(1)替代效应和收入效应的定义
一种商品价格变动所引起的该商品需求量变动的总效应可以被分解为替代效应和收入效应两个部分,即总效应=替代效应+收入效应。其中,由商品的价格变动所引起的实际收入水平变动,进而由实际收入水平变动所引起的商品需求量的变动,称为收入效应;由商品的价格变动所引起的商品相对价格的变动,进而由商品的相对价格变动所引起的商品需求量的变动,称为替代效应。收入效应表示消费者的效用水平发生变化,而替代效应则不改变消费者的效用水平。
(2)根据总效应分解出替代效应和收入效应
下面以正常商品为例,分析如何从总效应中分解出替代效应与收入效应。
如图所示,横轴OX
1和纵轴OX
2分别表示商品1和商品2的数量,其中,商品1是正常物品。在商品价格变化之前,消费者的预算线为AB,该预算线与无差异曲线U
1相切于a点,a点是消费者效用最大化的一个均衡点。在a均衡点上,相应的商品1的需求量为

现假定商品1的价格P
1下降使预算线的位置由AB移至AB'。新的预算线AB'与另一条代表更高效用水平的无差异曲线U
2相切于b点,b点是商品1的价格下降以后的消费者的效用最大化的均衡点。在均衡点b上,相应的商品1的需求量为

比较a、b两个均衡点,商品1的需求量的增加量为

这便是商品1的价格P
1下降所引起的总效应。这个总效应可以被分解为替代效应和收入效应两个部分。
替代效应和收入效应 ①替代效应
在图中,由于商品1的价格P
1下降,消费者的效用水平提高了,消费者的新的均衡点b不是在原来的无差异曲线U
1上,而是在更高的无差异曲线U
2上。为了得到替代效应,必须剔除实际收入水平变化的影响,使消费者回到原来的无差异曲线U
1上去,作一条平行于预算线AB'且与无差异曲线U
1相切的补偿预算线FG。补偿预算线FG与预算线AB'平行,则以这两条预算线的相同斜率,表示商品1价格和商品2价格的一个相同的比值P
1/P
2,而且,这个商品的相对价格P
1/P
2是商品1的价格P
1变化以后的相对价格。补偿预算线FG与无差异曲线U
1相切于均衡点c,与原来的均衡点a相比,需求量的增加量为

这个增加量就是在剔除了实际收入水平变化影响以后的替代效应。
当预算线由AB移至FG时,消费者为了维持原有的效用水平,其消费必然会沿着既定的无差异曲线U
1由a点下滑到c点,增加对商品1的购买而减少对商品2的购买,即用商品1去替代商品2。于是,由a点到c点的商品1的需求量的增加量

便是P
1下降的替代效应。它显然归因于商品相对价格的变化,它不改变消费者的效用水平。在这里P
1下降所引起的需求量的增加量

是一个正值,即替代效应的符号为正。也就是说,正常物品的替代效应与价格成反方向的变动。
②收入效应
把补偿预算线FG再推回到AB'的位置上去,于是,消费者的效用最大化的均衡点就会由无差异曲线U
1上的c点回复到无差异曲线U
2上的b点,相应的需求量的变化量

就是收入效应。这是因为,在上面分析替代效应时,是为了剔除实际收入水平的影响,才将预算线AB'移到补偿预算线FG的位置。所以,当预算线由FG的位置再恢复到AB'的位置时,相应的需求量的增加量

必然就是收入效应。收入效应显然归因于商品1的价格变化所引起的实际收入水平的变化,它改变消费者的效用水平。
在这里,收入效应

是一个正值。这是因为,当P
1下降使得消费者的实际收入水平提高时,消费者必定会增加对正常物品商品1的购买。也就是说,正常物品的收入效应与价格成反方向的变动。
综上所述,对于正常物品来说,替代效应与价格成反方向的变动,收入效应也与价格成反方向的变动,在它们的共同作用下,总效应必定与价格成反方向的变动。
然而,对于低档物品来说,替代效应与价格成反方向的变动,收入效应与价格成同方向的变动,而且,在大多数的场合,替代效应的作用大于收入效应的作用,所以,总效应与价格成反方向的变动,相应的需求曲线是向右下方倾斜的。但是,在少数的场合,某些低档物品的收入效应的作用会大于替代效应的作用,于是,就会出现违反需求曲线向右下方倾斜的现象,这类物品就是吉芬物品。