经济博弈论第二章 完全信息静态博弈.ppt

第二章完全信息静态博弈,所谓完全信息静态博弈即各博弈方同时决策，且所有博弈方对博弈中的各种情况下的得益都完全了解的博弈问题纳什均衡无限策略博弈的解和反应函数混合策略纳什均衡的存在性,2.1纳什均衡,博弈的解和纳什均衡严格下策反复消去法与纳什均衡,2.1.1博弈的解和纳什均衡,定义在博弈中，如果策略组合中任一博弈方i的策略都是对其余博弈方的策略组合的最佳对策，也即对任意都成立，则称为G的一个纳什均衡。,2.1.1博弈的解和纳什均衡,划线法囚徒2不坦白坦白囚不坦白徒1坦白箭头法囚徒2不坦白坦白囚不坦白徒1坦白,2.1.2严格下策反复消去法与纳什均衡,严格下策：对于某一策略，若则称为的严格下策。命题2.1在n个博弈方的博弈中，如果严格下策反复消去法排除了以外的所有策略组合，则一定是G的唯一的纳什均衡。命题2.2在n个博弈方的博弈中，如果是G的一个纳什均衡，则严格下策反复消去法一定不会将它消去。,2.1纳什均衡,纳什均衡点是一种局部均衡点，可以有很多个，也可以不存在。来源于策略组合的策略可能有n！个（离散），也可能无穷多个（连续），那么求解将会十分烦琐。得益对于任一策略（s1,sn），其总得益为各博弈方得益之和那么对于具有多个纳什均衡点的博弈，则对应的应有最优纳什均衡的概念，而对应于最优纳什均衡的点为全局最优点。此处最优的含义为稳定性而不是得益之和最大。如何均衡稳定与收益？,2.2无限策略的解和反应函数,古诺的寡头模型反应函数伯特兰德的寡头模型公共资源问题,2.2.1古诺的寡头模型,博弈方1利润：博弈方2利润：在本博弈中，的纳什均衡的充分必要条件是和的最大值问题：社会收益最大化：假设总产量为Q，总收益为UQP（Q）CQQ（8-Q）2Q6QQ2其最大值为Q*=3,U=9该结果与纳什均衡有较大的差异，这就是纳什均衡是源于各厂商追求自身利益最大化的结果。,2.2.2反应函数,反应函数每个博弈方针对其他博弈方所有策略的最佳反应构成的函数。而各个博弈方反应函数的交点（如果有的话）就是纳什均衡。,2.2.2反应函数古诺模型,在古诺模型中厂商1和厂商2的反应函数分别为,q2,q1,（0,6）,（0，3）,R1（q2）,R2（q1）,（2，2）,6,0,（3,0）,（6,0）,从左图可以看出，当一方的选择为0时，另一方的最佳反应为3，这正是我们前面所说过的实现总体最大利益的产量，因为一家产量为零，意味着另一家垄断市场。当一方的产量达到6时，另一方则被迫选择0，因为实际上坚持生产已无利可图。,2.2.3伯特兰德的寡头模型,在该模型中厂商选择价格而不是产量厂商1的价格与需求函数：P1，厂商2的价格与需求函数：P2，其中，d1，d20为两厂商产品的替代系数。假设两厂商无固定成本，边际成本分别为c1和c2。收益：纳什均衡：,2.2.4公共资源问题,公共资源（1）没有哪个个人、企业或其他经济组织拥有；（2）大家都可以自由利用这两个特征的自然资源或人类生产的供大众免费使用的设施或财货。例设某村庄有n个农户，一公共草地，可养羊数为qi(i=1,n)为n个农户各自的策略空间，当各户养羊数为q1,qn时，总数为Qq1qn，每只羊的产出为羊的总数Q的减函数VV(Q)=V(q1qn)，假设每只羊的成本为c，则农户i养qi只羊的得益为：ui=qiV(Q)-qic,2.2.4公共资源问题实例,设n3，V100Q100（q1q2q3），c4三农户的得益函数和反应函数：u1q1100(q1q2q3)4q1，q1R1(q2,q3)=48-0.5q2-0.5q3u2q2100(q1q2q3)4q2，q2R1(q1,q3)=48-0.5q1-0.5q3u3q3100(q1q2q3)4q3，q3R1(q1,q2)=48-0.5q1-0.5q2纳什均衡：q1*=q2*=q3*=24,u1*=u2*=u3*=576最大总体收益：u*=2304Q*=48由此说明，纳什均衡的解常常是低效率的，而在现实生活中却经常出现。