Teorie her a ekonomické rozhodování. 3. Dvoumaticové hry (Bimaticové hry)



Podobné dokumenty
Teorie her a ekonomické rozhodování. 2. Maticové hry

4EK201 Matematické modelování. 10. Teorie rozhodování

Teorie her a ekonomické rozhodování. 7. Hry s neúplnou informací

3. ANTAGONISTICKÉ HRY

ANTAGONISTICKE HRY 172

Dvou-maticové hry a jejich aplikace

TGH13 - Teorie her I.

KOOPERATIVNI HRY DVOU HRA CˇU

Teorie her a ekonomické rozhodování 5. Opakované hry

Operační výzkum. Teorie her. Hra v normálním tvaru. Optimální strategie. Maticové hry.


MATICOVÉ HRY MATICOVÝCH HER

Teorie her a ekonomické rozhodování. 9. Modely nedokonalých trhů

PŘÍKLADY DVOJMATICOVÉ HRY

KOOPERATIVNÍ HRY FORMULACE, KONCEPCE ŘEŠENÍ, JÁDRO HRY, HRA VE TVARU CHARAKTERISTICKÉ FUNKCE, SHAPLEYOVA HODNOTA CO JE TO TEORIE HER A ČÍM SE ZABÝVÁ?

Dva podniky vedou mezi sebou spor, k jehož vyřešení může každý z nich podniknout jednu

Teorie her a ekonomické rozhodování. 4. Hry v rozvinutém tvaru

TEORIE HER. Základní pojmy teorie her. buď racionální (usiluje o optimální výsledek hry) nebo indiferentní (výsledek hry je mu lhostejný)

Úvod do teorie her

Operační výzkum. Teorie her cv. Hra v normálním tvaru. Optimální strategie. Maticové hry.

5.7 Kooperativní hry Kooperativní hra 2 hráčů Kooperativní hra N hráčů 5.8 Modely oligopolu 5.9 Teorie redistribučních systémů 5.

MATEMATICKÁ TEORIE ROZHODOVÁNÍ

Aplikace teorie her. V ekonomice a politice Ing. Václav Janoušek

12 HRY S NEÚPLNOU INFORMACÍ

Stručný úvod do teorie her. Michal Bulant

TEORIE HER - ÚVOD PŘEDNÁŠKA. OPTIMALIZACE A ROZHODOVÁNÍ V DOPRAVĚ část druhá Přednáška 2. Zuzana Bělinová

Úvod do teorie her ZVYŠOVÁNÍ ODBORNÝCH KOMPETENCÍ AKADEMICKÝCH PRACOVNÍKŮ OSTRAVSKÉ UNIVERZITY V OSTRAVĚ A SLEZSKÉ UNIVERZITY V OPAVĚ

Teorie her. Kapitola Základní pojmy Základní pojmy

{Q={1,2};S,T;u(s,t)} (3.3) Prorovnovážnéstrategie s,t vehřesnulovýmsoučtemmusíplatit:

Úvod do teorie her. druhé upravené vydání. Martin Dlouhý Petr Fiala

VYSOKÁ ŠKOLA EKONOMICKÁ V PRAZE. Model tahové hry s finančními odměnami

Koaliční hry. Kooperativní hra dvou hráčů

Dokažte Větu 2(Minimax) ze třetího dílu seriálu pro libovolnou hru s nulovým součtem, ve kterémákaždýhráčnavýběrprávězedvoustrategií.

Hry v rozvinutém tvaru a opakované hry. Hry v rozvinutém tvaru

Teorie her a ekonomické rozhodování 6. Kooperativní hry více hráčů

MODELY OLIGOPOLU COURNOTŮV MODEL, STACKELBERGŮV MODEL

Simplexová metoda. Simplexová tabulka: Záhlaví (účelová funkce) A ~ b r βi. z j c j. z r

HRY V NORMÁLNÍM TVARU

Strategické hry v bezpečnostním inženýrství

charakteristika oligopolu kartel Cournotův model duopolu oligopol s dominantní firmou Sweezyho model (se zalomenou křivkou poptávky) Nashova

Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikální fakulta. Teorie her v praxi. Katedra pravděpodobnosti a matematické statistiky

Úvod do teorie her. David Bartl, Lenka Ploháková

Mezi firmami v oligopolu dochází ke strategickým interakcím. Při zkoumání strategických interakcí používáme teorii her.

