信息经济学部分习题解答.ppt

博弈论与信息经济学GameTheoryandEconomicsofInformation练习Exercise 1完全信息静态博弈 2 在下表所示的战略式表述中 找出重复剔除的占优均衡 4 一群赌徒围成一圈赌博 每个人将自己的钱放在身边的地上 每个人都知道自己有多少钱 突然一阵风吹来将所有的钱混在一起 使得他们无法分辨哪些钱属于自己的 他们为此而发生争执 最后请来一位律师 律师宣布了这样的规则 每一个人将自己的钱数写在纸条上 然后将纸条交给律师 如果所有人要求的加总不大于钱的总数 每个人得到自己要求的部分 如果有剩余的话 剩余的归律师 如果所有人要求的加总大于钱的总数 所有的钱都归律师所有 写出这个博弈中每个参与人的战略空间和支付函数 并给出纳什均衡 解 设金钱总数为M 对赌徒i 战略空间Si 0 M si Si 支付函数ui为所有满足 isi M的选择都是纳什均衡 纳什均衡有无穷多个 5 库诺特博弈 假定有n个库诺特寡头企业 每个企业具有相同的不变单位成本c 市场逆需求函数是p a Q 其中p是市场价格 Q jqj是总供给量 a是大于零的常数 企业i的战略是选择产量qi最大化利润 i qi a Q c 给定其他企业的产量q i 求库诺特 纳什均衡 解 根据问题的假设可知各企业的利润函数为其中i 1 n 将利润函数对qi求导并令其为0得 解得各企业对其他企业产量的反应函数为 根据n个企业之间的对称性 可知必然成立 代入上述反应函数可解得 因此该博弈的纳什均衡是所有n个企业都生产产量 6 伯川德博弈 假定两个寡头企业之间进行价格竞争 而不是产量竞争 两个企业生产的产品是完全替代的 并且单位生产成本相同且不变 企业1的价格为p1 企业2的价格为p2 如果p1p2 企业1的需求函数为0 企业2的需求函数为q2 a p2 如果p1 p2 p 市场需求在两个企业之间平分 即qi a p 2 什么是纳什均衡价格 解 假设单位成本为c 企业i的需求函数为从上述需求函数可以看出 企业i绝不会将其价格定的高于企业j 由于对称性 可知博弈的均衡结果必然是两企业的价格相同 即p1 p2 如果pi c 企业i的利润 i qi pi c pi c a pi 2 0 因此 只要企业i将其价格略微降低一点点 0 则可获得整个市场的需求 利润为 pi c a pi pi c a pi 2 另一企业也会采取相同的战略 直到其利润为0 此时均衡的结果为p1 p2 c 7 产品有差异时的价格竞争 现在假定两个企业的成本并不完全相同 企业1的需求函数为q1 p1 p2 a p1 p2 业2的需求函数是q2 p1 p2 a p2 p1 求两个企业同时选择价格时的纳什均衡 解 两企业的利润函数分别为求各自价格的一阶偏导数 令其等于0 得 分别得到两个企业的反应函数 求解方程得 9 投票博弈 假定有三个参与人 1 2 3 要在三个项目 A B C 中投票选择一个 三个参与人同时投票 不允许弃权 因此 战略空间为Si A B C 得票最多的项目被选中 如果没有任何其他项目得到多数票 项目A被选中 参与人的支付函数如下 u1 A u2 B u3 C 2u1 B u2 C u3 A 1u1 C u2 A u3 B 0找出这个博弈的所有的纳什均衡 解 所有战略组合的支付函数如下 纳什均衡为 A A A A B A B B B A C C C C C 10 模型化下述划拳博弈 两个老朋友在一起划拳喝酒 每个人有四个纯战略 杆子 老虎 鸡 虫子 输赢规则是 杆子降老虎 老虎降鸡 鸡降虫子 虫子降杆子 两个人同时出令 如果一个打败另一个 赢着的效用为1 输者的效用为 1 否则 效用都为0 写出这个博弈的支付矩阵 这个博弈有纯战略纳什均衡吗 计算出混合战略纳什均衡 解 补充1 求出下图中的博弈的混合战略纳什均衡解 设参与人1采用战略T的概率为p 参与人2采用战略L的概率为q 分别计算两个参与人采用各自两个纯战略的期望效用 