ในทางเศรษฐศาสตร์ผลตอบแทนที่ลดลงหมายถึงการลดลงของ ผลผลิต ส่วนเพิ่ม (ผลผลิตที่เพิ่มขึ้น) ของ กระบวนการ ผลิตเมื่อปริมาณของปัจจัยการผลิต หนึ่ง เพิ่มขึ้นทีละน้อย โดยที่ปัจจัยการผลิตอื่นๆ ทั้งหมดคงที่ ( ceteris paribus ) ^{[ 1 ]}กฎของผลตอบแทนที่ลดลง (หรือที่รู้จักกันในชื่อกฎของผลผลิตส่วนเพิ่มที่ลดลง) ระบุว่าในกระบวนการผลิต หากปัจจัยการผลิตเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่ปัจจัยการผลิตอื่นๆ ทั้งหมดคงที่ ณ จุดหนึ่ง หน่วยปัจจัยนำเข้าที่เพิ่มขึ้นอีกหนึ่งหน่วยจะให้ผลผลิตที่ลดลง^{[ 2 ] [ 3 ]}กฎของผลตอบแทนที่ลดลงไม่ได้หมายความถึงการลดลงของความสามารถในการผลิตโดยรวม แต่เป็นการกำหนดจุดบนเส้นโค้งการผลิตที่การผลิตผลผลิตเพิ่มขึ้นอีกหนึ่งหน่วยจะส่งผลให้กำไรลดลง ภายใต้ผลตอบแทนที่ลดลง ผลผลิตยังคงเป็นบวก แต่ผลิตภาพและประสิทธิภาพลดลง

ความเข้าใจสมัยใหม่เกี่ยวกับกฎหมายนี้เพิ่มมิติของการคงผลผลิตอื่นๆ ให้คงที่ เนื่องจากกระบวนการที่กำหนดนั้นสามารถผลิตผลร่วมได้^{[ 4 ]}ตัวอย่างเช่น โรงงานที่เพิ่มผลผลิตที่ขายได้ แต่ก็เพิ่มการผลิต CO2 ด้วย_{สำหรับ}การเพิ่มปัจจัยนำเข้าเท่าเดิม^{[ 2 ]}กฎของผลตอบแทนที่ลดลงเป็นหลักการพื้นฐานของทั้งเศรษฐศาสตร์จุลภาคและเศรษฐศาสตร์มหภาค และมีบทบาทสำคัญในทฤษฎีการผลิต^{[ 5 ]}

แนวคิดเรื่องผลตอบแทนที่ลดลงสามารถอธิบายได้โดยพิจารณาทฤษฎีอื่นๆ เช่น แนวคิดเรื่อง การเติบโต แบบทวีคูณ^{[ 6 ]}เป็นที่เข้าใจกันโดยทั่วไปว่าการเติบโตจะไม่เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณอย่างต่อเนื่อง แต่จะอยู่ภายใต้ข้อจำกัดต่างๆ เช่น ทรัพยากรและเงินทุนที่มีจำกัด ซึ่งอาจทำให้เกิดภาวะเศรษฐกิจชะงักงัน [ ^{7 ] ตัวอย่าง}การผลิตนี้สอดคล้องกับความเข้าใจทั่วไปนี้ เนื่องจากการผลิตขึ้นอยู่กับปัจจัยการผลิต สี่ประการ ได้แก่ ที่ดิน แรงงาน ทุน และการประกอบการ^{[ 8 ]}ปัจจัยเหล่านี้มีอิทธิพลต่อการเติบโตทางเศรษฐกิจและในที่สุดอาจจำกัดหรือยับยั้งการเติบโตแบบทวีคูณอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น ผลจากข้อจำกัดเหล่านี้ กระบวนการผลิตจะไปถึงจุดที่มีผลผลิตสูงสุดบนเส้นโค้งการผลิต และนี่คือจุดที่ผลผลิตส่วนเพิ่มจะหยุดนิ่งและเคลื่อนเข้าใกล้ศูนย์^{[ 9 ]}นวัตกรรมในรูปแบบของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีหรือความก้าวหน้าในการบริหารจัดการสามารถลดหรือขจัดผลตอบแทนที่ลดลงเพื่อฟื้นฟูผลิตภาพและประสิทธิภาพ และสร้างผลกำไร^{[ 10 ]}

