ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠

♦♥❧②✳ ❚❤✐s ❡♥s✉r❡s ❡①✲♣♦st ❡✣❝✐❡♥❝② ✭✐✳❡✳ t❤❡ ✜r♠ ✇❤♦s❡ t②♣❡ ✐s t❤❡ ❤✐❣❤❡st ❣❡ts t❤❡ ✐♥♥♦✈❛t✐♦♥✮✳

❈♦♥s✐❞❡r ✜r♠ i✳ ❚❤❡ ❛❝t✉❛❧ t②♣❡ ❢♦r ✜r♠i ✐s θ_i✳ ❇✉t s✉♣♣♦s❡ ✜r♠ i ❜✐❞s ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦ z_i✳ ▲❡t t❤❡

s②♠♠❡tr✐❝ ❜✐❞❞✐♥❣ ❢✉♥❝t✐♦♥ ❜❡ ❞❡♥♦t❡❞ ❜② h(.)✳ ❋♦r t❤❡ t✐♠❡ ❜❡✐♥❣ ❛ss✉♠❡ t❤❛t h^/(.) > 0✳ ❚❤❡

❡①♣❡❝t❡❞ ♣r♦✜t ♦❢ ✜r♠ i ✐s ❣✐✈❡♥ ❜❡❧♦✇

[ΠW i(θ_i)−h(z_i)]F (z_i) + ΠLi(θ_i) (1−F (z_i))

✇❤❡r❡Π_{W i}(.)✐s t❤❡ ♣r♦✜t ♦❢ t❤❡ ✜r♠ ✐♥ st❛❣❡ 2✐❢ s❤❡ ✇✐♥s t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ ✐♥ st❛❣❡ 1❛♥❞Π_Li(.)✐s t❤❡

♣r♦✜t ♦❢ t❤❡ ✜r♠ ✐♥ st❛❣❡ 2✐❢ s❤❡ ❧♦s❡s t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ ✐♥ st❛❣❡ 1✳

❚❤❡♦r❡♠ ✸✳✸✳ ■❢ ∀i and∀θi dq^∗_{W i}

dθi >0✱ ✇❤❡r❡ q_{W i}^∗ ✐s t❤❡ ♦✉t♣✉t ♣r♦❞✉❝❡❞ ❜② ✜r♠ i ✐♥ t❤❡ ✐♥❞✉str②

❛♥❞ ✐❢ ✜r♠ i ✇✐♥s t❤✐s ❛✉❝t✐♦♥✱ t❤❡♥ t❤❡r❡ ❡①✐sts ❛ s②♠♠❡tr✐❝ ❛♥❞ ✐♥❝r❡❛s✐♥❣ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ✐♥ t❤❡

❛❜♦✈❡ ❛✉❝t✐♦♥✱ ❣✐✈❡♥ t❤❛t ✐♥ t❤❡ s❡❝♦♥❞ st❛❣❡ t❤❡ ✜r♠ i ❢♦r♠✉❧❛t❡s ✐ts ❡①♣❡❝t❛t✐♦♥ r❡❣❛r❞✐♥❣ ✐ts

❝♦♥t❡♥❞❡r✬s t②♣❡ ❜❛s❡❞ ♦♥ ✐ts tr✉❡ t②♣❡✳

Pr♦♦❢✳ ❙❡❡ ❆♣♣❡♥❞✐① ❈

❋✐♥❛❧❧②✱ ✇❡ ❛r❡ ❣♦✐♥❣ t♦ s❤♦✇ t❤❛t ✐♥ ❜♦t❤ t❤❡ st❛❣❡s✱ ❜♦t❤ t❤❡ ✜r♠s ❜✐❞❞✐♥❣ ❛♥❞ ♣r♦❞✉❝✐♥❣

❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦ t❤❡✐r tr✉❡ t②♣❡s ❝♦♥st✐t✉t❡s ❛ ♣❡r❢❡❝t ❇❛②❡s✐❛♥ ◆❛s❤ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ♦❢ t❤✐s t✇♦ st❛❣❡

