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The next four sessions, including this session, that you study in this unit, explain how markets work. The market is an amazing instrument. It enables people who have never met and who know nothing about each other to interact and do business. The market also enables us to allocate out scarce resources to the uses that we value most highly. All markets determine the prices at which exchanges take place and enable both buyers and sellers to benefit.

Everything and anything that can be exchanged is traded in markets. There are markets for goods and services; for resources such as labour, capital and raw materials; for dollars and yen; for goods to be delivered now and for goods to be delivered in the future.

This session deals with:

• Examining the nature of markets

• Developing the concepts of demand of supply

• Discussing the factors that lead to shifts in demand and supply curves

• Explaining how prices and output are determined through the interaction of the demand and supply

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• Introducing the concept of price elasticity of demand and supply and discuss its determinants

• Defining the cross-price and income elasticities

• Intervention of market prices by government

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Supply is the functional relationship between the price of a good or service and the quantity that producers are willing and able to supply in a given period, all else held constant.

The supply curve shows the relationship between the price of a good and the quantity supplied, all else held constant.

The supply curve in figure 2.1, shows price (P) on the vertical axis and quantity supplied (Q) on the horizontal axis.

As you can see in figure 2.1, a supply curve generally slopes upward, indicating a positive or direct relationship between the price of the product and the quantity producers are willing to supply.

A higher price typically gives producers an incentive to increase the quantity supplied of a particular product because higher production is more profitable.  This direct relationship between the price of a good and the quantity producers are willing to offer for sale is commonly known as the ‘Law of Supply’.

Figure 2.1 shows a supply curve defined with all other factors held constant.  If the price increases/decreases, all other factors held constant, the quantity supplied increases/decreases from one point on the supply curve to another point  on the same supply curve.  This movement represents a change in quantity supplied.

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When one or more of the other factors (state of technology, input prices, prices of other goods related in production, future expectations, number of producers) the entire supply curve shifts to S’ as shown in figure 2.1.  This represents a change in supply.

There are two important things to note about the supply curve:

• A change in supply – this is change in the overall supply relation, a change in all price‐quantity pairs.  It is caused by a change in one or more of the other determinants of supply and is indicated by a shift of the supply curve.

• A change in quantity supplied – this is a change in the specific amount of the good that sellers are willing and able to purchase.  It is caused by a change in the supply price and is indicated by a movement along the supply curve from one point to another.

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There are many factors, other than the price of the good, that affect supply.  Some of these factors are: the input prices, prices of related goods purchased, the number of suppliers, expected future prices and technology.

Input prices are the prices of factors of production – labour, capital, land and raw materials – used to produce the given product.  These input prices affect the costs of production and, therefore, the prices at which producers are willing to supply different amounts of output.

If the price of inputs goes up, the cost of producing the goods increases.  And therefore at each price producers need to sell their good for more money.  So an increase in the price of inputs leads to an decrease in supply (the entire supply curve shifts to the left).  Similarly, a decrease in the price of inputs leads to an increase in supply (the supply curve shifts to the right).

So you can see that if any one or more of the factors that influence supply change, other than the price of the good, the supply curve will shift and this is referred to as a change in supply.

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Demand is defined as a functional relationship between the price of a good or service and the quantity demanded by consumers in a given period of time, all else held constant.

In figure 2.2, the demand curve labelled D, shows how the quantity of a good demanded by the consumers depends on its price.  Price is usually measured on the vertical axis and the quantity demanded on the horizontal axis.  As you can see (figure 2.2) the demand curve is downward sloping, indicating a negative or inverse relationship between the price of the product and the quantity demanded by consumers.  The inverse relationship is known as the ‘Law of Demand’.

Mathematically, the inverse relationship may be expressed as a causal relation:  

Qx = (Px), where Qx is the quantity demanded of good x;  is the function of independent variables contained within the parenthesis, and Px is the price of good x.