แนวคิดนี้สามารถเข้าใจได้นอกเหนือจากทฤษฎีเศรษฐศาสตร์ เช่น ประชากร ขนาดประชากรบนโลกกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว แต่สิ่งนี้จะไม่ดำเนินต่อไปตลอดไป (แบบทวีคูณ) ข้อจำกัดต่างๆ เช่น ทรัพยากร จะทำให้การเติบโตของประชากรหยุดชะงักในบางจุดและเริ่มลดลง^{[ 6 ]}ในทำนองเดียวกัน มันจะเริ่มลดลงไปสู่ศูนย์ แต่จะไม่ถึงกับเป็นค่าลบ ซึ่งเป็นแนวคิดเดียวกับอัตราผลตอบแทนที่ลดลงซึ่งหลีกเลี่ยงไม่ได้ในกระบวนการผลิต

แนวคิดเรื่องผลตอบแทนที่ลดลงสามารถสืบย้อนไปถึงความกังวลของนักเศรษฐศาสตร์ยุคแรกๆ เช่นโยฮันน์ ไฮน์ริช ฟอน ทูเนน , ฌาคส์ ตูร์โกต์ , อดัม สมิธ , ^{[ 11 ]}เจมส์ สเตียร์ท , โทมัส โรเบิร์ต มัลทัสและ^{[ 12 ]}เดวิด ริคาร์โด ตู ร์โก ต์โต้แย้งว่า "การเพิ่มขึ้นแต่ละครั้ง [ของปัจจัยนำเข้า] จะให้ผลผลิตน้อยลงเรื่อยๆ" ^{[ 13 ]}ในปี ค.ศ. 1815 เดวิด ริคาร์โด, โทมัส มัลทัส, เอ็ดเวิร์ด เวสต์และโรเบิร์ต ทอร์เรนส์ได้นำแนวคิดเรื่องผลตอบแทนที่ลดลงมาใช้กับค่าเช่าที่ดิน งานเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกับคณะกรรมการของรัฐสภาในอังกฤษ ซึ่งกำลังตรวจสอบว่าทำไมราคาธัญพืชจึงสูงมาก และจะลดราคาได้อย่างไร นักเศรษฐศาสตร์ทั้งสี่คนสรุปว่าราคาสินค้าเพิ่มสูงขึ้นเนื่องจากสงครามนโปเลียนซึ่งส่งผลกระทบต่อการค้าระหว่างประเทศและทำให้เกษตรกรต้องย้ายไปยังที่ดินที่ยังไม่ได้รับการพัฒนาและอยู่ไกลออกไป นอกจากนี้ ในช่วงท้ายของสงครามนโปเลียน การนำเข้าธัญพืชได้รับการฟื้นฟู ซึ่งทำให้ราคาสินค้าลดลง เนื่องจากเกษตรกรจำเป็นต้องดึงดูดลูกค้าและขายสินค้าของตนให้เร็วขึ้น^{[ 14 ]}

นักเศรษฐศาสตร์คลาสสิก เช่น มัลทัสและริคาร์โด อธิบายว่าผลผลิตที่ลดลงอย่างต่อเนื่องนั้นเกิดจากคุณภาพของปัจจัยการผลิตที่ลดลง ในขณะที่นักเศรษฐศาสตร์นีโอคลาสสิกสันนิษฐานว่าแรงงานแต่ละ "หน่วย" นั้นเหมือนกัน ผลตอบแทนที่ลดลงเกิดจากการหยุดชะงักของกระบวนการผลิตทั้งหมดเมื่อมีการเพิ่มหน่วยแรงงานเข้าไปในปริมาณทุนที่คงที่ กฎของผลตอบแทนที่ลดลงยังคงเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญในด้านการผลิต เช่น การทำฟาร์มและการเกษตร