❣❛♠❡✳

❚❤❡♦r❡♠ ✸✳✹✳ ■♥ t❤❡ ✜rst st❛❣❡ ❛❧❧ t❤❡ ✜r♠s ❜✐❞❞✐♥❣ ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦ t❤❡✐r tr✉❡ t②♣❡s ❛♥❞ ✐♥ t❤❡

s❡❝♦♥❞ st❛❣❡ ♣r♦❞✉❝✐♥❣ ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦ t❤❡✐r tr✉❡ t②♣❡s✱ ✐s ❛ P❡r❢❡❝t ❇❛②❡s✐❛♥✲◆❛s❤ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠✳

Pr♦♦❢✳ ❲❡ ❤❛✈❡ s❤♦✇♥ ✐♥ t❤❡ ❛❜♦✈❡ Pr♦♣♦s✐t✐♦♥✸✳✸ t❤❛t ✐❢ ❛❧❧ t❤❡ ✜r♠s ❛r❡ ♣r♦❞✉❝✐♥❣ ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦

t❤❡✐r tr✉❡ t②♣❡s ✐♥ t❤❡ s❡❝♦♥❞ st❛❣❡✱ t❤❡♥ ✐♥ t❤❡ ✜rst st❛❣❡ ❛✉❝t✐♦♥ t❤❡② ✇✐❧❧ ❛❧s♦ ❜✐❞ ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦

t❤❡✐r tr✉❡ t②♣❡s✳ ❙✐♠✐❧❛r❧②✱ ✇❡ ❤❛✈❡ ❛❧s♦ s❤♦✇♥ t❤❛t ✐❢ ✐♥ t❤❡ ✜rst st❛❣❡ t❤❡② ❛r❡ ❜✐❞❞✐♥❣ ❛❝❝♦r❞✐♥❣

t♦ t❤❡✐r tr✉❡ t②♣❡s✱ t❤❡♥ ✐t ✐s ♦♣t✐♠❛❧ ❢♦r t❤❡♠ t♦ ♣r♦❞✉❝❡ ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦ t❤❡✐r tr✉❡ t②♣❡s ✐♥ t❤❡

s❡❝♦♥❞ st❛❣❡✳ ❚❤❡r❡❢♦r❡✱ ❜✐❞❞✐♥❣ ✐♥ t❤❡ ✜rst st❛❣❡ ❛✉❝t✐♦♥ ❛♥❞ ♣r♦❞✉❝✐♥❣ t❤❡ ♦✉t♣✉t ✐♥ t❤❡ s❡❝♦♥❞

st❛❣❡✱ ❜♦t❤ ❜❛s❡❞ ♦♥ t❤❡✐r tr✉❡ t②♣❡s✱ ❛r❡ s❡q✉❡♥t✐❛❧❧② r❛t✐♦♥❛❧✳ ❍❡♥❝❡ t❤❡ t❤❡♦r❡♠✳

✾

✸✳✷ ■♥❞✉str② ✇✐t❤ ❢✉❧❧② r❡✈❡❛❧❡❞ ❜✐❞s

❍❡r❡ ✇❡ ❝♦♥s✐❞❡r t❤❡ ❝❛s❡ ✇❤❡r❡ ❣♦✈❡r♥♠❡♥t ✇✐❧❧ ❛♥♥♦✉♥❝❡ ❛❧❧ t❤❡ ❜✐❞s ❛❢t❡r t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ t❛❦❡s

♣❧❛❝❡✳ ❙♦✱ ❜❡❢♦r❡ t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ ✜r♠s ❦♥♦✇ t❤❛t ❛❢t❡r t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ ❣♦✈❡r♥♠❡♥t ✇✐❧❧ ❛♥♥♦✉♥❝❡ ❛❧❧ t❤❡

❜✐❞s✳ ❲❡ ✇✐❧❧ ❛❣❛✐♥ ❜❡❣✐♥ ♦✉r ❛♥❛❧②s✐s ❢r♦♠ st❛❣❡ 2 ✇❤❡♥ ❛❢t❡r t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ ✇❡ ❛ss✉♠❡ t❤❛t ✜r♠

✶ ✇✐♥s t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ ❛♥❞ ❣❡ts t❤❡ ❝♦st r❡❞✉❝✐♥❣ ♣r♦❞✉❝t✐♦♥ t❡❝❤♥✐q✉❡✳ ❆ss✉♠❡ ✐♥ st❛❣❡ ✶ ❜♦t❤ t❤❡

