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The article in chapter one explains how food production diversity mitigates dietary diversity against shocks-induced income variations. We construct survey-panel dataset, separate 2,336 households by their credit status, and estimate a switching regression model. Increasing vulnerability of Nigeria`s farm households to food security risks motivates this study. As Nigeria relies majorly on oil and gas rents for revenues, global shocks generate macroeconomic fluctuations. This complicates policymaker`s attempts to boost food production using agricultural transformative reforms. Households try to diversify crop production to sustain quality nutrition, but they are constrained by credit to do so. We find that credit-unconstrained households diversified food production, but credit-constrained households could not. However, diversifying crop production shows a slight mitigation to nutritional quality. Therefore, income growth remains highly important for increasing dietary diversity. The second article, which is reported in chapter two, investigates similarities in effects of infrastructure on economic development of 130 countries over 25 years. An autoregressive distributed lag (ARDL) model is used to extract the extent of disparities in wages, income, and nutrition originating from skilled labor and infrastructure complementarity. We identify latent country groups based on unknown group structure in panel ARDL models. We find that infrastructure has group-heterogeneity of effects on economic development across countries. Most African countries fell into groups that do not reap infrastructure and skilled labor complimentary advantages for economic growth. However, infrastructure has narrow economic growth prospects in Africa because of limited industrialization. Education of labor might be more viable for Africa`s sustainable development. The article in chapter three examines the effect of education of workers on economic growth of 102 countries over 15 years. I estimate the econometric model of the supply of and demand for educated services with macro production technologies. The results indicate a significant positive causality between educated services and economic performance. Investing in education shows optimum at three to six years of schooling where enterprise-needed skills are taught. Most developed countries maximize growth because they have workers with ideal education and skills needed by companies. This maximum growth generates employment for unemployed workers with the enterprise-required skills. Africa`s workers show inadequate education compared with labor in advanced nations. Poor education account for the low income in Africa and effort to suggest a remedial measure led to my fourth research project as discussed in chapter four. The chapter provides a guide on education and allocation of labor to minimize unemployment and poverty. It utilizes panel data set generated from Nigeria’s general household survey (GHS) panel. A simultaneous equation model wherein equations of demand for and supply of educated labor endogenize investment in education is formulated. Slope heterogeneity of relationship between educated labor and income growth is considered. The results show that completing tertiary education is enough for educated labor to secure jobs and maximize wages through contributions to total output. The analysis so far indicates that own saving and money transfers do not provide substantial consumption insurance against macroeconomic shocks. This information coupled with those in the previous summaries establish a conclusion that, “Economic development should be prioritized to ensure increasing dietary diversity of households.” This concluding empirical fact, which remains relevant to most African countries, corresponds my doctoral dissertation theme. The economic development’s importance for increasing dietary diversity is evaluated as an extended chapter to this dissertation?the chapter five. The evaluation shows that food items and food groups consumed out of those available but unattainable by households is infinitesimal. This indicates a low economic development in Africa. Therefore, African countries should, “Prioritize economic development for increasing dietary diversity of their populace.", (主査) 教授 齋藤 久光, 准教授 相澤 俊明, 教授 高木 真吾, 経済学院（現代経済経営専攻）