ทฤษฎีนี้ได้รับการเสนอในช่วงหัวเลี้ยวหัวต่อของการปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งแรกโดยมีแรงจูงใจมาจากผลผลิตเดี่ยว ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักเศรษฐศาสตร์ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 ได้พยายามกำหนดนิยามใหม่ของทฤษฎีนี้เพื่อให้เหมาะสมและเกี่ยวข้องกับสังคมเศรษฐกิจสมัยใหม่มากขึ้น^{[ 4 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทฤษฎีนี้พิจารณาถึงสมมติฐานต่างๆ ที่สามารถตั้งได้เกี่ยวกับจำนวนปัจจัยนำเข้า คุณภาพ ผลิตภัณฑ์ทดแทนและผลิตภัณฑ์เสริม และผลผลิตร่วมผลิต ปริมาณ และคุณภาพ

ที่มาของกฎผลตอบแทนที่ลดลงนั้นพัฒนาขึ้นเป็นหลักในอุตสาหกรรมการเกษตร ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 เดวิด ริคาร์โด รวมถึงนักเศรษฐศาสตร์ชาวอังกฤษคนอื่นๆ ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ได้นำกฎนี้มาใช้เป็นผลจากประสบการณ์จริงในอังกฤษหลังสงคราม โดยพัฒนาขึ้นจากการสังเกตความสัมพันธ์ระหว่างราคาข้าวสาลีและข้าวโพดกับคุณภาพของที่ดินที่ให้ผลผลิต^{[ 15 ]}ข้อสังเกตคือ ณ จุดหนึ่ง คุณภาพของที่ดินเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ แต่ต้นทุนของผลผลิตก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้น แรงงานแต่ละหน่วยที่เพิ่มขึ้นในแปลงเกษตรกรรมจึงให้ผลตอบแทนที่ลดลงหรือลดลงเล็กน้อย^{[ 16 ]}

ตัวอย่างทั่วไปของผลตอบแทนที่ลดลงคือ การเลือกจ้างคนงานเพิ่มในโรงงานเพื่อเปลี่ยนแปลงกำลังการผลิตในปัจจุบัน โดยที่ทุนในโรงงาน (เช่น เครื่องจักรการผลิต เทคโนโลยีที่มีอยู่เดิม คลังสินค้า) ยังคงที่ การเพิ่มจำนวนพนักงานจากหนึ่งคนเป็นสองคน ในทางทฤษฎีแล้วจะทำให้ศักยภาพในการผลิตเพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่า และนี่เรียกว่าผลตอบแทนที่เพิ่มขึ้น

ถ้ามีพนักงาน 50 คน การเพิ่มจำนวนพนักงานขึ้นสองเปอร์เซ็นต์ (จาก 50 เป็น 51 คน) จะทำให้ผลผลิตเพิ่มขึ้นสองเปอร์เซ็นต์ ซึ่งเรียกว่าผลตอบแทนคงที่

เมื่อจำนวนพนักงานเพิ่มขึ้นไปถึง 100 คน พื้นที่โรงงานอาจเริ่มแออัด มีคนควบคุมเครื่องจักรและอยู่ในอาคารมากเกินไป และพนักงานก็กีดขวางการทำงานของกันและกัน การเพิ่มจำนวนพนักงานขึ้นสองเปอร์เซ็นต์ (จาก 100 เป็น 102 คน) จะทำให้ผลผลิตเพิ่มขึ้นน้อยกว่าสองเปอร์เซ็นต์ ซึ่งเรียกว่า "ผลตอบแทนลดลง"

ณ จุดหนึ่ง (อาจจะอีกนาน) (อาจจะมีพนักงาน 200 คน) พนักงานแต่ละคนที่เพิ่มเข้ามาจะทำให้ผลผลิตลดลง นี่เรียกว่า "ผลตอบแทนติดลบ" ^{[ 17 ]}

