Soit une économie schématisée par un « pollueur » (producteur ou consommateur qu’on nommera « émetteur »), et un autre agent (également producteur ou consommateur), qui est victime de la pollution émise par le premier agent (on le nommera « récepteur », ou encore, quelquefois, le « pollué »). On supposera que l’émetteur est ici, par souci de simplification, un producteur, situé sur un marché concurrentiel, dont les rendements sont décroissants (la productivité des facteurs de production baisse au fur et à mesure de leur usage dans la production) et ses coûts croissants (les coûts unitaires augmentent quand la production croît). Son profit marginal (ou encore sa recette marginale, recette supplémentaire engendrée par chaque unité supplémentaire produite) est égal à l’écart entre le prix de marché et le coût marginal privé de production de X, et qui décroît donc avec l’accroissement de cette dernière. On suppose qu’il est rationnel : quand le prix de marché et le coût marginal privé de production de X s’égalisent donc , sa recette marginale s’annule, et cela l’amène à trouver le niveau de production optimal X
Le calcul économique de l’émetteur prend en compte les coûts et les avantages marchands engendrés par son activité, mais n’intègre pas le coût externe imposé au récepteur, le coût que doit supporter le récepteur du fait de la pollution causée par l’activité de l’émetteur ( coûts de dépollution par exemple, mais également dommage consécutif à la pollution si aucune action de dépollution n’est possible - ou entreprise ex ante). Le coût marginal externe (le coût marginal de pollution , c’est-dire le coût de la pollution engendré par chaque unité supplémentaire produite, ou encore dommage marginal ) est représenté par la courbe OE, et il augmente donc avec l’accroissement de la quantité produite X. La quantité optimale (pour le pollueur) produite OX
Si l’on ne considère plus seulement l’intérêt privé de l’émetteur, mais l’intérêt de la collectivité, limitée ici aux deux agents en question, le gain (ou surplus) collectif, ou gain social , est égal au profit réalisé par l’émetteur, diminué du coût supporté par le récepteur (OP