(主査) 教授 齋藤 久光, 准教授 相澤 俊明, 教授 高木 真吾, 経済学院（現代経済経営専攻）

(主査) 教授 柿沢 佳秀, 教授 高木 真吾, 教授 鈴川 晶夫, 経済学院（現代経済経営専攻）

(主査) 教授 五十嵐 敏文, 教授 廣吉 直樹, 客員教授 富山 眞吾, 工学院（環境循環システム専攻）

(主査) 教授 佐藤 努, 教授 五十嵐 敏文, 客員教授 富山 眞吾, 准教授 大竹 翼, 工学院（環境循環システム専攻）

(主査) 准教授 春日部 光紀, 教授 高木 真吾, 教授 篠田 朝也 （岐阜大学）, 経済学院（現代経済経営専攻）

(主査) 教授 五十嵐 敏文, 教授 廣吉 直樹, 客員教授 富山 眞吾, 工学院（環境循環システム専攻）

In this dissertation, we investigate some functionals of a Wishart matrix and a normal vector and discuss the application to linear discriminant analysis in a Bayesian framework. In section 2, we consider the distribution of the product of a Wishart matrix and a normal vector which are independently distributed. We derive the stochastic representation of the product which is used to derive the density function and higher order moments of the product. Based on the higher order moments of the product, we further present an Edgeworth type expansion for the product. In addition, it turns out that the obtained stochastic representation, density function and moments of the product remain valid for the product of a singular Wishart matrix and a normal vector. In section 3, we consider the distribution of the product of a Wishart matrix and a conditional normal vector given a Wishart matrix. This type of the product plays an important role in Bayesian analysis of the optimal portfolio. We derive the novel stochastic representation for the product and observe from the stochastic representation that the distribution of the product is closed under conditioning, marginalization, and affine transformations. Moreover, the formulae for the first four moments, density function and an Edgeworth type expansion are explicitly presented. In section 4, we consider discriminant analysis in the case of two multivariate normal populations with different means and common covariance matrices. We derive the posterior predictive density function and the first four moments of the population linear discriminant function under some prior distributions. Based on the derived posterior predictive density function, we consider the Bayesian estimation for the misclassification rate associated with a population linear discriminant function, referred to as the optimal error rate. We obtain an explicit expression of the Bayes estimator of the optimal error rate. Although the Bayes estimator of the optimal error rate is expressed by the infinite sums and special functions in general, it is simply expressed under some conditions. In addition, an Edgeworth type expansion for the Bayes estimator is suggested based on the approximate posterior predictive distribution of the population linear discriminant function., (主査) 教授 柿沢 佳秀, 教授 高木 真吾, 教授 鈴川 晶夫, 経済学院（現代経済経営専攻）

(主査) 准教授 春日部 光紀, 教授 高木 真吾, 教授 篠田 朝也 （岐阜大学）, 経済学院（現代経済経営専攻）

(主査) 教授 佐藤 努, 教授 五十嵐 敏文, 客員教授 富山 眞吾, 准教授 大竹 翼, 工学院（環境循環システム専攻）

(主査) 特任教授 鈴木 浩一, 教授 佐藤 努, 客員教授 富山 眞吾, 教授 太田 岳洋 (山口大学大学院創成科学研究科), 工学院（環境循環システム専攻）

(主査) 特任教授 鈴木 浩一, 教授 佐藤 努, 客員教授 富山 眞吾, 教授 太田 岳洋 (山口大学大学院創成科学研究科), 工学院（環境循環システム専攻）

(主査) 教授 佐藤 努, 教授 廣吉 直樹, 客員教授 富山 眞吾, 准教授 大竹 翼, 准教授 エラクネス ヨガラジャ, 工学院（環境循環システム専攻）

(主査) 教授 佐藤 努, 教授 廣吉 直樹, 客員教授 富山 眞吾, 准教授 大竹 翼, 准教授 エラクネス ヨガラジャ, 工学院（環境循環システム専攻）

この博士論文全文の閲覧方法については、以下のサイトをご参照ください。, https://www.lib.hokudai.ac.jp/dissertations/copy-guides/, (主査) 教授 髙木 真吾, 教授 長谷川 光, 教授 柿沢 佳秀, 経済学院（現代経済経営専攻）

(主査) 教授 髙木 真吾, 教授 長谷川 光, 教授 柿沢 佳秀, 経済学院（現代経済経営専攻）

この博士論文全文の閲覧方法については、以下のサイトをご参照ください。, https://www.lib.hokudai.ac.jp/dissertations/copy-guides/, (主査) 教授 髙木 真吾, 教授 長谷川 光, 教授 柿沢 佳秀, 経済学院（現代経済経営専攻）

(主査) 准教授 齋藤 久光, 教授 髙木 真吾, 准教授 須賀 宣仁, 経済学研究科（現代経済経営専攻）

この博士論文全文の閲覧方法については、以下のサイトをご参照ください。, https://www.lib.hokudai.ac.jp/dissertations/copy-guides/, (主査) 准教授 齋藤 久光, 教授 髙木 真吾, 准教授 須賀 宣仁, 経済学研究科（現代経済経営専攻）