จากตัวอย่างทั้งหมดนี้ พื้นที่และทุนของปัจจัยการผลิตยังคงที่ กล่าวคือ ปัจจัยนำเข้าเหล่านี้คงที่ โดยการเพิ่มจำนวนคนเพียงอย่างเดียว ในที่สุดแล้ว ผลผลิตและประสิทธิภาพของกระบวนการจะเปลี่ยนจากผลตอบแทนที่เพิ่มขึ้นเป็นผลตอบแทนที่ลดลง

เพื่อให้เข้าใจแนวคิดนี้อย่างถ่องแท้ ต้องตระหนักถึงความสำคัญของผลผลิตส่วนเพิ่มหรือผลตอบแทนส่วนเพิ่มผลตอบแทนจะลดลงในที่สุดเพราะนักเศรษฐศาสตร์วัดผลิตภาพโดยพิจารณาจากหน่วยเพิ่มเติม (ส่วนเพิ่ม) ปัจจัยนำเข้าเพิ่มเติมส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพหรือผลตอบแทนมากกว่าในระยะเริ่มต้น^{[ 18 ]}จุดในกระบวนการก่อนที่ผลตอบแทนจะเริ่มลดลงถือเป็นระดับที่เหมาะสม การสามารถรับรู้จุดนี้เป็นประโยชน์ เนื่องจากตัวแปรอื่นๆ ในฟังก์ชันการผลิตสามารถเปลี่ยนแปลงได้แทนที่จะเพิ่มแรงงานอย่างต่อเนื่อง

นอกจากนี้ ลองพิจารณาดัชนีการพัฒนาของมนุษย์ (Human Development Index ) ซึ่งคาดว่าจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตราบใดที่GDP ต่อหัว (ในแง่ของอำนาจซื้อ) เพิ่มขึ้น นี่จะเป็นสมมติฐานที่สมเหตุสมผลเพราะ GDP ต่อหัวเป็นฟังก์ชันของ HDI แม้แต่ GDP ต่อหัวก็จะถึงจุดที่อัตราผลตอบแทนต่อ HDI ลดลง^{[ 19 ]}ลองคิดดู ในครอบครัวที่มีรายได้น้อย การเพิ่มขึ้นของรายได้โดยเฉลี่ยจะส่งผลกระทบอย่างมากต่อความเป็นอยู่ที่ดีของครอบครัว พ่อแม่สามารถจัดหาอาหารและสิ่งจำเป็นด้านการดูแลสุขภาพให้แก่ครอบครัวได้มากขึ้น นั่นคืออัตราผลตอบแทนที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่ถ้าคุณให้การเพิ่มขึ้นแบบเดียวกันแก่ครอบครัวที่ร่ำรวย ผลกระทบต่อชีวิตของพวกเขาจะน้อยลง ดังนั้น อัตราผลตอบแทนที่ได้รับจากการเพิ่มขึ้นของรายได้โดยเฉลี่ยจึงลดลง

บ่งบอก${\displaystyle Output=O\ ,\ Input=I\ ,\ O=f(I)}$

ผลตอบแทนที่เพิ่มขึ้น:${\displaystyle 2\cdot f(I)<f(2\cdot I)}$

ผลตอบแทนคงที่:${\displaystyle 2\cdot f(I)=f(2\cdot I)}$

ผลตอบแทนที่ลดลง:${\displaystyle 2\cdot f(I)>f(2\cdot I)}$

ในทางเศรษฐศาสตร์มีฟังก์ชันการผลิตที่เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวาง คือQ = f(NR, L, K, t, E) :