并令它们相等得 2q q 3 1 q p 2 1 p 2p求解得 p 2 3 q 3 4 p 1 p q 1 q 2完全信息动态博弈 1 参与人1 丈夫 和参与人2 妻子 必须独立地决定出门时是否带伞 他们知道下雨和不下雨的可能性相同 即50 50 支付函数如下 如果只有一人带伞 下雨时带伞者的效用为 2 5 不带伞者 搭便车者 的效用为 3 不下雨时带伞者的效用为 1 不带伞者的效用为0 如果两人都带伞 下雨时每人的效用为 2 不下雨时每人的效用为1 如果两人都不带伞 下雨时每人的效用为 5 不下雨时每人的效用为1 给出以下两种情况下的扩展式表述 博弈树 和战略式表述 1 两人出门前都不知道是否会下雨 并且两人同时决定是否带伞 即每一方在决策时都不知道对方的决策 2 两人出门前都不知道是否会下雨 但丈夫先决策 妻子在观察到丈夫是否带伞后才决定自己是否带伞 3 丈夫出门前知道是否会下雨 妻子不知道 但丈夫先决策 妻子后决策 4 同 3 但妻子先决策 丈夫后决策 解 扩展式表述 假设用N代表自然 H代表丈夫 W代表妻子 1 2 3 4 战略式表述 麻烦 自己写 3 下面的两人博弈可以解释为两个寡头企业的价格竞争博弈 其中p是企业1的价格 q是企业2的价格 企业1的利润函数是 1 p aq c 2 q企业2的利润函数是 2 q b 2 p求解 1 两个企业同时决策时的 纯战略 纳什均衡 2 企业1先决策时的子博弈精炼纳什均衡 3 企业2先决策时的子博弈精炼纳什均衡 4 是否存在某些参数值 a b c 使得每一个企业都希望自己先决策 解 1 根据两个企业的利润函数 得各自的反应函数为 求解得纳什均衡 2 企业1先决策根据逆推归纳法 先求企业2的反应函数代入企业1的利润函数 得再求企业1的反应函数 得 3 企业2先决策根据逆推归纳法 先求企业1的反应函数代入企业2的利润函数 得再求企业2的反应函数 得再代入企业1的反应函数 得 4 因为只有先决策的利润大于后决策的利润时企业才希望先决策 因此得两个企业都希望先决策的条件为 4 考虑如下的双寡头市场的战略性投资模型 企业1和企业2目前情况下的单位生产成本是c 2 企业1可以引进一项新技术使单位生产成本降低到c 1 该项技术需要的投资为f 企业2可以观察到企业1的投资决策 在企业1做出是否投资的决策之后 两个企业同时选择产量 库诺特博弈 因此 这是个两阶段博弈 假定需求函数为p q 14 q 其中p是市场价格 q是两个企业的总产量 问题 当f取什么值时 企业1将投资引进新技术 解 分企业1第一阶段未引进和引进投资两种情况 每种情况都用逆推归纳法进行分析 假设企业1第一阶段未投资引进新技术 此时两个企业的边际成本都为2 利润函数为 一阶最优条件为求解可得 假设企业1第一阶段投资引进新技术 此时两个企业的边际成本下降到1 利润函数为 一阶最优条件为求解可得故当时 引进新技术 8 下表所示博弈重复两次 第二次开始之前第一次的行动能被双方观察到 假定参与人对未来收入不贴现 问题 支付向量 4 4 能否作为子博弈精炼均衡结果在第一阶段出现 假定参与人只选择纯战略 如果能 请给出支持这一结果的战略 如果不能 解释为什么 解 上述静态博弈有两个纯战略纳什均衡 T L 和 M C 由于战略组合 B R 实现的收益 4 4 对参与人2来说已经是最理想的 所以参与人2不会有偏离动机 只有参与人1有偏离动机 因此可以设计如下制约参与人1行为的触发战略 参与人1 第一阶段选B 第二阶段选T参与人2 第一阶段选R 第二阶段 如果第一阶段的结果是 B R 则选L 否则选C 补充1 三寡头垄断市场有倒转的需求函数为p Q a Q 其中Q q1 q2 q3 qi是厂商i的产量 每一个厂商生产的边际成本为常数c 没有固定成本 如果厂商1先选择q1 厂商2和3观察到q1后同时选择q2和q3 问它们各自的产量是多少 解 用逆推归纳法先分析第二阶段厂商2和厂商3的静态博弈 