近年，太陽から12 pcの比較的近傍に位置する赤色矮星TRAPPIST-1に7つの系外惑星が発見され，もっとも外側の軌道を持つものを除く6つの惑星は地球程度の質量と半径を持つと推定されている．この中で3つの惑星は，惑星表層で液体の水が安定に存在することを許す中心星放射条件を満たしており，近い将来の新型宇宙望遠鏡による観測で液体の水や生命の有無について，手掛かりが得られるものと期待される． 理論的に，これらの惑星はスノーライン付近で形成され，内側に移動してきたことが示唆されており，少なくとも形成時点においては水を豊富に獲得していた可能性がある．その一方，赤色矮星は，形成後数億年間継続する前主系列段階において，高い光度を維持するため，それに伴い現在は穏やかな中心星放射を受けている惑星も，過去に暴走温室状態にあり，中心星のEUV放射によって水蒸気大気の流体力学的散逸を起こしていた可能性がある． これまでTRAPPIST-1系については，水蒸気があらかじめ大気下層で水素原子と酸素原子に全て解離した系を想定した半解析的な大気散逸モデリングしか行われてこなかった．しかし，水蒸気による放射冷却効果や水蒸気の光解離をもたらす吸熱反応は，散逸率を低下させる働きを持つはずである．また膨張した大気の観測可能性を考える場合，多数の大気成分の動径分布を理解することが重要である． そこで本研究では，多成分大気の一次元流体力学的散逸モデルを構築し，水蒸気による冷却効果や分子種間の化学反応過程を取り入れ，水蒸気大気からの大気散逸率を推定し，TRAPPIST-1惑星系からどの程度水が失われたのか，また現在も流体力学的散逸が起きていた場合に，散逸大気の観測可能性について明らかにする．水蒸気主成分大気に対し，流体力学的散逸の物理過程や，散逸量，現在の大気構造の観測可能性などを明らかにするのは本研究が初めてである． 本研究で構築した数値モデルは，成分間の相対運動を拡散過程として記述する．水蒸気から導かれる20種の化学成分の一連の化学反応を組み込み，またEUV照射の吸収，熱放射の射出については，主要成分の波長別の吸収断面積と大気内での放射伝達を考慮した．本モデルを，酸素含有成分を除き，ヘリウムとその派生成分を加えて，流体力学的散逸現象が確認されているホットジュピターHD 209458bの水素-ヘリウム大気にまず適用した．その結果，水素散逸流の流量，水素ガスおよび重元素の持ち上げに関する観測的制約を満たす結果が得られ，本数値モデルはHD209458bにおける流体力学的散逸を再現可能であることが確かめられた． 次に，本モデルを惑星表面に液体の水の存在が許容される軌道半径からわずかに内側に外れているTRAPPIST-1dに適用し，水蒸気大気の散逸率とEUV光度の進化を考慮した惑星年齢通じた総散逸量を推定した．この惑星に着目したのは，もし水が現存する可能性が示されれば，質量が大きく，中心星放射の弱いより外側の惑星に水が残っている可能性が高いといえるからである．流体力学的散逸の駆動源となるEUV光度はTRAPPIST-1のようなM8型の低質量恒星に対しては観測されていないため，同型の恒星に関するX線強度の観測値からスケーリングを行ってEUV光度進化を推定した．ただしX線強度の観測値の不定性を考慮して，強弱2通りのEUV光度進化を与えた． 数値計算の結果，主にEUV吸収を起こす高度領域において水蒸気による放射冷却が効き，散逸率が抑えられるとともに，水蒸気は計算領域下層で光解離し，上層では分子量の小さい大気成分が主要となることが示された．またEUV放射強度が地球軌道上の平均値の25倍以上の場合は，散逸する水素原子と酸素原子の間で顕著な質量分別は生じなかった． TRAPPIST-1dの形成から現在(約70億年)までの水素原子や酸素原子の総散逸量は強いEUV光度進化モデルに沿う場合，水素は316地球海洋水素質量相当，酸素は268地球海洋酸素質量相当である．弱いEUV光度進化モデルに沿う場合は，総散逸量は著しく小さくなり，両元素とも約1海洋質量相当となった．前者の場合の総散逸量は，惑星質量の約15%に相当する．ただしこの場合であっても，この惑星がスノーライン付近で形成され，初期に水を豊富に獲得した場合には，現在でも水を保有している可能性がある． 強いEUV光度進化モデルに沿う場合，TRAPPIST-1系の惑星では，今も流体力学的散逸が起きている可能性があり，この場合には高高度まで水素原子や酸素原子が持ち上げられる．そこで強いEUV光度進化モデルにおける現在のEUV放射を与えた場合の組成分布を用いて，トランジット最中央点における恒星光の減光率を推定した．TRAPPIST-1dでは，Ly-α線の減光率が約30%, OI輝線で約25%となり，惑星の中心星に対する面積比に比べて著しく大きな減光率を示す．TRAPPIST-1b, c, e, f, gにも同様に当てはめたところ，ハビタブルゾーンに位置するTRAPPIST-e, fに対してTRAPPIST-1dと同程度の減光率が得られたのに対し，TRAPPIST-1cについては惑星の重力による束縛が強く，大気上層の密度が希薄になるため，減光率はいずれの輝線も10%未満となった．これらの減光率からHubble Space Telescope (HST)や2020年代打ち上げ予定のWorld Space Observatory-Ultraviolet (WSO-UV)で観測した場合，大気成分の同定に必要な露光時間を見積もった．HSTでTRAPPIST-1b, c, d, e, fのトランジット観測がなされた場合，Ly-α線の減光は一度のトランジット観測で検出可能であるが，OI輝線の減光は検出が困難である．しかし，WSO-UVでトランジット観測が行われた場合，OI輝線の減光を検出するための露光時間はTRAPPIST-1d, e, fで約50時間となる．この露光時間と各惑星のトランジット継続時間や公転周期を用いると，1年程度の観測期間があれば，酸素大気の検出が可能である., (主査) 教授 倉本 圭, 教授 高橋 幸弘, 准教授 石渡 正樹, 准教授 亀田 真吾 （立教大学理学部物理学科）, 理学院（宇宙理学専攻）

