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多面板圖與需求圖

econ-viz 在 Canvas 之上提供更高階的教學元件：

  • Figure：多面板版面
  • PricePath 與 IncomePath：讓預算與均衡隨參數移動
  • DemandDiagram：連動的商品空間圖與 Marshall 需求圖
  • decompose_price_effect(...)：Hicks 與 Slutsky 分解
  • EdgeworthBox：兩人交換的 Edgeworth 箱形圖

多面板圖

一個面板不夠用時就用 Figure，例如變動前後的比較、效果分解圖或課堂簡報。

from econ_viz import Figure, Layout, levels, solve
from econ_viz.models import CobbDouglas

fig = Figure(
    Layout.SIDE_BY_SIDE,
    x_max=20,
    y_max=15,
    x_label="x",
    y_label="y",
    title="Before / After Price Change",
    shared_y=True,
)

cases = [
    (CobbDouglas(alpha=0.5, beta=0.5), 2.0, 3.0, 30.0, r"Before: $p_x=2$"),
    (CobbDouglas(alpha=0.3, beta=0.7), 4.0, 3.0, 30.0, r"After: $p_x=4$"),
]

for idx, (model, px, py, income, title) in enumerate(cases):
    eq = solve(model, px=px, py=py, income=income)
    panel = fig[idx]
    panel.ax.set_title(title)
    panel.add_utility(model, levels=levels.around(eq.utility, n=5), label="IC")
    panel.add_budget(px, py, income, fill=True, label="BC")
    panel.add_equilibrium(eq, show_ray=True)

fig[0].show_legend(loc="upper right")
fig.save("figure_side_by_side.png")

多面板並排比較

可用的版面

Figure 提供以下版面：

  • Layout.SINGLE
  • Layout.STACKED
  • Layout.SIDE_BY_SIDE
  • Layout.TOP_TWO_BOTTOM_ONE
  • Layout.TOP_ONE_BOTTOM_TWO
  • Layout.GRID_2X2
  • Layout.GRID_3X3

Figure[idx] 會回傳一個面板 Canvas，所以版面建好之後，繪圖 API 完全相同。

路徑工具

路徑物件會讓某一個預算參數逐步變動，並在每一步重新求解消費者問題。

from econ_viz import IncomePath, LinearBudget, PricePath
from econ_viz.models import CobbDouglas

model = CobbDouglas(alpha=0.5, beta=0.5)
budget = LinearBudget(px=2.0, py=2.0, income=40.0)

price_path = PricePath(
    model,
    budget=budget,
    price="px",
    price_range=(0.8, 6.0),
    n=40,
)
income_path = IncomePath(
    model,
    budget=budget,
    income_range=(20.0, 80.0),
    n=30,
)

這些路徑可以用來：

  • 用 Canvas.add_path(...) 畫出 PCC / ICC 形式的均衡軌跡
  • 傳入 DemandDiagram
  • 觀察價格或所得變動時，消費組合如何移動

需求圖

DemandDiagram 會建立上下兩個面板的圖：

  • 上方面板：無異曲線、預算線與均衡點
  • 下方面板：對應的 Marshall 需求曲線
from econ_viz import DemandDiagram, LinearBudget, PricePath
from econ_viz.models import CobbDouglas

model = CobbDouglas(alpha=0.5, beta=0.5)
budget = LinearBudget(px=2.0, py=2.0, income=40.0)
path = PricePath(
    model,
    budget=budget,
    price="px",
    price_range=(0.8, 6.0),
    n=40,
)

fig = DemandDiagram(path, title="Demand: Cobb-Douglas")
fig.add_marshallian_panel(
    price_markers=[1.5, 4.0],
    show_pcc=False,
    show_demand_guides=True,
)
fig.save("demand_cobb_douglas.png")

