INTRODUCTION  TO  INDUSTRIAL  ORGANIZATION

INTRODUCTION  TO  INDUSTRIAL  ORGANIZATION  

Program  

PART  1.  INTRODUCTION   PART  2.  OLIGOPOLY  

 1.  Oligopoly  Compe..on    2.  Collusion  

PART  3.  PRICE  AND  NONPRICE  STRATEGIES    1.  Price  Discrimina.on  

 2.  Ver.cal  Rela.ons  

 3.  Product  Differen.a.on    4.  Adver.sing  

PART  4.  MARKET  STRUCTURE    1.  Entry  Deterrence  

 2.  Mergers  and  Acquisi.ons  

PART  5.  RESEARCH  AND  DEVELOPMENT  

INTRODUCTION  TO  INDUSTRIAL  ORGANIZATION  

Program  

PART  1.  INTRODUCTION   PART  2.  OLIGOPOLY  

 1.  Oligopoly  Compe<<on    2.  Collusion  

PART  3.  PRICE  AND  NONPRICE  STRATEGIES    1.  Price  Discrimina.on  

 2.  Ver.cal  Rela.ons  

 3.  Product  Differen.a.on    4.  Adver.sing  

PART  4.  MARKET  STRUCTURE    1.  Entry  Deterrence  

 2.  Mergers  and  Acquisi.ons  

PART  5.  RESEARCH  AND  DEVELOPMENT  

Part  II  

Oligopoly  

Chapter  II.1  

Oligopoly  Compe..on  

•  Between  perfect  compe..on  and  monopoly:  Oligopoly,  a  market   with  some  firms.  

•  Both  in  a  monopoly  under  perfect  compe..on,  nobody  cares  about   any  rival’s  ac.ons  or  reac.ons.  

•  However,  in  an  oligopoly  ...  

•  Example  (Wall  Street  Journal,  1999):  

 Coca-­‐Cola  wanted  to  increase  its  prices  by  5%  to  increase  its  profits.  

However,  the  result  of  such  an  acPon  depends  on  Pepsi’s  reacPon.  

•  Strategic  interac.on  between  firms  in  an   oligopoly:  

Firm  1’s  ac.on   Firm  2’s  profit   Firm  2’s  profit  

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  The  Bertrand  Model  illustrates  price  compe..on  in  an   oligopoly  

•  The  idea:  

 The  price  of  a  good  influences  the  demand  for  this  good  but  also   the  demand  for  subs.tutes  

! Interdependence  between  price  seZng  decisions  (example:  

computers  Compaq  /Dell)  

! The  Bertrand  Model  is  the  easiest  one  to  analyze  such  an   interdependence  

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  The  model:  

–  2  firms,  A    and  B  

–  homogeneous  good  (perfect  subs.tutes)   –  constant  marginal  cost,  c  

–  linear  demand  

–  A    and  B  simultaneously  set  their  price  

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  The  game:  

–  players:  A    and  B  

–  strategies:  price  seZng   –  rule:  simultaneity  

–  payoff:  profits  

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Profits  

 =  revenue  –  costs  =  P.D(P)  –  c.Q  

 *  D(P)  ?  

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  The  demand  

€

D_A(P) = D_A(P_A,P_B) =

0 if P_A > P_B D(P_A)

2 if P_A = P_B D(P_A) if P_A < P_B

⎧

⎨ ⎪

⎩ ⎪

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  The  demands  

€

D_A(P) = D_A(P_A,P_B) =

0 if P_A > P_B D(P_A)

2 if P_A = P_B D(P_A) if P_A < P_B

⎧

⎨ ⎪

⎩ ⎪

€

D_B(P) = D_B(P_A,P_B) =

0 if P_A < P_B D(P_B)

2 if P_A = P_B D(P_B) if P_A > P_B

⎧

⎨ ⎪

⎩ ⎪

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  The  best  price  seZng  strategies  

–  For  A:  

–  This  is  A’s  best  reply  func.on  or  A’s  reac.on  func.on  

€

P_A^*(P_B) =

P_M if P_B > P_M P_B −ε ^{if P}_M > P_B > c

c if c > P_B

⎧

⎨ ⎪

⎩ ⎪

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Graphically  

P_A    

P_B     45°  

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Graphically  

P_A    

P_B     45°  

c  

c  

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Graphically  

P_A    

P_B     45°  

c  

c   P_M    

P_M    

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Graphically  

P_A    

P_B     45°  

c  

c   P_M    

P_M    

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Graphically  

P_A    

P_B     45°  

c  

c   P_M    

P_M    

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Graphically  

P_A    

P_B     45°  

c  

c   P_M    

P_M    

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  The  best  price  seZng  strategies  

–  For  B:  by  symmetry  

–  This  is  B’s  best  reply  func.on  or  B’s  reac.on  func.on  

€

P_B^*(P_A) =

P_M if P_A > P_M P_A −ε ^{if P}_M > P_A > c

c if c > P_A

⎧

⎨ ⎪

⎩ ⎪

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Graphically,  for  B  

P_A    

P_B     45°  

c  

c   P_M    

P_M    

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Graphically  

P_A    

P_B     45°  

c  

c   P_M    

P_M    

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Graphically  

P_A    

P_B     45°  

c  

c   P_M    

P_M    

€

P

= P

= c

Nash  Equilibrium:  

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Results:  

–  Under  the  Bertrand  compe..on  condi.ons  (price   compe..on  with  homogeneous  goods  and  constant  

symmetric  marginal  costs),  firms  set  their  prices  equal  to   marginal  cost.  