再讨论第一阶段厂商1的选择 三个厂商的利润函数为 先分析第二阶段厂商2和3的决策 最优一阶条件为 联立解得厂商2和3对厂商1产量的反应函数为 再分析第一阶段的决策 将反应函数代入厂商1的利润函数得 最优一阶条件 补充2 某人正在打一场官司 不请律师肯定会输 请律师后的结果与律师的努力程度有关 假设当律师努力工作努力工作 100小时 时有50 的概率能赢 律师不努力工作 10小时 则只有15 的概率能赢 如果诉讼获胜可得到250万元赔偿 失败则没有赔偿 因为委托方无法监督律师的工作 因此双方约定根据结果付费 赢官司律师可获赔偿金额的10 失败则律师一分钱也得不到 律师的效用函数为m 0 05e 其中m是报酬 e是努力小时数 且律师有机会成本5万元 求这个博弈的均衡 解 输 0 85 赢 0 15 输 0 5 赢 0 5 3不完全信息静态博弈 2 考虑如下贝叶斯博弈 1 自然决定支付矩阵如表a或b 概率分别为 和1 2 参与人1知道自然选择了a还是b 但参与人2不知道 3 参与人1和参与人2同时行动 参与人1选择T或B 参与人2选择L或R 给出这个博弈的扩展式表述 博弈树 并求纯战略贝叶斯纳什均衡 表a 表b 解 在这个静态贝叶斯博弈中 参与人1的战略是私人信息类型的函数 当自然选择表a时选择T 当自然选择表b时选择B 参与人2的战略则根据期望利润最大化决定 参与人2选择L的期望收益为0 5 1 0 5 0 0 5 选择R的期望收益为0 5 0 0 5 2 1 因此参与人选择R 3 在3 2节的第2部分中 假定参与人1的成本也有两种可能 分别以相同的概率取c1 3 4和c1 5 4 求贝叶斯均衡产量 4 两个企业同时决定是否进入一个市场 企业i的进入成本 i 0 是私人信息 来自独立的分布函数P i 密度函数p 严格大于0 如果只有一个企业进入 进入企业i的利润函数为 m i 如果两个企业都进入 企业i的利润函数为 d i 如果没有企业进入 利润为0 假定 m和 d是共同知识 且 m d 0 问题 1 指出这个博弈与3 2节第二部分的相同之处和不同之处 2 计算贝叶斯均衡并证明均衡是唯一的 解 根据问题的假设 该博弈的得益矩阵为 假设企业1采用如下的临界值战略 当 1 w时 采用 进入 战略 当 1 w时 采用 不进入 战略 假设企业2采用如下的临界值战略 当 2 t时 采用 进入 战略 当 2 t时 采用 不进入 战略 因此企业1采用进入战略的概率是p w 不进入的概率是1 p w 因此企业2采用进入战略的概率是p t 不进入的概率是1 p t 从企业1的角度来看 选择进入和不进入的期望收益分别为 p t d 1 1 p t m 1 p t d m m 1p t 0 1 p t 0 0当进入的期望收益大于不进入的期望收益时企业1会采用进入 所以企业1的进入条件是 p t d m m 1 0或 1 p t d m m这样就得到企业1进入的临界值 w p t d m m 从企业2的角度来看 选择进入和不进入的期望收益分别为 p w d 2 1 p w m 2 p w d m m 2p w 0 1 p w 0 0当进入的期望收益大于不进入的期望收益时企业2会采用进入 所以企业2的进入条件是 p w d m m 2 0或 2 p w d m m这样就得到企业2进入的临界值 t p w d m m在已知分布函数为P i 的情况下 可从联立方程求得t和w 以这两个临界值构造的临界值战略 就是该博弈的贝叶斯均衡 补充1 用柠檬原理和逆向选择的思想解释老年人投保困难的原因 解 柠檬原理 是在信息不完美且消费者缺乏识别能力的市场中 劣质品赶走优质品 最后搞垮整个市场的机制 逆向选择 是在同样不完美信息和消费者缺乏识别能力的市场中 当价格可变时 价格和商品质量循环下降 市场不断向低端发展的机制 高龄人群的保险市场是一个典型的柠檬市场和逆向选择会起作用 从而导致发展困难的市场 老年人的健康情况差别很大 