假定其他投入不变，只有一种要素如劳动投入量可变，研究这种投入要素的最优使用量（即这种使用量能使企业利润最大），就属于单一可变投入要素的最优利用问题。为了探讨这个问题，需要从总产量、平均产量和边际产量这三个概念及其相互关系说起。
总产量是指投入一定量的生产要素以后，所得到的产出量总和，简写为TP。
平均产量是指平均每单位生产要素投入的产出量，简写为AP，如果用x表示某生产要素投入量，那么AP＝TP／x。
边际产量是增加或减少1单位生产要素投入量所带来的产出量的变化，简写为MP，如果用ΔTP表示总产量的增量，Δx表示生产要素的增量，那么MP＝ΔTP／Δx。
为了说明三者之间的关系，我们假定只有一种可变要素投入，生产一种产品，生产函数的具体形式设为Q＝f（L）＝27L＋12L2－L3（即可变的投入要素为劳动L），则劳动的平均产量用APL表示为：
APL＝Q／L＝27＋12L－L2
劳动的边际产量表示为：
根据上边的计算式，投入的劳动量与总产量、平均产量和边际产量可用表4-1表示。根据表4-1，可画出总产量、平均产量和边际产量的曲线，如图4-1所示。表4-1总产量、平均产量和边际产量。
表4-1 总产量、平均产量和边际产量
*这里的空缺不能根据平均产量函数和边际产量函数计算得到，因为L＝0时，不可能有产量APL和MPL。
图4-1 产量曲线
图4-1中的三条产量曲线是指一定技术水平条件下的投入产出关系。前面说过，生产函数中的投入产出关系，取决于技术水平。如果技术进步了，采用了更先进的设备，同样投入这点劳动，会产出更多产品，于是这三条产量曲线都会向上作相应移动。它表明劳动生产率提高了。先进技术的采用，可使生产中的每一劳动小时、每一吨煤、每一度电、每一立方米的水等生产资源创造出更多产品来。如果劳动者素质提高，管理改进，可使每单位劳动有更多产出，就是说劳动生产率大大提高。现在我们仍旧来考察既定技术水平上的产量曲线。
从表4-1、图4-1中可以看到：
1．随着劳动量的增加，最初总产量、平均产量和边际产量都是递增的。如当L＝1时，TPL＝APL＝38，MPL＝48；当L＝2时，TPL＝94，APL＝47，MPL＝dQ／dL｜L＝2＝63。
2．当劳动量增加到4个单位时，从边际产量曲线MPL线可以看出，这时MPL达到最大，即在A′点，最大的MPL＝dQ／dL｜L＝4＝75。
3．当劳动量增加到6个单位时，平均产量达到最大，为max APL＝（27×6＋12×62－63）／6＝63，这时边际产量也为MPL＝dQ／dL｜L＝6＝63。可见当APL＝MPL时，即在图上点B′，平均产量达最大。
4．当劳动量增加到9个单位时，总产量达最大，为TPL＝486，这时边际产量为0，即dQ／dL｜L＝9＝0。这时，若再增加劳动量（如第10个单位），不会带来总产量的增加，而只会使总产量减少。
由上边的分析，对照图4-1、表4-1，我们进一步分析这三个产量之间的关系。
1．总产量和边际产量的关系。
（1）因为TPL曲线上每一点的斜率dQ／dL＝MPL代表的是边际产量，所以投入劳动量在0—4之间，MPL不仅是正数，而且是逐渐增加的，也就是dQ／dL＞0，d2Q／dL2＞0。几何图形上表现在OA段，TPL曲线向上凹，在L＝4时，MPL达最大，即点A′，对应TPL曲线上的点A，点A为TPL曲线由凹变为凸的拐点。这时总产量曲线的斜率最大。
（2）当劳动量4＜L＜9时，边际产量虽然是正数，但是递减的，即dQ／dL＞0，d2Q／dL2＜0，MPL逐渐变小，在TPL曲线上表示向上凸。这一段（AC段）表示每增加一个单位的劳动所引起的总产量增量小于前一单位所引起的总产量的增量；当劳动量L＝9时，总产量极大，即图形中点C是最大值点，MPL曲线此时与横轴相交于点C′，即MPL＝0。
（3）当投入劳动量L＞9时，MPL为负数，即dQ／dL＜0，在图中MPL曲线达到横轴以下，总产量也处于递减状态，即当再投入劳动量时，总产量会减少。
2．总产量与平均产量的关系。(www.xing528.com)
（1）当投入劳动量0＜L＜6时，总产量与平均产量都是增加的，即在6个单位劳动量投入以前，每增加一单位劳动所增加的平均产量大于前面投入劳动量的平均产量。当L＝6时，APL达最大，即在APL曲线上，点B′是APL的最大值点。
（2）当L＞6时，随劳动量投入的增加，总产量虽不断增加，但到L＝9总产量达到最大后，就要开始递减，而平均产量在L＞6时已处于递减阶段。
3．平均产量与边际产量的关系。
