此消费者的最优化问题为:
构造拉格朗日辅助函数L(x,y,λ)=x0.5y0.5+λ(I-pxx-pyy),效用最大化的一阶条件为:
设汉堡价格变化量为Δpx,即px′=px+Δpx。
汉堡的价格发生微小的变化后,汉堡的最优消费量为x*=I/[2(px+Δpx)]。
所以,总效应为x*-x=-ΔpxI/[2px(px+Δpx)]。
x的价格变化后,要维持原有的效用水平所需的收入为M′,所以M′=px′x′+py′y′,其中py′=py。
根据消费者效用最大化条件MUx′/MUy′=px′/py′,得y′/x′=px′/py′。
保持效用不变有
解出:
因此,替代效应为
收入效应为