連動的 Marshall 需求圖

注意事項

建立需求圖時請注意以下限制：

  • DemandDiagram 目前只接受 PricePath
  • 平滑、拗折與角解的需求情況會分別處理，讓下方面板在經濟意義上保持正確
  • show_pcc=True 會在商品空間面板上疊加價格消費曲線

價格效果分解

decompose_price_effect(...) 將價格變動分成替代效果與所得效果。HICKS 固定原本的效用水準；SLUTSKY 則讓原本的消費組合在新價格下仍買得起。

from econ_viz import Canvas, DecompositionMethod, levels
from econ_viz.models import CobbDouglas
from econ_viz.optimizer import decompose_price_effect

model = CobbDouglas(alpha=0.5, beta=0.5)
result = decompose_price_effect(
    model,
    px=(2.0, 4.0),
    py=3.0,
    income=60.0,
    method=DecompositionMethod.HICKS,
)

(
    Canvas(x_max=25, y_max=25, title="Hicks decomposition")
    .add_decomposition(
        result,
        show_arrows=True,
        label_effects=True,
        show_x_projections=True,
    )
    .save("hicks.png")
)

add_decomposition 預設會畫出通過 A 與 C 的無異曲線；Slutsky 分解的 B 不在原本的曲線上，所以還會多畫一條通過 B 的曲線。如果要自己用 add_utility 畫，傳入 show_curves=False 即可。

result.A、result.B 與 result.C 分別是原始、補償後與最終消費組合。結果也包含 substitution_effect、income_effect、total_effect 與 compensated_income。

用 Effect 可設定每個效果的顏色、座標軸下方範圍箭頭的高度，以及旁邊的標籤。point_label 可移動或隱藏 A、B、C 標籤：

from econ_viz import Effect, Label

canvas.add_decomposition(
    result,
    substitution=Effect(color="#E67E22", label="SE", label_position="top"),
    income=Effect(color="#27AE60", label="IE"),
    point_label=Label(visible=False),
)

curve_stroke 與 curve_label 可調整這些曲線的樣式並加上標籤，legend 則決定 legend 的位置：

from econ_viz import Label, Legend, Stroke

canvas.add_decomposition(
    result,
    curve_stroke=Stroke(opacity=0.6),        # 調整 U0、U1（與 U_B）的樣式
    curve_label=Label(position="top"),       # 顯示 U0、U1 標籤
    legend=Legend(position="bottom"),        # 或 Legend(visible=False)
)

Hicks 價格效果分解

Edgeworth 箱形圖

EdgeworthBox 用來畫兩人交換經濟。消費者 A 從左下角原點計量，消費者 B 則從右上角原點計量。

from econ_viz import EdgeworthBox
from econ_viz.models import CobbDouglas

box = EdgeworthBox(
    CobbDouglas(alpha=0.8, beta=0.2),
    CobbDouglas(alpha=0.2, beta=0.8),
    total_x=12.0,
    total_y=10.0,
    title="Asymmetric Cobb-Douglas",
)

(
    box.add_endowment(5.0, 4.0)
    .add_contract_curve(n=100, method="mrs")
    .add_core()
    .add_price_line(px=1.2, py=1.0)
    .add_walrasian_equilibrium(px=1.2, py=1.0)
    .show_legend(loc="center left", bbox_to_anchor=(1.02, 0.5))
    .save("edgeworth.png")
)

平滑偏好可使用 method="mrs"。有折點、角解或自訂分段效用函數時，使用 method="pareto"。

非對稱 Cobb-Douglas Edgeworth 箱形圖

繪製路徑

不需要完整的需求圖時，也可以直接在 Canvas 上畫出路徑。

from econ_viz import Canvas, levels

eq = price_path.equilibria[len(price_path.equilibria) // 2]
lvls = levels.around(eq.utility, n=5)

Canvas(x_max=25, y_max=20) \
    .add_utility(model, levels=lvls) \
    .add_path(price_path, label="PCC") \
    .save("price_path.png")

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