неравенство доходов

В стране население разделено на пять равных по численности групп. До проведения реформы доходы представителей этих групп составляли соответственно 10, 20, 30, 40, 50 ден. ед. Государство провело перераспределение доходов. Доход каждого представителя двух наиболее обеспеченных групп уменьшился на одну и ту же величину $x$, а доход каждого представителя двух наименее обеспеченных групп увеличился на эту же величину $x$. Доход представителей средней группы не изменился.

В стране население разделено на 100 равных по численности групп. Доход каждого представителя первой группы равен 5 ден. ед., а доход каждого представителя каждой следующей группы на 5 ден. ед. больше, чем предыдущей. Вычислите коэффициент Джини.

Для справки:
\[
1+2+\ldots+n=\frac{n(n+1)}{2},
\qquad
1^2+2^2+\ldots+n^2=\frac{n(n+1)(2n+1)}{6}.
\]

В стране имеются два региона, равные по численности населения и совокупному доходу. В каждом регионе население разделено на две равные по численности однородные группы: все представители одной группы получают одинаковый доход. Доходы представителей двух групп первого региона равны $x_1$ и $x_2$, а доходы представителей двух групп второго региона равны $y_1$ и $y_2$. Коэффициенты Джини в первом и втором регионах равны соответственно $G_1$ и $G_2$, а коэффициент Джини во всей стране равен $G$.

Известно, что кривая Лоренца проходит через точку $(\frac{1}{2},\frac{1}{8})$ и описывается кубическим многочленом.

а) Найдите коэффициент Джини для данной экономики.

б) Найдите, каким именно многочленом описывается кривая Лоренца.

В компьютерной игре Алекс состоит в гильдии вместе с несколькими друзьями. В начале дня у одного из них было 5 единиц золота, а у всех остальных, включая Алекса, - ни одной. После совместного прохождения подземелья каждый друг Алекса получил ещё по 4 единицы золота, однако сам Алекс из-за ошибки в игре остался без награды. Исправляя ошибку, администратор сервера начислил Алексу 21 единицу золота. При этом он проследил, чтобы коэффициент Джини, характеризующий неравенство распределения золота в гильдии, не увеличился.

Как вы знаете, помимо индекса Джини ($G$) существует ещё один показатель неравенства доходов — индекс Робин Гуда ($H$). Он показывает, какая минимальная доля суммарного дохода должна быть перераспределена от более богатых к бедным, чтобы в обществе наступило полное равенство.

Учитывая, что индекс Робин Гуда можно вычислить как максимальное вертикальное расстояние между кривой Лоренца и линией абсолютного равенства, докажите, что для любых распределений дохода выполняются неравенства:

$$H \leqslant G \leqslant 2H.$$

Сравните индекс Джини и индекс Робин Гуда, если:

а) рассматриваемое общество состоит из $n$ групп, в каждой из которых доходы распределены равномерно. Решите для случаев:

1) $n = 2$,

2) $n = 3$,

3) всех $n \geq 2$.

б) кривая Лоренца описывается гладкой функцией $y = f(x)$, где $x$ — доля беднейшего населения, $y$ — доля совокупного дохода, которой владеет доля $x$ беднейшего населения.

Примечание: индекс Робин Гуда показывает, какую долю совокупного дохода необходимо перераспределить для достижения полного равенства.

В стране Барбиленд есть две группы населения - девушки и мэны. На каждую девушку приходится по 7 мэнов. Доход внутри групп распределен равномерно, а каждая девушка получает в 7 раз больше, чем один мэн.

a) Постройте кривую Лоренца и найдите коэффициент Джини в Барбиленде.

Докажите следующую формулу коэффициента Джини для $n$ групп: $$G=\sum_{i=1}^{n-1}(y_{i+1}\cdot x_i-y_i\cdot x_{i+1}), \text{ где } x — \text{ доля населения, а } y \text{ — доля дохода}$$

Кривая Лоренца задана окружностью произвольного радиуса $R\geq 1$. Определите значение коэффициента Джини в зависимости от $R$.