Úvod do teorie her

UNIVERZITA PARDUBICE FAKULTA EKONOMICKO - SPRÁVNÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE

Otázky ke státní závěrečné zkoušce

Státnicová otázka 6, okruh 1

Teorie her a ekonomické rozhodování. 8. Vyjednávací hry

Teorie her. RNDr. Magdalena Hykšová, Ph.D. online prostředí, Operační program Praha Adaptabilita, registrační číslo CZ.2.17/3.1.00/31165.

Teorie her v konkurenčním prostředí

nutně znamenat ztrátu), ve které mají oba hráči dvě možnosti kooperovat nebo zradit.

Úlohy nejmenších čtverců

4EK213 Lineární modely. 5. Dualita v úlohách LP

(Ne)kooperativní hry

FIT ČVUT MI-LOM Lineární optimalizace a metody. Dualita. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

VÍCEKRITERIÁLNÍ ROZHODOVANÍ

4 Kriteriální matice a hodnocení variant

Dvojmaticové hry. tefan Pe²ko. 18. april Katedra matematických metód, FRI šu

Teorie her. Theory of games. Vlastimil Čabla

Charakteristika oligopolu

4 DVOJMATICOVÉ HRY. Strategie Stiskni páku Sed u koryta. Stiskni páku (8, 2) (5, 3) Sed u koryta (10, 2) (0, 0)

1. července 2010

Teorie her a ekonomické rozhodování. 11. Aukce

ÚVOD DO TEORIE HER MGR. LENKA PLOHÁKOVÁ RNDR. DAVID BARTL, PH.D.

5 Informace o aspiračních úrovních kritérií

DERIVACE FUKNCÍ VÍCE PROMĚNNÝCH

Operační výzkum. Vícekriteriální programování. Lexikografická metoda. Metoda agregace účelových funkcí. Cílové programování.

Operační výzkum. Teorie her. Řešení maticových her převodem na úlohu LP.

7 Kardinální informace o kritériích (část 1)

fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem na disciplíny společného základu (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.

4EK213 Lineární modely. 4. Simplexová metoda - závěr

2. KONEČNÉ HRY 2 HRÁČŮ

6 Ordinální informace o kritériích

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) Základy lineárního programování VMAT, IMT 1 / 25

Ekonomická formulace. Matematický model

Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie FEM UO Brno

Algoritmus pro hledání nejkratší cesty orientovaným grafem

2.6 Odvození hranice užitkových možností (UPF) z modelu všeobecné rovnováhy.

Soustavy. Terminologie. Dva pohledy na soustavu lin. rovnic. Definice: Necht A = (a i,j ) R m,n je matice, b R m,1 je jednosloupcová.

TEORIE HER

IB112 Základy matematiky

A0M15EZS Elektrické zdroje a soustavy ZS 2011/2012 cvičení 1. Jednotková matice na hlavní diagonále jsou jedničky, všude jinde nuly

Přijímací zkouška na MFF UK v Praze

Vektory a matice. Obsah. Aplikovaná matematika I. Carl Friedrich Gauss. Základní pojmy a operace

Metody lineární optimalizace Simplexová metoda. Distribuční úlohy

Definice 13.1 Kvadratická forma v n proměnných s koeficienty z tělesa T je výraz tvaru. Kvadratická forma v n proměnných je tak polynom n proměnných s

Soustavy linea rnı ch rovnic

NEKOOPERATIVNI HRY VYUZ ˇ ITI V ANALY ZE DOPRAVNI CH SYSTE MU

4EK213 Lineární modely. 12. Dopravní problém výchozí řešení

= je prostý orientovaný graf., formálně c ( u, v) 0. dva speciální uzly: zdrojový uzel s a cílový uzel t. Dále budeme bez


Lineární zobrazení. 1. A(x y) = A(x) A(y) (vlastnost aditivity) 2. A(α x) = α A(x) (vlastnost homogenity)

Afinita je stručný název pro afinní transformaci prostoru, tj.vzájemně jednoznačné afinní zobrazení bodového prostoru A n na sebe.