比年轻人 之间的差别要大得多 而保险公司了解老年投保人的实际健康状况又很困难或成本很高 这就造成了保险公司对老年投保人健康状况的信息不完美 缺乏准确的信息 保险公司就无法根据每个老年投保人的实际健康情况确定不同的保费率 只能根据平均健康情况确定保费率 这种平均保费率对健康情况很差的老年人是合算的 但对健康状况较好的老年人则不合算 因此前者倾向于投保 后者则不愿意投保 投保老人的平均健康情况会很差 这使得保险公司的 赔付风险大大提高 不仅不能盈利而且要亏损 从而失去经营老年保险的积极性 最终导致老年人的投保难问题 这就是柠檬原理作用的结果 如果允许调整保费率 那么保险公司为了避免亏损会上调保费率 而这又会使得原来投保或者准备投保者中相对较健康的老人退出 从而投保老人的平均健康情况会变得更差 如此循环 最终保费率会升得很高而投保老人的平均健康情况则会越来越差 对市场的发展当然是很不利的 这就是逆向选择机制在老年保险市场作用的结果 补充2 用博弈的思想讨论我国治理假冒伪劣现象很困难的原因 解 商品交易中的质量问题可以用完全但不完美信息动态博弈描述 商品交易中的假冒伪劣现象正是这种市场博弈低效率均衡的表现形式 根据对不完美信息市场博弈精炼贝叶斯均衡的讨论 不难知道我国市场经济中假冒伪劣现象难以治理的原因主要包括 1 信息不完美程度比较严重 我国发展市场经济的时间不长 因此在企业和个人商誉 信誉的建立 资讯的获得和传递等方面 与发达市场经济国家相比有很大差距 使得我国市 场经济活动中的信息不完全和不对称情况更加严重 这是我国市场交易博弈容易出现低效率均衡 假冒伪劣现象严重的主要根源之一 2 消费者识别能力低下而且麻木 长期的经济落后和物质贫乏使得我国消费者的消费知识贫乏 判断商品质量的能力较差 根据不完美信息市场博弈分析可知 消费者识别能力低下等于不法厂商制造成本低 而这正是导致不利市场均衡 假冒伪劣盛行的关键条件 事实上 我国消费者不仅识别能力低 还经常对假冒伪劣容忍麻木 甚至知假买假 我国的假冒伪劣很难治理就更不奇怪了 3 暴利空间的存在 我国许多市场的结构和价格水平不是很合理 许多商品定价过高 存在明显的垄断暴利 这给制假者提供了很大的获利空间 根据不完美信息市场博弈分析的结论 暴利的存在也是假冒伪劣问题严重的重要原因 4 对假冒伪劣的打击不力 由于地方 部门利益 以及管理体制等方面的原因 政府管理 执法部门对假冒伪劣管理和打击的力度往往是不够的 甚至还有反过来保护制假的情况 这当然会使制假者更肆无忌惮 也会使不制假和打假者的利益得不到保障 使造假者和打 假者之间的博弈向不利的均衡方向发展 使假冒伪劣现象越来越严重 5 我国社会经济环境的变动太大 稳定性比较差也是重要原因 在不稳定的市场中 管理者和经营者都不可能对长远利益有足够的重视 不可能对培育和维护商誉有很大的积极性 这对市场博弈的均衡也有很大的影响 会对假冒伪劣现象起推波助澜的作用 当前我国市场经济中严重的假冒伪劣现象正是这些因素综合作用的结果 根治假冒伪劣必须先解决好上述问题 补充3 如果一级密封价格拍卖中规则改为出价最高者以次高价中标 问该博弈的线性战略均衡是什么 解 当一级密封价格拍卖中规则改为出价最高者以次高价中标时 博弈方i的得益函数为因此博弈方i选择标价bi的目标是 式中bi bi vi bj bj vj 由于vi bj与bi无关 因此在vi bj 0的前提下 上述最大化问题与bi bj的概率最大化是一致的 使bi bj的概率最大化的唯一方法是尽可能取最大的bi 由于当vibj 由于bj就是中标价格 因此vi bj bi bj 0 博弈方有正的利益 取尽可能大的概率是正确的 此时如果博弈方i不能中标 那么说明bi vi bj 为了中标再进一步提高标价只会带来亏损 因此标价等于估价 正是博弈方i的最佳策略 由于两博弈方的情况是相同的 因此所有博弈方都把自己的真实估价作为报价 就是这种最高报价者以次高价中标的一级密封价格拍卖博弈的贝叶斯纳什均衡 