(主査) 教授 倉本 圭, 教授 高橋 幸弘, 准教授 石渡 正樹, 准教授 亀田 真吾 （立教大学理学部物理学科）, 理学院（宇宙理学専攻）

この博士論文全文の閲覧方法については、以下のサイトをご参照ください。, https://www.lib.hokudai.ac.jp/dissertations/copy-guides/, (主査) 教授 園 信太郎, 教授 岡部 洋實, 教授 高木 真吾, 経済学研究科

(主査) 教授 園 信太郎, 教授 岡部 洋實, 教授 高木 真吾, 経済学研究科

This dissertation studies, both theoretically and empirically, economic agents' decision-making when operating under differing forms of institutional environments. Two general forms of institutional environments are examined, one being an example of a non-market allocation environment, and the other an example of a market allocation environment. Each environment is studied in separate parts of the dissertation. The non-market allocation environment is represented by the allocation methodology described by a contest structure, specifically modeled as a Tullock contest (Tullock 1980). Such contest forms are useful to study given that they have many applications, including R&D and patent contests, political elections and campaigns, labor market hiring and promotion, athletic competitions, war and other geopolitical conflicts, and lobbying and rent-seeking activities. Much of the Tullock contest literature analyzes effort provision levels under the assumption of a single prize administrator. However, many important political, economic and social decisions are made in committees. Hence in this research, I allow a committee to decide the winner of the contest, and study the impact of committee size on effort provision levels. While a small literature has previously considered committee administration under probabilistic voting in contests, including Congleton (1984) and Amegashie (2002), I present an extension to such results by analyzing the impact on effort provision that is produced under the conditions of heterogeneity amongst contestants. To begin with, I find that increasing the size of the committee produces an ambiguous impact on total effort provision, with the heterogeneity between the contestants acting as the primary factor determining a resultant increase or decrease in efforts. Further, I consider the impact of modifications to the institutional environment of the contest structure, allowing for variation in the committee voting rule determining the contest winner. Bias is introduced by way of modification to the standard simple majoritarian voting rule. By way of such institutional modifications, we are able to observe the way in which contestant heterogeneity is exacerbated or attenuated by bias in the contest structure. Overall, my results extend previous analyses of effort provision under committee structures, indicating that under heterogeneity, aggregate effort provision levels under committee administration can be larger than, equal to, or less than those generated when a single administrator awards prizes. Such results allow for a richer understanding of the degree of effort provision generated when committees are responsible for conferring prizes. The second part of the dissertation concerns an empirical study of agents operating within a specific market-based allocation environment; specifically, the Shanghai Stock Exchange. While there are many examples of market institutions, one advantage of the particular setting I consider is that financial markets can serve as useful representations of real-world "ideal" markets, given their size, lack of market power, liquidity and information dissemination systems. In this setting, I study share clustering. Clustering is the phenomenon wherein which prices settle on certain values more frequently than others. Recent studies have posited that clustering in China has different?and less rational?characteristics than clustering that occurs in other markets. My study considers clustering in China with a more targeted and updated data set than previously studied in the literature, using decade-long pricing data on twenty of the top-50 companies traded on the Shanghai Stock Exchange. I confirm the presence of clustering, and while I find cultural factors do play a role in share clustering in China, I argue this behavior is primarily partaken when there is (relatively) low impact to the value of the trade action. Additionally, the prevalence of clustering on the Shanghai Stock Exchange appears to be driven in large part by factors relating to the presence of informational and bargaining costs that are at least partly determined by the unique institutional structure of the exchange. Changes in the environment?in particular, the lifting in March 2010 of the ban on short sales?appear to have reduced these costs and created an incentive structure where agents are more likely to price equities less coarsely, characterized by a lower prevalence of clustering., (主査) 准教授 肥前 洋一, 教授 板谷 淳一, 准教授 髙木 真吾, 経済学研究科（現代経済経営専攻）

(主査) 准教授 肥前 洋一, 教授 板谷 淳一, 准教授 髙木 真吾, 経済学研究科（現代経済経営専攻）

(主査) 准教授 高木 真吾, 教授 佐々木 隆生（北星学園大学）, 教授 鈴川 晶夫, 経済学研究科（現代経済経営専攻）