9. přednáška 26. listopadu f(a)h < 0 a pro h (0, δ) máme f(a 1 + h, a 2,..., a m ) f(a) > 1 2 x 1

Parametrické programování

THE: Nekooperativní hry s nulovým součtem Non-Cooperative Zero-sum Games

3. Vícevrstvé dopředné sítě

Greenova funkce pro dvoubodové okrajové úlohy pro obyčejné diferenciální rovnice

1 Determinanty a inverzní matice

Teorie informace a kódování (KMI/TIK) Reed-Mullerovy kódy

Transkript:

Teorie her a ekonomické rozhodování 3. Dvoumaticové hry (Bimaticové hry)

3.1 Neantagonistický konflikt Hra v normálním tvaru hráči provedou jediné rozhodnutí a to všichni najednou v rozvinutém tvaru řada po sobě následujících tahů, přičemž hráči se v tazích střídají 2

3.1 Neantagonistický konflikt Antagonistický konflikt = co jeden získá, to druhý ztratí (spolupráce nemá smysl) hra s konstantním součtem Neantagonistický konflikt = zájmy hráčů nejsou v přímém protikladu hra s nekonstantním součtem výhra prvého hráče není prohrou druhého 3

3.1 Neantagonistický konflikt V případě neantagonistického konfliktu: nekooperativní hra = hráči nemohou spolupracovat kooperativní hra = hráči mohou spolupracovat 4

3.2 Nekooperativní hra Konečný prostor strategií obou hráčů 1. hráč X = {x1, x2,, xm} 2. hráč Y = {y1, y2,, yn} Celkem tedy existuje m x n možných kombinací strategií Každé kombinaci lze přiřadit výhru prvního hráče f 1 (x, y) a výhru druhého f 2 (x, y) 5

3.2 Nekooperativní hra Hodnoty lze opět uspořádat do matice Mezi hodnotou výplatní funkce 1. a 2. hráče však není definovaný přímý vztah Proto jsou třeba matice dvě A pro prvního hráče B pro druhého hráče Dvoumaticová (dvojmaticová, bimaticová) hra 6

3.2 Nekooperativní hra A = a 11 a 1n, B = a m1 a mn b 11 b 1n b m1 b mn 1. hráč xi 2. hráč yj 1. hráč získá aij hodnota výplatní funkce 1. hráče 2. hráč získá bij hodnota výplatní funkce 2. hráče 7

3.2 Nekooperativní hra Nashova rovnováha Pokud se některý z hráčů odchýlí od své optimální strategie (zatímco soupeř se své optimální strategie držet bude), nepolepší si Tzn. pokud se hráč nedrží optimální strategie, pohorší si (a v nejlepším případě na tom bude stejně) 8

3.2 Nekooperativní hra Nashova rovnováha Dvojici strategií x o X, y o Y nazveme Nashovo rovnovážné řešení, pokud platí f 1 (x, y o ) f 1 (x o, y o ) a f 2 (x o, y) f 2 (x o, y o ) 9

3.3 Nashova rovnováha Nashovu rovnováhu získáme nalezením sedlového prvku (sedlového bodu) Sedlový prvek největší ve svém sloupci v matici A a největší ve svém řádku v matici B 10

3.3 Nashova rovnováha Vytvoříme tedy dvojmatici: a 11, b 11 a 1n, b 1n a m1, b m1 a mn, b mn V každém sloupci označíme všechny maximální hodnoty z prvních prvků V každém řádku označíme všechny maximální hodnoty z druhých prvků 11

3.3 Nashova rovnováha Sedlový bod = prvek, který má označenou první složku (1. hráčem) a zároveň druhou složku (2. hráčem) Nashova rovnováha = Nashovo rovnovážné řešení v ryzích strategiích 12

3.3 Nashova rovnováha Příklad 1 1,5 4,2 2,3 2,1 1,9 1,4 3,2 3,1 4,0 Nekooperativní hra může mít 1 sedlový prvek optimální strategie získáme přímo 13