（1）当平均产量处于递增阶段，如0＜L＜6，即图中OB′曲线段上，MPL＞APL；当L＝6时，MPL＝APL，平均产量达最大。
（2）当平均产量处于递减阶段时，如点B′以后的APL曲线段，这时MPL＜APL，说明边际产量的下降幅度大于平均产量的下降幅度。
从上述投入劳动量L的变动对总产量、平均产量和边际产量的影响中可见，在开始阶段劳动的边际产量随劳动量的增加而增加，即边际产量处于递增阶段；但当L＝4以后，即边际产量处于递减阶段，这时总产量以递减的比率上升；当L＝9时，边际产量为0，总产量最大；此后若再增加劳动L的投入，总产量反而逐渐减少。之所以发生这种情况，是由于固定投入的生产要素有一个容量问题。在L＜4时，固定投入和可变投入的配合比例不当，固定要素显得太多，而可变要素显得太少。比方说，一个工厂里有机器10台，假定至少要有20个操作工人，但只有15个工人。这时增加可变要素劳动，人的边际产量递增。当L＝4时，两者配合的比例最适当，边际产量达最大。但当L＞4时，由于固定要素的容量有限，可变要素增加时，又使两者比例失调，可变投入显得太多，固定要素显得不足。这时边际产量会递减，总产量虽然增大，但是以递减的比率上升的。当L＝9时，边际产量为0，即可变要素已开始超过固定要素要求的比例，如再有劳动量的投入，不会带来总产量的增加，比方再投入第10个劳动量，不仅不增加总产量，而且会使总产量递减，这时的边际产量为负值。类似地比如：给一块地上的庄稼施肥，开始随着肥料的增加，土壤结构得到改善，增加了其肥力，产量会以递增的比率上升；若不断增加施肥到一定程度，肥力过大，超过庄稼的需要，产量不仅不能增加，反而会下降。
综合上述，我们可以得出如下一条规律：在一定技术水平和制度条件下，若其他生产要素不变，连续地增加某种生产要素的投入量，在达到某一点之后，总产量的增加会递减，即产出增加的比例小于投入增加的比例，这就是生产要素报酬递减规律，亦称边际收益递减规律。
边际收益递减规律要发生作用必须具备三个前提条件：
1．生产要素投入量的比例是可变的，即技术系数是可变的。这就是说，在保持其他生产要素不变而只增加其中某种生产要素投入量的时候，要素边际收益才发生递减，如果各种生产要素的投入量按原比例同时增加时，边际收益不一定递减。
2．制度和技术水平保持不变。如果技术水平提高，在保持其他生产要素不变而增加某种生产要素时，边际收益不一定递减。
3．所增加的生产要素具有同样的效率。如果增加的第二个单位的生产要素比第一个单位的更为有效，则边际收益不一定递减。
在边际收益递减的情况下，厂商应如何合理地选择他的要素投入进行生产呢？
图4-2 产量三阶段生产要素
现代经济学中，通常根据总产量曲线、平均产量曲线和边际产量曲线，把产量的变化分为三个区域，如图4-2所示，第一区域是平均产量递增阶段，第二区域是平均产量递减阶段，第三区域是负边际产量阶段。
第一区域，可变要素劳动量L投入的增加，会使平均产量增加。这时，每增加一个单位的劳动都能提高平均产量，因而边际产量高于平均产量。这表明，和可变要素劳动量L相比，固定要素（如资本K等）投入太多，很不经济。在这一区域，增加劳动量投入是有利可图的，它不仅会充分利用固定要素，而且带来总产量以递增的比率增加，任何有理性的厂商通常都不会把可变要素投入的使用量限制在这一区域内。
第二区域，从平均产量最高点开始，随可变要素劳动量L投入的增加，边际产量虽递减但大于0，故总产量仍递增，直到达最大时为止。另一方面，平均产量开始递减，因为边际产量已小于平均产量。
第三区域，从总产量达到最高点开始，随着可变要素劳动量L投入的增加，边际产量成为负值，总产量开始递减，这时每减少一个单位的可变要素投入反而能提高总产量，表明与固定要素投入相比，可变要素投入太多了，也不经济。显然，理性的厂商也不会在这一区域进行生产。
可见，理性厂商必然要在第二区域进行生产。这一区域为生产要素合理使用区域，又称经济区域。其他区域都是不经济区域。
但是，在第二区域的生产中，生产者究竟投入多少可变要素，或生产多少，还无法解决，因为这不仅取决于生产函数，而且取决于成本函数。
假如厂商不考虑单位产品成本，而希望得到最大产量，那么劳动要素的投入量以图4-2中的点C′为最合适，因为这时总产量最大。
假如厂商考虑的是单位产品的劳动成本，不要求得到最大产量，那么，要素的投入，如劳动的投入量应以图4-2中的点B′对应值为最合适，因为这时平均产量最大。
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