–  No.ce  that  with  only  2  firms,  we  obtain  the  sale  outcome   as  under  perfect  compe..on  

II.1.1.  The  Bertrand  Model  

•  Limita.ons:  

–  Homogeneous  goods  implying  demand  is  0  or  1   –  Sta.c  framework,  no  possibility  for  retalia.on   –  No  capacity  constraint  

II.1.2.  Price  SeZng  with  Capacity   Constraints  

•  The  Model  

–  Same  as  in  II.1.1  

–  but  with  limited  produc.on  capaci.es,  K_A  and  K_B     –  c  =  0,  for  simplicity  and  wlog  

II.1.2.  Price  SeZng  with  Capacity   Constraints  

•  The  Demands  

 If  P_B  >  P_A  and  D(P_A)  >  K_A  ,        then    q_A  =  K_A    and  

€

q_B =

0 if D(P_B)− K_A ≤ 0 D(P_B)− K_A if 0 ≤ D(P_B)− K_A ≤ K_B

K_B if K_B ≤ D(P_B)− K_A

⎧

⎨ ⎪

⎩ ⎪

II.1.2.  Price  SeZng  with  Capacity   Constraints  

•  Result  

–  If  the  total  market  capacity  is  low  enough  compared  to  the  market  demand,   then  the  equilibrium  price  is  higher  than  the  marginal  cost.  

–  In  par.cular,    P^*  =  P(  K_A  +  K_B  )    

K_A  +  K_B     P(  K_A  +  K_B  )    

P  

Q  

II.1.3  The  Cournot  Model   The  symmetric  duopoly  case  

•  The  model  

– 

2  firms,  A  and  B  

– 

homogeneous  good  

– c,  constant  marginal  cost  

– 

the  market  price  is  unique  and  depends  on  the   total  produc.on  

– 

firms  simultaneously  decide  their  produc.on  

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  For  any  quan.ty  q_B  produced  by  firm  B,  firm  A’s  problem  is  similar   to  the  problem  of  a  monopolist  that  faces  the  following  residual   demand:  

   D_A  (q_B)  =  D  (Q)  -­‐  q_B    

P  

Q   D(Q)  

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  For  any  quan.ty  q_B  produced  by  firm  B,  firm  A’s  problem  is  similar   to  the  problem  of  a  monopolist  that  faces  the  following  residual   demand:  

   D_A  (q_B)  =  D  (Q)  -­‐  q_B    

P  

Q   D(Q)  

q_B  

D_A(q_B)    

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  For  any  quan.ty  q_B  produced  by  firm  B,  firm  A’s  problem  is  similar   to  the  problem  of  a  monopolist  that  faces  the  following  residual   demand:  

   D_A  (q_B)  =  D  (Q)  -­‐  q_B    

P  

Q   D(Q)  

q_B  

D_A(q_B)    

MR_A  

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  For  any  quan.ty  q_B  produced  by  firm  B,  firm  A’s  problem  is  similar   to  the  problem  of  a  monopolist  that  faces  the  following  residual   demand:  

   D_A  (q_B)  =  D  (Q)  -­‐  q_B    

P  

Q   D(Q)  

q_B   q_B  

D_A(q_B)    

MR_A  

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  For  any  quan.ty  q_B  produced  by  firm  B,  firm  A’s  problem  is  similar   to  the  problem  of  a  monopolist  that  faces  the  following  residual   demand:  

   D_A  (q_B)  =  D  (Q)  -­‐  q_B    

!  q_A  varies  with  q_B  (see  graph).  

P  

Q   D(Q)  

q_B   q_B  

D_A(q_B)    

MR_A  

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  For  any  quan.ty  q_B  produced  by  firm  B,  firm  A’s  problem  is  similar   to  the  problem  of  a  monopolist  that  faces  the  following  residual   demand:  

   D_A  (q_B)  =  D  (Q)  -­‐  q_B    

!  q_A  varies  with  q_B  (see  graph).  

P  

Q   D(Q)  

q_B   q_B  

D_A(q_B)    

MR_A  

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  The  op.mal  choice  of  q_A  depends  on  q_B  

 !  Best  reply  func.on  or  reac.on  func.on:    

•  The  form  of  the  best  reply  func.on:  

–  nega.ve  slope   –  extreme  case:  

•  q_B  =  0,  residual  demand  =  total  demand    !  

–  other  extreme  case:    

•  q_B  =  q^C,  residual  demand  below  marginal  cost  !  