• จุดที่ผลตอบแทนลดลงสามารถเกิดขึ้นได้โดยใช้ค่าอนุพันธ์อันดับสองในฟังก์ชันการผลิตข้างต้น
• ซึ่งสามารถลดรูปได้เป็น: Q= f(L,K )
• สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าผลผลิต (Q) ขึ้นอยู่กับฟังก์ชันของปัจจัยนำเข้าแปรผัน (L) และปัจจัยนำเข้าคงที่ (K) ทั้งหมดในกระบวนการผลิต นี่คือพื้นฐานในการทำความเข้าใจ สิ่งสำคัญที่ต้องเข้าใจหลังจากนี้คือคณิตศาสตร์เบื้องหลังผลผลิตส่วนเพิ่มMP = ΔTP / ΔL ^{[ 20 ]}
• สูตรนี้มีความสำคัญในการนำไปเชื่อมโยงกับอัตราผลตอบแทนที่ลดลง โดยจะคำนวณจากการเปลี่ยนแปลงของผลผลิตรวมหารด้วยการเปลี่ยนแปลงของแรงงาน
• สูตรผลผลิตส่วนเพิ่มชี้ให้เห็นว่า ผลผลิตส่วนเพิ่มควรเพิ่มขึ้นในระยะสั้นเมื่อแรงงานเพิ่มขึ้น แต่ในระยะยาว การเพิ่มขึ้นของแรงงานนี้อาจไม่มีผลกระทบหรืออาจส่งผลเสียต่อผลผลิต เนื่องจากต้นทุนคงที่เป็นฟังก์ชันของผลผลิตในระยะยาว

เริ่มต้นจากสมการสำหรับผลผลิตส่วนเพิ่ม:${\displaystyle {\Delta Out \over \Delta In_{1}}={{f(In_{2},In_{1}+\Delta In_{1})-f(In_{1},In_{2})} \over \Delta In_{1}}}$

ในการแสดงให้เห็นถึงผลตอบแทนที่ลดลง ต้องมีเงื่อนไขสองประการคือ ผลผลิตส่วนเพิ่มเป็นบวก และผลผลิตส่วนเพิ่มลดลง

ความยืดหยุ่นซึ่งเป็นฟังก์ชันของอินพุตและเอาต์พุตสามารถนำมาใช้สำหรับการเปลี่ยนแปลงอินพุตเล็กน้อย หากเงื่อนไขสองข้อข้างต้นเป็นไปตามนั้นแล้ว^{[ 21 ]}${\displaystyle \epsilon ={In \over Out}\cdot {\delta Out \over \delta In}}$${\displaystyle 0<\epsilon <1}$

วิธีการนี้ใช้งานง่ายและเข้าใจได้ง่าย

1. ถ้าเป็นค่าบวก เนื่องจากค่าอินพุตและเอาต์พุตที่เป็นลบเป็นไปไม่ได้${\displaystyle {เข้า ออก}}$
2. และเป็นผลบวก เนื่องจากผลตอบแทนที่เป็นบวกสำหรับปัจจัยนำเข้าเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับผลตอบแทน ที่ลดลง${\displaystyle {\delta Out \over \delta In}}$

• แล้ว${\displaystyle 0<\epsilon }$

1. ${\displaystyle {\delta Out \over Out}}$คือการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของผลลัพธ์คือการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของปัจจัยนำเข้า${\displaystyle {\delta In \over In}}$
2. การเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของผลผลิตมีขนาดเล็กกว่าการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของปัจจัยนำเข้า ~การเปลี่ยนแปลงปัจจัยนำเข้าต้องใช้ความพยายามมากขึ้นเพื่อให้ผลผลิตเปลี่ยนแปลงไป~

• แล้ว${\displaystyle {\delta Out \over Out}/{\delta In \over In}={In \over Out}\cdot {\delta Out \over \delta In}=\epsilon <1}$

มีความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างผลตอบแทนจากปัจจัยการผลิตและต้นทุนการผลิต แม้ว่าปัจจัยอื่นๆ เช่น สภาพตลาดปัจจัยการผลิตก็อาจส่งผลต่อต้นทุนการผลิตได้เช่นกัน สมมติว่าเมล็ดพันธุ์หนึ่งกิโลกรัมมีราคาหนึ่งดอลลาร์และราคานี้ไม่เปลี่ยนแปลง สมมติเพื่อความง่ายว่าไม่มีต้นทุนคงที่เมล็ดพันธุ์หนึ่งกิโลกรัมให้ผลผลิตหนึ่งตัน ดังนั้นต้นทุนการผลิตตันแรกจึงอยู่ที่หนึ่งดอลลาร์ นั่นคือ สำหรับผลผลิตตันแรกต้นทุนส่วนเพิ่มและต้นทุนเฉลี่ยของผลผลิตจะเท่ากับ ต่อตัน หากไม่มีการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ แล้ว ถ้าเมล็ดพันธุ์กิโลกรัมที่สองที่ใส่ลงไปในดินให้ผลผลิตเพียงครึ่งหนึ่งของกิโลกรัมแรก (แสดงให้เห็นถึงผลตอบแทนที่ลดลง) ต้นทุนส่วนเพิ่มจะเท่ากับ ต่อครึ่งตัน หรือ ต่อตัน และต้นทุนเฉลี่ยจะเท่ากับ ต่อ 3/2 ตัน หรือ /3 ต่อตัน ในทำนองเดียวกัน ถ้าเมล็ดพันธุ์กิโลกรัมที่สามให้ผลผลิตเพียงหนึ่งในสี่ตัน ต้นทุนส่วนเพิ่มจะเท่ากับ ต่อหนึ่งในสี่ตัน หรือ ต่อตัน และต้นทุนเฉลี่ยจะเท่ากับ 7/4 ตัน หรือ /7 ต่อตัน ดังนั้น ผลตอบแทนส่วนเพิ่มที่ลดลงจึงหมายถึงต้นทุนส่วนเพิ่มที่เพิ่มขึ้นและต้นทุนเฉลี่ยที่เพิ่มขึ้น

ต้นทุนวัดจากต้นทุนค่าเสียโอกาสในกรณีนี้ กฎดังกล่าวใช้ได้กับสังคมด้วยเช่นกัน กล่าวคือ ต้นทุนค่าเสียโอกาสของการผลิตสินค้าหนึ่งหน่วยโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นเมื่อสังคมพยายามผลิตสินค้านั้นมากขึ้น นี่คือคำอธิบายถึงรูปทรงโค้งออกของ เส้นกราฟ แสดง ความเป็นไปได้ในการผลิต

ส่วนหนึ่งของเหตุผลที่อินพุตหนึ่งถูกเปลี่ยนแปลงโดยที่ปัจจัยอื่นๆ คงที่คือแนวคิดเรื่องการกำจัดอินพุต^{[ 22 ]}ด้วยสมมติฐานนี้ โดยพื้นฐานแล้วอินพุตบางอย่างอยู่เหนือระดับที่มีประสิทธิภาพ หมายความว่า อินพุตเหล่านั้นสามารถลดลงได้โดยไม่มีผลกระทบต่อผลผลิตที่สังเกตได้ เช่นเดียวกับปุ๋ยที่มากเกินไปในแปลงนา

หากสมมติว่าปัจจัยนำเข้าสามารถกำจัดทิ้งได้ การเพิ่มปัจจัยนำเข้าหลักในขณะที่ลดปัจจัยนำเข้าส่วนเกินลง อาจส่งผลให้ผลตอบแทนลดลงในระดับเดียวกันกับกรณีที่ปัจจัยนำเข้าหลักเปลี่ยนแปลงไป โดยที่ ปัจจัยอื่นๆ คงที่สำหรับปัจจัยนำเข้าที่ถือว่า "คงที่" เช่น แรงงานและสินทรัพย์ ผลตอบแทนที่ลดลงก็ยังคงเป็นจริง ในยุคการบัญชีสมัยใหม่ที่สามารถตรวจสอบย้อนกลับปัจจัยนำเข้าไปยังการเคลื่อนไหวของเงินทุนทางการเงินได้ กรณีเดียวกันนี้อาจสะท้อนให้เห็นถึงผลตอบแทนที่คงที่หรือเพิ่มขึ้นก็ได้

จำเป็นต้องทำความเข้าใจ "โครงสร้างละเอียด" ^{[ 4 ]}ของข้อมูลนำเข้าให้ชัดเจนก่อนดำเนินการต่อไป ในเรื่องนี้ceteris paribusถือเป็นการแยกแยะความหมาย