如果采取最佳策略（集体理性），那么个体的贪婪性将会来破坏这一平衡。,2.3混合策略,概念应用,2.3.1概念的提出,在前面的例子，如猜硬币，齐威王田忌赛马，夫妻之争等博弈问题不存在纳什均衡策略组合，然而这类问题十分常见。例1小偷与守卫的博弈守卫睡不睡小偷偷不偷例2猜硬币1.若被对手事先知道出现哪一面，肯定输2.若正面出现的概率为p，负面为1-p，且p0.5，则猜正面的话赢的几率就比较大。,猜硬币博弈,猜硬币方正面反面盖硬正面币方反面该博弈与上一个例子相似，即取胜的关键都是不能让另一方猜到自己的策略而同时自己又要尽可能猜出对方的策略。若p1/2,则猜硬币方全猜正面，他的期望得益为p1+(1-p)(-1)=2p-10,即平均来说，猜硬币方赢多输少。,2.3.1概念的提出,特点：1.自己的选择不能让对手预先知道2.若重复多次，则不让对手发现其中的规律。除非有意输（一种行贿的手段），注意行贿只是一个手段，有意无意间让对手了解自己的策略或规律。,2.3.1概念的提出,定义：在博弈G=s1,sn;u1,un中，博弈方i的策略空间为Si=si1,sik，则博弈方i以概率分布pi=(pi1,pik)随机选择其k个可选策略称为一个“混合策略”，其中0pik1对k=1,k都成立且pi1+pik=1。相对于这种以一定概率分布在一些策略中随机选择的混合策略，确定性的具体的策略我们称为“纯策略”混合策略的原则：自己的策略选择不能被另一方预知或猜到。即在决策时利用随机性。选择每种策略的概率一定要恰好使对方无机可乘，即让对方无法通过有针对性的倾向某一策略而占上风。,2.3.2应用,博弈方1选A、B的概率：pA，pB；博弈方2选C、D的概率：pC，pD。原则应用：博弈方1选A和B的概率pA和pB一定要使博弈方2选C的期望得益和选D的期望得益相等。即pA3pB1pA2pB5又由pApB1，可得pA0.8，pB0.2，此即博弈方1应选的混合策略。同理可得博弈方2的混合策略为pC0.8,pD0.2。纳什均衡：1（0.8，0.2），2（0.8，0.2）期望得益：u1epA.pC.u1（A，C）pA.pD.u1（A，D）pB.pC.u1（B，C）pB.pD.u1（B，D）2.6u2e2.6单独一次博弈的结果可能是四种状态的任何一种，然而多次独立重复博弈得到如上的结果是可能的。,2CDA1B,2.3.2应用,混合策略的方法不仅可以解决不存在纯策略纳什均衡的博弈问题，同样可应用于存在多个纯策略纳什均衡的博弈问题。例夫妻之争该博弈与上一个博弈的不同之处在于每一方所希望对方知道自己的策略选择以达到有利于自己的结果。现实中，这类问题多通过协商解决以免两败俱伤。在此我们假设夫妻双方不可协商，互不通消息。令pw（时），pw（足）分别表示妻子选择时装表演和足球的概率；ph（时），ph（足）为丈夫选择时装表演和足球的概率。同样的分析方法可得pw（时）=0.75,pw（足）=0.25;ph（时）=1/3,ph（足）=2/3.双方的期望得益分别为uwe0.67，uhe0.75。,丈夫时装足球妻时装子足球,2.4纳什均衡的存在性,允许采取混合策略的情况下，是否每个博弈都有纳什均衡？纳什定理在一个有n个博弈方的博弈Gs1，sn；u1，un中，如果n是有限的，且si都是有限集（对i1，n），则该博弈至少存在一个纳什均衡，但可能包含混合策略。,2.5博弈论与优化问题,一个最优的决策（判定）序列，具有下列性质：不论初始的状态和策略如何，