3.3 Nashova rovnováha Příklad 2 1,2 4,3 2,2 2,5 1,3 6,4 3,2 3,1 4,1 Nekooperativní hra může mít více sedlových prvků 14

3.3 Nashova rovnováha Uvedená úloha má dva sedlové body 1,2 4,3 2,2 2,5 1,3 6,4 3,2 3,1 4,1 Na rozdíl od antagonistického konfliktu nejsou hodnoty výplatních funkcí stejné Pokud má Jak úloha vybrat jediný optimální nedominovaný strategii? sedlový prvek optimální strategie přímo 15

3.3 Nashova rovnováha Příklad 3 1,2 5,3 2,1 2,3 1,4 4,5 3,6 3,4 4,2 Nekooperativní Jak vybrat hra může optimální mít více strategii? sedlových prvků alespoň 2 jsou vzájemně nedominované 16

3.3 Nashova rovnováha Nekooperativní hra může mít více sedlových prvků Pokud je jediný z nich nedominovaných, pak přímo určuje rovnovážné řešení v ryzích strategiích Pokud jsou alespoň 2 vzájemně nedominované, pak se oba hráči mohou dostat do vzájemně nepříznivé situace 17

3.3 Nashova rovnováha Příklad 4 1,2 4,3 2,5 2,5 1,3 6,4 3,2 3,3 4,1 Tato nekooperativní hra nemá žádný sedlový prvek nemá Nashovo rovnovážné řešení v ryzích strategiích 18

3.3 Nashova rovnováha Dvojmaticová hra může mít: 1 sedlový prvek rovnovážné strategie přímo více sedlových prvků jediný nedominovaný rovnovážné strategie přímo alespoň 2 nedominované problém žádný sedlový prvek neexistuje Nashova rovnováha v ryzích strategiích Pro hráče neexistují žádné rovnovážné strategie? 19

3.4 Smíšené rozšíření Základní věta dvojmaticových her: Každá dvojmaticová hra má alespoň jedno rovnovážné řešení (ve smíšených strategiích) 20

3.4 Smíšené rozšíření Postup hledání Nashova rovnovážného řešení ve smíšených strategiích se nazývá smíšené rozšíření dvojmaticové hry Smíšené rozšíření použijeme, neexistuje-li řešení v ryzích strategiích (tj. neexistuje-li sedlový prvek) 21

3.4 Smíšené rozšíření X = {x; x T = (x 1 ; x 2 ; ; x m ); m i=1 x i = 1; x 0} Y = {y; y T = (y 1 ; y 2 ; ; y n ); n j=1 y j = 1; y 0} 22

3.4 Smíšené rozšíření Hodnota výplatní funkce 1. hráče: m n f 1 x, y = x i a ij y j = x T Ay i=1 j=1 Hodnota výplatní funkce 2. hráče: m n f 2 x, y = x i b ij y j = x T By i=1 j=1 23

3.4 Smíšené rozšíření Podle ZVDMH existují optimální strategie (x o, y o ) ve smíšeném rozšíření, neboli existuje Nashova rovnováha Musí tedy platit: x T Ay o x ot Ay o x ot By x ot By o Hledáme tedy (x o, y o ) splňující uvedené nerovnosti 24

3.4 Smíšené rozšíření m n max i=1 j=1 p i q j a ij + b ij m n p i j=1 i=1 q j n j=1 m i=1 q j 0, j p i 0, i a ij q j 1, i b ij p i 1, j 25

3.4 Smíšené rozšíření max p T A + B q e T p f T q Aq e B T p f p 0 q 0 26

3.4 Smíšené rozšíření Úloha kvadratického programování Postup odvození je obdobný postupu v maticových hrách Je třeba zajistit kladné prvky v maticích A a B Symboly e a f označují vektory jedniček 27

3.4 Smíšené rozšíření Zpětná substituce y o j = x o i = q j n q j neboli y o = q j=1 p i i=1 f T q m p i neboli x o = p e T p Takto nalezneme jedno optimální řešení (pomocí softwaru) Úloha jich však může mít více (možnost: nastavit různá výchozí řešení) 28