Hence, in the above equation, the function () is a varying one; i.e., the law of demand postulates Px as the independent variable and Qx as the dependent variable.  The two variables move in the opposite direct6ion.  When price falls/rices quantity demanded increases/decreases.

Demand is a multivariate relationship, that is, it is determined by many factors simultaneously.  Some of the important determinants, apart from the price of the commodity, are prices of related goods, income of the consumer, number of buyers, 

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tastes, credit availability and consumer expectations about future prices.

The movement between points along the demand curve D, in figure 2.2, is called a change in quantity demanded.  It results when consumers react to a change in the price of the good, all other factors held constant.  This change in quantity demanded is pictured as a movement along a given demand curve.

It is also possible for the entire demand curve to shift.  This shift occurs when the values of one or more of the other variables change.  For example, if consumers’ incomes increase, the demand curve for the particular good generally shifts outward (like D’ in figure 2.2).  The shift of the entire demand curve is called a change in demand.  It occurs when one or more of the variables held constant in defining a given demand curve changes.

There are three important things to note about the demand curve:

• It is downward sloping indicating that between the price of a product and the quantity demanded, a negative or inverse relationship exists.  In other words, as the price declines the quantity demanded increases.  This is indicated by a downward movement along the demand curve and an increase in price, decreases the quantity demanded and an upward movement along the demand curve occurs.

• The movement along a given demand curve due to a change in price is referred to as ‘change in quantity demanded’.  As the price change, the quantity demanded change.  The term ‘change in demand’ refers to a shift of the demand curve.

• The position of the demand curve is determined by other factors such as the price of related products, consumer income, tastes, the number of buyers, and consumers’ expectations.  These are factors that are regarded as fixed when the demand curve is derived.  A change in any one of these factors will cause a shift of the demand curve and a change in demand occurs.  At each price a different quantity than before is demanded.

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Like in the case of supply, the factors that affect demand can be grouped into movement factors and shift factors.  The movement factor is the price of the product and the shift factors are the prices of related goods, consumers’ income, population, expected future prices/income, and preferences.

When consumers’ income increases, consumers buy more of most goods and when consumers’ income decreases, consumers buy less of most goods.  The figure shown in this slide, shows what happens when consumers’ income increases – it shifts the demand curve to D’ and output increases from Q1 to Q2 at the given price P1.

The quantity of a good that consumers plan to buy depends on the prices of related goods – these related goods can be substitutes or complements.  Substitute goods are those goods which can be used in place of other goods by the consumers to satisfy their needs and wants.  Examples of substitute goods are coffee and tea, butter and margarine, beef and pork, and so on.  Since these goods can be used interchangeably, as the price of one substitute rise consumers tend to switch to other products and therefore companies producing substitute products have little pricing power because if they increase the price of their product, demand for their product reduces drastically offsetting any profit from rise in price.

There are some goods which are used in conjunction with another good.  Fish and chips are complements and so are bacon and eggs and petrol and automobiles.  If the price of one good rises then not only its demand will fall, but it will also bring down the demand for the other good because that good is dependent on the use of the other good.

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Thus in case of substitutes with rise in price on one good leads to an increase in demand for other good and vice versa, while in the case of complementary with rise in price of one good leads to decrease in demand for other good.

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All societies necessarily make economic choices.  Society needs to make choices about, what should be produced, how should those goods and services be produced, and how the goods and services be distributed.

Market mechanism is the process by which a market solves a problem of allocating resources, especially that of deciding how much of a good or service should be produced, but other such problems as well.  The market mechanism is an alternative, for example, to having such decisions made by government.

Price provides the incentive to both consumer and producer.  High prices encourage more production by the producers, but less consumption by the consumers.  Low prices discourage production by the producer, and encourage consumption by the consumers.  Both incentives push the price to balance the forces of consumption (demand) and production (supply).  Economists call this balance equilibrium.  An equilibrium price is the price at which the quantity demanded is equal to the quantity supplied.  In figure 2.3 the equilibrium price is P0 and the equilibrium output is Q0.  At a higher price, P1 the quantity demanded is less than the quantity supplied, and we have a surplus and prices fall.  At a Lower price, P2 the quantity demanded exceeds the quantity supplied and we have a shortage and prices rise.

