Este exercício é difícil, por isso eu destaquei o foco de cada passagem em vermelho.
q=KαLβ
π=pq−vKc−wLc=pq−CT
Onde usamos a função custo total de uma Cobb-Douglas genérica.
Primeiro, calculando as quantidades contingentes de K e L e depois colocando-as na função custo total:
CT=qα+β1(α+β)(ααββvαwβ)α+β1
π=pq−qα+β1(α+β)(ααββvαwβ)α+β1
Agora, derivamos π com relação a q e igualamos a zero, para encontrar a quantidade que maximiza o lucro:
∂q∂π=p−α+β1qα+β1−1(α+β)(ααββvαwβ)α+β1
α+β1−1=α+β1−α−β
p−α+β1qα+β1−α−β(α+β)(ααββvαwβ)α+β1=0
p=qα+β1−α−β(ααββvαwβ)α+β1
qα+β1−α−β=p(vαwβααββ)α+β1
q∗=p1−α−βα+β(vαwβααββ)1−α−β1
Isolamos q em função de p,v e w, otendo a quantidade ótima de produção.
Agora, precisamos substituir q∗ de volta na função π para encontrar a função lucro máximo Π.
Π=pq∗−q∗α+β1(α+β)(ααββvαwβ)α+β1
Π=p⋅p1−α−βα+β(vαwβααββ)1−α−β1−[p1−α−βα+β(vαwβααββ)1−α−β1]α+β1(α+β)(ααββvαwβ)α+β1
Π=p1+1−α−βα+β(vαwβααββ)1−α−β1−p1−α−β1[(vαwβααββ)1−α−β1]α+β1(α+β)(ααββvαwβ)α+β1
1+1−α−βα+β=1−α−β1
Π=p1−α−β1(vαwβααββ)1−α−β1−p1−α−β1[(vαwβααββ)1−α−β1]α+β1(α+β)(ααββvαwβ)α+β1
Π=p1−α−β1(vαwβααββ)1−α−β1⎣⎡1−(α+β)((vαwβααββ)1−α−β1)α+β1−1(ααββvαwβ)α+β1⎦⎤
Π=p1−α−β1(vαwβααββ)1−α−β1⎣⎢⎡1−(α+β)((vαwβααββ)1−α−β1)α+β1−α−β(ααββvαwβ)α+β1⎦⎥⎤
Π=p1−α−β1(vαwβααββ)1−α−β1⎣⎡1−(α+β)⎝⎛(vαwβααββ)1−α−β1⋅α+β1−α−β⎠⎞(ααββvαwβ)α+β1⎦⎤
Π=p1−α−β1(vαwβααββ)1−α−β1[1−(α+β)(vαwβααββ)α+β1(ααββvαwβ)α+β1]
Π=p1−α−β1(vαwβααββ)1−α−β1[1−(α+β)]
Π=(1−α−β) p1−α−β1(vαwβααββ)1−α−β1