€

q_A^* (q_B)

€

q^*_A(0) = q^M

€

q_A^* (q^C)= 0

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  Firm  A’s  best  reply  func.on    

q_A    

q_B    

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  Firm  A’s  best  reply  func.on    

q^C  

q^C   q^M  

q^M   q_A    

q_B    

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  Firm  A’s  best  reply  func.on    

€

q_A^*(q_B)

q^C  

q^C   q^M  

q^M   q_A    

q_B    

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  Firm  A’s  best  reply  func.on    

€

q_A^*(q_B)

q^C  

q^C   q^M  

q^M   q_A    

q_B    

No.ce:    

Linear  demand  and  costs  

!  Linear  best  reply   func.ons  

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  Firm  B’s  best  reply  func.on,  by  symmetry    

€

q_B^*(q_A)

q^C  

q^C   q^M  

q^M   q_A    

q_B    

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  Market  equilibrium  

€

q_B^*(q_A)

q^C  

q^C   q^M  

q^M   q_A    

q_B    

€

q^*_A(q_B)

E  

E:  best  reply  for  both  firms   Check  the  defini.on  of  a  Nash   equilibrium  

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  Dynamic  interpreta.on  of  the  Cournot  equilibrium  

€

q_B^*(q_A)

q^C  

q^C   q^M  

q^M   q_A    

q_B    

€

q^*_A(q_B)

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  Dynamic  interpreta.on  of  the  Cournot  equilibrium  

€

q_B^*(q_A)

q^C  

q^C   q^M  

q^M   q_A    

q_B    

€

q^*_A(q_B)

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  Dynamic  interpreta.on  of  the  Cournot  equilibrium  

€

q_B^*(q_A)

q^C  

q^C   q^M  

q^M   q_A    

q_B    

€

q^*_A(q_B)

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  Dynamic  interpreta.on  of  the  Cournot  equilibrium  

€

q_B^*(q_A)

q^C  

q^C   q^M  

q^M   q_A    

q_B    

€

q^*_A(q_B)

E  

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  graphically  

•  Comparison  with  E^C  and  E^M    

q^C  

q^C   q^M  

q^M   q_A    

q_B     E  

q^M    <  q^E    <  q^C    

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  analy.cally  

Analy.cal  deriva.on  of  the  Cournot  equilibrium  

 P  =  a  –  b  Q    Q  =  q

 +  q

 C(q

)  =  c  q

 ,  i  =  A,  B.    

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  analy.cally  

•  Firm  A  

 Π_A  =  P(q_A,  q_B)  q_A  –  c  q_A            

     =  (a  –  b  q_A  –  b  q_B)  q_A  –  c  q_A  

 →  CPO  :  a  –  2  b  q_A  –  b  q_B  –  c  =  0        

€

⇔ q

(q

) ≡ q

= a − bq

− c

2b

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  analy.cally  

•  Firm  B  

 Π_B  =  P(q_A,  q_B)  q_B  –  c  q_B            

     =  (a  –  b  q_A  –  b  q_B)  q_B  –  c  q_B  

 →  CPO  :  a  –  b  q_A  –  2  b  q_B  –  c  =  0        

€

⇔ q

(q

) ≡ q

= a − bq

− c

2b

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  analy.cally  

•  To  find  the  Nash/Cournot  equilibrium  

–  Either  solve  the  system  with  2  equa.ons  and  2  unknowns   q_A  and  q_B:  

–  Or  use  the  symmetry  between  A  and  B:  q_A  =  q_B  

 and    

€

q_A = a − bq_A − c 2b

€

q_B = a − bq_A − c 2b

€

q_A = a − bq_B − c 2b

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  analy.cally  

• 

The  solu.on  

€

q_A^E = q_B^E = a − c 3b

€

Q^E = q_A^E + q_B^E = 2 3

a − c b

€

P^E = a −bQ^E = a + 2c 3

€

SC^E = 2 b

a − c 3

⎛

⎝ ⎜ ⎞

⎠ ⎟

2

€

DWL^E = 1 2b

a − c 3

⎛

⎝ ⎜ ⎞

⎠ ⎟

2

€

Π^E_A = Π^E_B = 1 b

a − c 3

⎛

⎝ ⎜ ⎞

⎠ ⎟

2

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  analy.cally  

• 

Comparison  with  E

 and  E

•  E^C  

•  E^M  

€

SC^M = DWL^M =

(

)

8b

€

P^C = c

€

Q^C = a − c b

€

SC^E =

(

)

2b

€

Π^C = DWL^C = 0

€

P^M = a + c 2

€

Q^M = a − c 2b

€

Π^M =

(

)

4b

II.1.3  The  Cournot  Model  

Symmetric  duopoly,  analy.cally  

• 

Comparison  with  E

 and  E

!  

€

Q^M < Q^E < Q^C

€

P^M > P^E > P^C

€

ΣΠ^M > ΣΠ^E > ΣΠ^C

€

CS^M < CS^E < CS^C

€

DWL^M > DWL^E > DWL^C