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The demand and supply models that we have just studied provides us with a powerful way of analysing influences on prices and quantities bought and sold.  A change in demand, a change in supply, or a change in both demand and supply change the equilibrium price and equilibrium quantity.

Let us look first at the effects of a change in supply (figure 2.4).  Figure 2.4 illustrates the effect of an increase in supply.  The initial equilibrium price is P1 and the quantity is Q1.  When supply increases the supply curve shifts right ward.  The equilibrium price falls to P3 and the quantity demanded increases to Q3.  There is an increase in the quantity demanded but no change in demand – a movement along, but no shift of, the demand curve.

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In figure 2.5, the equilibrium price is P1 and the equilibrium output is Q1.  Just like in the case of supply, we assume that the forces underlying supply remain the same and at least one of the shift variables (such as income increases) underlying demand changes.  The increase in income shifts the demand curve to the right, as shown in figure 2.5.  This results in higher price P3 and increase quantity Q3.

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In most markets, both the demand and supply curves shift from time to time.  The demand for some goods shift with the seasons, with changes in the price of related goods or simply with changing tastes.  Similarly, wage rates, capital costs and prices of raw materials also change from time to time and these changes shift the supply curve.

Supply and demand curves can be used to trace the effects of these changes.  Figure 2.6 shows what happens when both the demand and the supply shift rightward.  The rightward shifts results in slightly higher price (from P1 to P2) and a much larger quantity (from Q1 to Q2).  In general, changes in price and quantity depend on the amount by which each curve shifts and the shape of each curve.

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We often want to compare the price of a good today with what it was in the past or is likely to be in the future. To make such a comparison meaningful, we need to measure prices relative to an overall price level (need to compute the real price).  The nominal price of a dozen eggs is many time higher today than it was forty years ago.  The price of a dozen eggs in 1970 was $0.61 and in 2010 it was $1.54.  These are the prices one would have seen in supermarkets in those years.  After correcting for inflation over those years, we find that the price of eggs actually fell by 55 percent.  Similarly the cost of college education in nominal terms rose from $2,112 in 1970 to $21,550 in 2010.  (an increase of over 1000 percent) and when expressed in real terms the price in 2010 was $3,835 (rose by 82 percent).

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The movement in prices can be examined using the supply and demand for each good –this is illustrated in figures 2.7 (a) and 2.7 (b).

In figure 2.7(a) the supply curve for eggs shifted to the right as production costs fell; while the demand curve shifted to the left as consumer preferences changed.  As a result the price of eggs fell sharply and egg consumption rose slightly.

In figure 2.7(b) the supply curve for a college education shifted to the left as the cost of college education rose.  The demand curve shifted to the right as an increasing number of people desired a college education.  As a result, both college fees and enrolments rose sharply.

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We know that when the price drops the quantity demanded will rise and the quantity supplied will fall.  In many cases the direction of these changes are all that matter.  However, in other cases, the magnitude of the change matters as well.  Will a change in price have a larger impact or only a small impact on consumer and producer behaviour?

Economists use the concept of elasticity to measure the responsiveness of one variable to a change in another.  Price elasticity of demand (PED) measures the responsiveness of the quantity demanded to a change in price.

PED = % change in quantity demanded% change in price

An alternative formula (see equation 2.1) which is very useful is:

PED = Ep =  ΔQ/QΔP/P

where ΔQ is the change in quantity demanded, Q is the original quantity, ΔP is the change in price, and P is the original price.

The calculation of PED results in a coefficient, or real number, and this tells us two major things about the responsiveness of the quantity demanded to a change in price.  Sign(positive or negative) gives information about the direction of the relationship.  For all normal goods, PED will be negative, as there is a negative relationship between price 

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and quantity.

The range of the numerical values of the elasticity are 0 ≤ Ep ≤ , and can be broadly classified as follows.