✜r♠s ❜✐❞ ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦ t❤❡✐r tr✉❡ t②♣❡s✳ ❙♦ ❛❢t❡r t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ ✜r♠ ❦♥♦✇s t❤❡ ❛❝t✉❛❧

✈❛❧✉❡ ♦❢ θ_L✳ ❙✐♠✐❧❛r❧②✱ t❤❡ ❧♦s✐♥❣ ✜r♠ ❦♥♦✇s t❤❡ ❛❝t✉❛❧ ✈❛❧✉❡ ♦❢ θ_W✳ ❙✐♥❝❡ t❤❡ ♠❛r❣✐♥❛❧ ❝♦sts

❜❡❢♦r❡ t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥ ❛r❡ ❝♦♠♠♦♥ ❦♥♦✇❧❡❞❣❡ t♦ t❤❡ ✜r♠s✱ s♦ ✐♥ t❤✐s ❝❛s❡ ❛❢t❡r t❤❡ ❛✉❝t✐♦♥✱ ❜♦t❤ t❤❡

✜r♠s ❝❛♥ ❝❛❧❝✉❧❛t❡ t❤❡ ♠❛r❣✐♥❛❧ ❝♦st ♦❢ t❤❡ r✐✈❛❧ ✜r♠✳

✸✳✷✳✶ ❊q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ❖✉t♣✉ts ❛♥❞ Pr♦✜ts

❲❡ ❛ss✉♠❡ t❤❛t ✐♥ st❛❣❡ 2 t❤❡ ♦❜❥❡❝t✐✈❡ ♦❢ ❡❛❝❤ ✜r♠ ✐s t♦ ♠❛①✐♠✐③❡ ❤❡r ♦✇♥ ♣r♦✜t ❜② ❝❤♦♦s✐♥❣

❛♥ ♦✉t♣✉t ❧❡✈❡❧✳ ❚❤❡ ♣r♦✜t ❢✉♥❝t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ✇✐♥♥✐♥❣ ✜r♠ ✐s ❣✐✈❡♥ ❜② ΠW = [a−c+θ_W]q_W − b(qW +q_L)q_W✳ ❙✐♠✐❧❛r❧② t❤❡ ♣r♦✜t ❢✉♥❝t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❧♦s✐♥❣ ✜r♠ ✐s ❣✐✈❡♥ ❜② ΠL = [a−c]q_L − b(qW +q_L)q_L✳

❘❡❛❝t✐♦♥ ❢✉♥❝t✐♦♥s ♦❢ t❤❡ ✜r♠s ❛r❡ ❣✐✈❡♥ ❜②

2q^∗_W +q^∗_L = ^a−c+θ_b ^W

q_W^∗ + 2q^∗_L = ^a−_b^c ✭✸✳✺✮

❋r♦♠ t❤❡ ❡q✉❛t✐♦♥ ✸✳✺✱ ✇❡ ❣❡t q_W^∗ = ^a−c+2θ_3b ^W ❛♥❞ q_L^∗ = ^a−c−θ_3b ^W✳ ❆❧s♦ ♥♦t❡ t❤❛t Π^∗_W = bq_W^∗2 =

(a−c+2θW)²

9b ❛♥❞ Π^∗_L=bq_L^∗2 = ^(a−c−θ_9b^W)2✾✳

✸✳✷✳✷ ❊q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ❇✐❞❞✐♥❣ ❙tr❛t❡❣✐❡s

❆❣❛✐♥ ✇❡ ❛r❡ ✐♥t❡r❡st❡❞ ✐♥ s②♠♠❡tr✐❝ ❛♥❞ ✐♥❝r❡❛s✐♥❣ ❡q✉✐❧✐❜r✐✉♠ ♦♥❧②✳ ❈♦♥s✐❞❡r ✜r♠i✳ ❚❤❡ ❛❝t✉❛❧

θ ❢♦r ✜r♠ i ✐s θ_i✳ ❇✉t ❧❡t ✜r♠ i ❜✐❞ ❛❝❝♦r❞✐♥❣ t♦ z_i ✭✐✳❡✳ ✜r♠ i s✐❣♥❛❧s ✐ts t②♣❡ t♦ ❜❡ z_i ✐♥st❡❛❞