该贝叶斯纳什均衡当然也是线性策略均衡 投标者的数量增加到超过两人时结论也是相同的 4不完全信息动态博弈 补充1 两寡头库诺特产量竞争模型中厂商i的利润函数为 i qi ti qj qi i 1 2 若t1 1是两个厂商的共同知识 而t2则是厂商2的私人信息 厂商1只知道t2 3 4或t2 5 4 且t2取这两个值的概率相等 若厂商2先选择产量 然后厂商1再选择产量 请找出该博弈的纯策略贝叶斯均衡 解 由于后选择的厂商1的利润只受先选择的厂商2产量的影响 而不受其参数类型的影响 因此我们可以根据逆推归纳法直接分析第二阶段 厂商1的选择 假设厂商2在第一阶段选择的产量是q2 那么厂商1选择q1的利润为 1 q1 1 q1 q2 厂商1最符合自身利益的产量满足1 2q1 q2 0 即厂商1有反应函数q1 1 q2 2再回到第一阶段厂商2的选择 如果t2 3 4 那么此时厂商2的利润函数是 2 q2 3 4 q1 q2 把厂商1的上述反应函数代入该函数可得 2 q2 3 4 q1 q2 q2 1 4 q2 2 因此厂商2最符合自己利益的产量满足 q2 0 再把q2 1 4代入厂商1的反应函数可得q1 1 q2 2 3 8如果t2 5 4 那么此时厂商2的利润函数是 2 q2 5 4 q1 q2 把厂商1的上述反应函数代入该函数可得 2 q2 5 4 q1 q2 q2 3 4 q2 2 因此厂商2最符合自己利益的产量满足3 4 q2 0再把q2 3 4代入厂商1的反应函数可得q1 1 q2 2 1 8 综合上述分析我们可以得出结论 本博弈中当t2 3 4时均衡是厂商1生产3 8 厂商2生产1 4 当t2 5 4时均衡则是厂商1生产1 8 厂商2生产3 4 上述均衡与类型的概率分布无关 补充2 厂商A面临着一个潜在竞争者厂商B 如果厂商B进入该市场则厂商A既可以打击也可以容忍 设厂商B不进入市场厂商A的利润是3 4 如果厂商B进入厂商A容忍则厂商B独享1单位利润 如果厂商B进入厂商A打击则有两种可能性 二者得益为 1 2 1 的概率为x 得益为 1 1 的概率为1 x 请问该博弈的均衡是什么 解 博弈的扩展形表示如下 为了简单起见 先计算出厂商B进入而厂商A打击时双方的期望收益 厂商A的期望收益为x 1 x 1 3x 2 1厂商B的期望收益为 1 根据逆推归纳法先分析第二阶段厂商A的选择 由于厂商A在第二阶段打击的期望得益是3x 2 1 容忍的得益是0 因此当3x 2 1 0 也就是x 2 3时厂商A肯定会选择打击 而在3x 2 12 3的情况下 因为进入被打击的得益小于不进的得益 10 应该选择进入 因此该博弈的均衡有几种可能性 当x 2 3时是 厂商B不进 厂商A打击 双方得益 0 3 4 当x 2 3时是 厂商B进入 厂商A容忍 双方得益 1 0 此外在x 2 3时实际上还有一个混合策略纳什均衡 这个均衡类似可得 补充3 市场进入博弈中 企业1选择是否进入 企业2选择打击还是容忍 假定企业2的成本有高低两种可能 CH或CL 真实成本是企业2的私人信息 企业1只知道前者的概率是 后者的概率是1 假设对应企业2的两种成本 双方博弈的得益如下列矩阵中所示 请找出企业1的最优策略 成本CH 成本CL 解 由于有完全信息的企业2后选择 因此我们可以分不同的情况直接用逆推归纳法分析 也就是先分析企业1进入后企业2打击还是容忍的选择 假设企业2属于高成本CH的情况 这时候容忍得益为60 打击得益为0 因此企业2的当然选择是容忍 如果企业2属于低成本CL的情况 那么容忍得益为90 打击得益为130 选择打击时正确的 现在再回到企业1第一阶段对是否进入的选择 企业1清楚企业2在两种不同成本情况下的上述选择 但不清楚企业2究竟是哪种成本 因此他只能根据企业2两种成本的概率计算自己进入的期望得益 根据企业2成本为CH和CL的概率分布分布 和1 企业1第一阶段选择进入的期望得益为