• 1< Ep < , means the good is price elastic• 0< Ep < 1, means the good is inelastic• Ep = 1, means the good has unit elasticity• Ep =0, means the good is perfectly inelastic• Ep = , means the good is perfectly elastic

The basic determinants of the price elasticity of demand are:• The availability of substitutes;  the demand for a commodity is more elastic if there are 

close substitutes for it.• The nature of the need that the commodity satisfies.  In general, luxury goods are 

price elastic , while necessities are price inelastic.• The time period – demand is more elastic in the long run.• The number of uses to which a commodity can be put.  The more the possible uses of 

a commodity the greater its price elasticity will be.• The proportion of income spent on the particular commodity.

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Many students have a major problem with  the topic of elasticity.  They frequently see it as isolated topic, and consider slope and elasticity to be the same thing.  It is important to know that elasticity of demand and the slope of the demand curve are not the same thing.

As you can see in figure 2.11, that the slope of the demand curve is constant but the price elasticity of demand varies along the demand curve.  As you move from top to bottom of the demand curve, the elasticity changes from perfectly elastic (Ep = ‐) at the top to perfectly inelastic (Ep = 0) at the bottom.  Along a linear demand curve, demand is unit elastic  a the midpoint of the curve (Ep = ‐1), elastic (Ep > 1) above the midpoint of the curve, and inelastic (Ep < 1) below the midpoint of the curve.

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If the quantity demanded changes by an infinitely large percentage, in response to a small price change, the price elasticity of demand is infinity and the good is said to have a perfectly elastic demand.  Figure 2.12 (a) illustrates this case – a horizontal demand curve.  Any increase in price above P* in figure 2.12 (a) would cause the quantity demanded to decrease to zero.  While any price decrease below P* would cause quantity demanded to increase tremendously.

The perfectly elastic demand curve plays a very important role in economic theory because it represents the demand curve facing an individual firm in the model of perfect competition , which will be discussed in later session.

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Figure 2.12 (b) represents a vertical demand curve.  This curve shows that the quantity demanded of the good is the same regardless of the price  ‐ in other words, there is no consumer responsiveness to changes in the price of the good.  The figure 2.12 (b) represents a perfectly inelastic demand curve, where the elasticity coefficient is zero (Ep= 0).

A perfectly inelastic demand curve, would pertain to a product that is absolutely necessary for life and for where there are no substitutes.  One good reasonable example of such a product is insulin.  Insulin is of such importance to some diabetics that if the price rises or falls they do not change the quantity they buy.

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Although price elasticity of demand is of great importance, firms and government, also need to know the size of the other elasticities in the demand function for a given product.

Two other common elasticities are the income elasticity and the cross‐price elasticity of demand.  The income elasticity of demand is a measure of the responsiveness of the demand for a good or service to a change in income, other things remaining the same.  This change in income could be a change for an individual consumer resulting from a raise or new job, or it could arise from a change in the general level of economic activity in the overall economy affecting all consumers.

The income elasticity of demand is calculated by using the formula:

EI = % changed in quantity demanded

% change in income

= ΔQ/QΔI/I

The sign of the income elasticity of demand coefficient (positive or negative) is as important as the size of the elasticity coefficient (magnitude of the number).  The sign tells us whether the good is normal or inferior, while the size of the coefficient measures the responsiveness of the demand to changes in income.

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For goods with a positive income elasticities, we often make a distinction between necessities and luxuries.  Necessities are defined as goods with an income elasticity between 0 and 1 (0 < EI < 1), while luxuries are defined as goods with an income elasticity greater than 1 (EI > 1).  Consumer spending on necessities does not change substantially as income changes.  Whereas spending on luxury goods changes more than proportionately with changes in income.

If the income elasticity of demand is negative (EI < 0), the good is an inferior good.  The quantity demanded of an inferior good and the amount spent on it decreases as income increases.  Goods in this category include small  motorcycles, potatoes and rice.  Low‐income consumers by most of these goods.