♦❢ θ_i✮✳ ▲❡t t❤❡ s②♠♠❡tr✐❝ ❜✐❞❞✐♥❣ ❢✉♥❝t✐♦♥ ❜❡ ❞❡♥♦t❡❞ ❜② h(.)✳ ❋♦r t❤❡ t✐♠❡ ❜❡✐♥❣ ❛ss✉♠❡ t❤❛t h^/(.)>0✳ ❚❤❡ ❡①♣❡❝t❡❞ ♣r♦✜t ♦❢ ✜r♠ i ✐s ❣✐✈❡♥ ❜❡❧♦✇

"

(a−c+ 2θ_i)²

9b −h(z_i)

#

F(z_i) +







θ

Z

zi

(a−c−θ_j)²

9b dF(θ_j)





(1−F (z_i))

✾◆♦t❡ t❤❛t ❤❡r❡∀θ_W ^dΠ∗W

dθW

>0❤♦❧❞s✳

✶✵

❋r♦♠ t❤❡ ✜rst ♦r❞❡r ❝♦♥❞✐t✐♦♥ ♦❢ t❤❡ ❡①♣❡❝t❡❞ ♣r♦✜t ♠❛①✐♠✐③❛t✐♦♥ ✇❡ ❣❡t

h(θi) = 1 F (θi)

θi

Z

θ

"

(a−c+ 2zi)²

9b −

Z θ zi

(a−c−θ_j)²

9b dF (θj)− (a−c−z_i)²(1−F (zi)) 9b

#

dF (zi)

❋r♦♠ t❤❡ ❛❜♦✈❡ ❡①♣r❡ss✐♦♥ ♦❢ h(.)✱ ♦♥❡ ❝❛♥ r♦✉t✐♥❡❧② ❝❤❡❝❦ t❤❛t h^/(.) > 0 ❛♥❞ t❤❡ s❡❝♦♥❞ ♦r❞❡r

❝♦♥❞✐t✐♦♥ ❢♦r t❤❡ ❡①♣❡❝t❡❞ ♣❛②♦✛ ♠❛①✐♠✐③❛t✐♦♥ ❤♦❧❞s✳

◆♦✇ ✇❡ ❛r❡ ✐♥ ❛ ♣♦s✐t✐♦♥ t♦ ❝♦♠♣❛r❡ t❤❡ s♦❝✐❛❧ ✇❡❧❢❛r❡ ❜❡t✇❡❡♥ ❢✉❧❧② ❞✐s❝❧♦s❡❞ ❛♥❞ ✉♥❞✐s❝❧♦s❡❞ ❜✐❞

r❡❣✐♠❡s✳ ❆❢t❡r t❤❡ ❝♦♠♣❛r✐s♦♥ ✇❡ ✇✐❧❧ ♣r♦✈✐❞❡ t✇♦ ❡①❛♠♣❧❡s t♦ ✐❧❧✉str❛t❡ t❤❡ r❡s✉❧ts✳

✸✳✸ ❈♦♠♣❛r✐s♦♥ ♦❢ s♦❝✐❛❧ ✇❡❧❢❛r❡ ❢♦r ❧✐♠✐t❡❞ ✐♥❢♦r♠❛t✐♦♥ ❛♥❞ ❢✉❧❧ ✐♥❢♦r✲

♠❛t✐♦♥

❚❤❡♦r❡♠ ✸✳✺✳ ■❢∀i and∀θi dq_{W i}^∗

dθi >0t❤❡♥ ✐♥❞✉str② ♦✉t♣✉t ✉♥❞❡r ✉♥❞✐s❝❧♦s❡❞ ❜✐❞s ✭Q_L=q^L_W^∗+q_L^L∗✮

❛♥❞ ✐♥❞✉str② ♦✉t♣✉t ✉♥❞❡r ❢✉❧❧② ❞✐s❝❧♦s❡❞ ❜✐❞s ✭Q_F =q^F_W^∗+q_L^F∗✮ ❤❛✈❡ t❤❡ ❢♦❧❧♦✇✐♥❣ r❡❧❛t✐♦♥s❤✐♣

Q_F TQ_L if f 2 (a−c) +θ_W

3b ST OEI

Pr♦♦❢✳ ❙❡❡ ❆♣♣❡♥❞✐① ❉

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