The main determinants of income elasticity are:

• The nature of the need that the commodity covers – the percentage of income spent on food declines as income increases (this is known as Engels’ Law and will be dealt with in later sessions).

• The initial level of income of a country.  For example, a TV set is luxury in a least developed country while it is a necessity in a country with high per capital income.

• The time period, because consumption patterns adjust with a time‐lag to changes in income.  For most goods and services – food, beverages, fuel, entertainment, etc – the income elasticity of demand is larger in the long run than in the short run.  For a durable good, the opposite is true.  The short‐run elasticity of demand will be much larger than the long‐run elasticity.

The cross‐price elasticity of demand measures how the demand for one good, b, varies with changes in the price of another good, m.  The cross‐price elasticity of demand is a measure of the responsiveness of demand for a good (b) to a change in the price of another good (m), holding all other factors constant.

We calculate the cross‐price elasticity of demand by suing the formula: 

Cross‐price elasticity of demand (Ebm) = % change in quantity demanded (Qb)

% change in price (Pm)

=  ΔQb/Qb 

ΔPm/Pm

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The cross‐price elasticity of demand can be positive or negative.  If the cross‐price is positive  (Ebm > 0) the goods are substitutes, and if the cross‐price elasticity of demand is negative (Ebm < 0) the goods are complementary.

The elasticity of supply measures the responsiveness of the quantity of the supplied to a change in the price of a good, when all other influences on selling plans remain the same.  It is a calculated by using the formula:

Elasticity of Supply (Es) = % change in quantity supplied

% change in price

A perfectly elastic supply is when an almost zero percentage change in price brings a very large percentage change in the quantity supplied.  A elastic supply is when the percentage change in the quantity supplied exceeds the percentage change in price.  A inelastic supply is when the percentage change in the quantity supplied is less than the percentage change in price.  A perfectly inelastic supply is when the percentage change in the quantity supplied is zero when the price changes.  A unit elastic supply is when the percentage change  in the quantity supplied equals the percentage change in price.

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Point elasticity is used when the change in price is infinitesimally small, i.e. the two points between which elasticity is being measured essentially collapse on each other.  The formula we use to calculate the point elasticity is the same formula we used to calculate the price elasticity of demand.

Arc elasticity of demand measures the elasticity at the midpoint between two points on a curve.  The formula to calculate is slightly different from the point elasticity formula.  The formula is:

Arc Ep = (change in Q/Average Q)

(change in P/Average P)

= ΔQ/Ǭ

ΔP/

where Ǭ = Q1 + Q2 and  = P1 + P2

2 2

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Wheat is an important agricultural product and the wheat market has been studied extensively by agricultural economists.  In recent years there has been significant changes in agricultural policies, and to examine how these changes affected the farmers we use the supply and demand model.  As you can see the estimated demand equation is given by QD = 3550 – 266P and the estimated supply equation is given by QS = 1800 +240P.  By setting the quantity demanded equal to quantity supplied, we obtain the equilibrium price and quantity.

QS = QD

1800 +240P = 3550 – 266P 

506P = 1750

P = 1750/506 = $3.46

Solving the above equation, we obtain the equilibrium price, which is P = $3.46.  To obtain the equilibrium quantity, we substitute P = $3.46 into either the supply equation or the demand equation.  Substituting into the supply equation we get:  QS = 1800 + 240 (3.46) = 2630 million bushels.  Therefore using the supply‐demand model, we obtained the equilibrium price = $3.46, and the equilibrium quantity = 2630 million bushels.

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Using the calculated equilibrium price ($3.46) and quantity (2360 million bushels) and the linear demand and supply curves, the price elasticity of both demand and supply is calculated.  This is done by substituting the calculated values into the price elasticity of demand and supply formulas.  We find the price elasticity of demand = ‐0.43, which is inelastic; and the price elasticity of supply = 0.32, which is also inelastic.

The US wheat market has evolved over the years, in part because of changes and demand.  The demand for wheat has two components:  domestic demand and export.  During the last three decades, domestic demand for wheat rose only slightly (due to modest increase in population and income).  Export income over the same period fell sharply, largely due to the success of the Green Revolution in agriculture and developing nations like India, which had been large importers, became increasingly self‐sufficient.  On top of these, European nations adopted protectionist policies that subsidised their own production and imposed tariffs against imported wheat.

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When analysing demand and supply, we must distinguish between the short run and the long run. Short run is when there is insufficient time for consumers and producers to adjust fully to price changes and the long run is when there is enough time for consumers and producers to adjust fully to the price change.  In general, short run demand and supply curves look very different from their long run counterparts (see figures 2.13(a) and 2.13(b)). 

In the short run, an increase in price has only a small effect on the quantity of gasoline demanded.  Motorists may drive less, but they will not change the kinds of cars they are driving overnight.  In the long run they may change to smaller and more fuel‐efficient cars and the effect of the price increase will be larger.  Demand, therefore is more elastic in the long run than in the short run.

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In the case of automobiles, the opposite is true.  In the short run, if price increases, consumers initially defer buying new cars or replacing their old cars with new cars; thus quantity demanded falls sharply.  In the long run, old cars wear out and must be replaced; thus quantity demanded rises.  Demand, therefore, is less elastic in the long run than in the short run.  This is clearly reflected in the price elasticities of the demand curves in figure 2.13(b)

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Gasoline and automobiles are complementary goods – and increase in the price of one tends to reduce the demand of the other.  In addition, their respective dynamic behaviours (long run versus short run elasticities) are just the opposite from each other.  For gasoline, the long run price elasticities and the income elasticities are larger than the short run elasticities; for automobiles, the opposite is true.  Table 2.1 shows price and income elasticities for gasoline in the United States for the short run and the long run.  Note the large differences between the short run and the long run elasticities.

Table 2.2 shows the price elasticities and the income elasticities of demand for automobiles.  The table highlights two factors, one that the short run elasticities are much larger than the long run elasticities, and two, that the automobile industry is highly cyclical.

There are further examples in chapter two and I recommend that students should consult those examples, to gain the variety of applications.

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Price and income support programs are common place in the world.  In Australia, like most other industrial countries, markets are rarely free of government intervention.  Besides imposing taxes and granting subsidies, governments often regulate markets in a variety of ways.  In this section, we will see how supply and demand curves are used to analyse the effects of one form of government intervention: price controls.

Figure 2.24 illustrates the effects of price controls.  In the figure, P0 and Q0 are the prevailing equilibrium price and quantity (without government regulation).  The government, however has decided that P0 is too high and sets a ceiling price Pmax. At this lower price, producers will produce less and the quantity supplied will drop to Q1.  Consumers, on the other hand, will demand more at this low price; they would like purchase the quantity Q2.  Demand therefore is greater than supply and a shortage develops – i.e. there is excess demand of the magnitude Q2 – Q1.  The excess demand results in curtailments and supply rationing and sometimes these consequences may spill over into other markets.

Some people will gain and some people will lose from price controls.  According figure 2.24, producers lose – they receive lower prices, and some may leave the industry.  Some but, not all consumers gain.  Those consumers who can purchase the good at a lower price are better off than those who have been ‘rationed out’ and cannot buy the good at all are worse off.

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Given the supply and demand equations, the free market wholesale price was $6.40 per mcf (thousand cubic feet), production and consumption of gas were 23 Tcf (trillion cubic feet), and the average price of crude oil was $50 per barrel.  Suppose the government decides the free market price of $6.40 per mcf is too high, and sets a maximum price of $3.00 per mcf.  To find the impact of this, substitute $3.00 for PG in both the supply and the demand equations (holding the price of oil, PO, fixed at $50.00).  The result is quantity demanded (29.1 Tcf) is greater than the quantity supplied (20.6 Tcf).  Clearly the price control gives rise to shortage, thus distorting the distribution of income in favour of consumers (i.e. consumers benefit more than the producers).

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