3.5 Typické konflikty Vězňovo dilema Dva vězni jsou odděleně uvězněni Každý má možnost se přiznat nebo nepřiznat Pokud se jeden přizná a druhý ne, dostane první nižší trest (volný) a druhý vyšší Nepřiznají-li se oba, dostanou nižší trest Přiznají-li se oba, dostanou vyšší trest 29

3.5 Typické konflikty Vězňovo dilema P N P 6,6 0,10 N 10,0 2,2 Správně záporná znaménka záporný užitek 30

3.5 Typické konflikty Vězňovo dilema P N P 6, 6 0, 10 N 10,0 2, 2 Optimální pro oba je se přiznat Pokud by se ani jeden nepřiznal, dopadli by oba lépe 31

3.5 Typické konflikty Vězňovo dilema P N P N 6, 6 0, 10 10,0 2, 2 (P,P) je sice rovnovážné řešení, ale není Paretovsky rovnovážné (všichni si změnou mohou polepšit, aniž by byl někdo poškozen) 32

3.5 Typické konflikty Konflikt Kuře Dvě auta jedou proti sobě, kdo uhne, je kuře a jeho reputace klesne Oba neustoupí (neuhnou) srážka Oba uhnou oba jsou slabí a reputace se jim nezvýší 33

3.5 Typické konflikty Konflikt Kuře U N U N 0,0 1,1 1, 1 2, 2 Problém dvou vzájemně nedominovaných sedlových bodů situace skončí tragicky 34

3.5 Typické konflikty Manželský spor (bitva pohlaví) BoS Manželé jdou večer na koncert rozhodují se mezi Bachem a Stravinským Muž preferuje Bacha, žena Stravinského Každý chce jít na koncert a nejraději půjdou spolu Pokud spolu nepůjdou, nebudou mít žádný užitek 35

3.5 Typické konflikty Manželský spor (bitva pohlaví) muž/žena Bach Str. Bach Stravinski 2,1 0,0 0,0 1,2 Opět problém vzájemně nedominovaných sedlových prvků 36

3.5 Typické konflikty Problém několika vzájemně nedominovaných prvků řeší tzv. ústřední rovnováha Pokud je dána jakási nápověda, který z rovnovážných bodů zvolit, hráči ho zvolí Manželský spor: pokud se jedná o poslední koncert Bacha ve městě apod. (fotbal vs. nákupy ve skriptech atd.) 37

3.6 Kooperativní hra Předpokládejme nyní, že hráči mohou spolupracovat (ale nemusí) Před volbou mohou uzavírat závazné dohody Spolupracovat budou, pokud je to pro ně výhodné oba mají větší výhru, než když spolupracovat nebudou 38

3.6 Kooperativní hra Příklad 5 1,5 4,2 2,3 2,2 1,9 1,4 3,4 3,1 4,0 39

3.6 Kooperativní hra Zaručená výhra = kolik hráč získá bez spolupráce Rovnovážná zaručená výhra hráči uzavřou dohodu a předpokládají, že ji oba dodrží Maximinová zaručená výhra hráči uzavřou dohodu, ale může se stát, že ji někdo poruší 40

3.6 Kooperativní hra Rovnovážná zaručená výhra hráči by se dohodli, že spolupracovat nebudou zvolí tedy sedlový prvek Nashovu rovnováhu zaručená výhra 1. hráče v(1) zaručená výhra 2. hráče v(2) 41

3.6 Kooperativní hra Příklad 5 v(1) = 3 v(2) = 4 1,5 4,2 2,3 2,2 1,9 1,4 3,4 3,1 4,0 42

3.6 Kooperativní hra Maximinová zaručená výhra hráči se dohodnou, že spolupracovat budou, ale co když protihráč dohodu nedodrží? kolik dokáže hráč získat, i když mu protihráč bude dělat naschvály zaručená výhra 1. hráče v 1 = max i min j a ij zaručená výhra 2. hráče v 2 = max j min i b ij 43

3.6 Kooperativní hra Příklad 5 1,5 4,2 2,3 2,2 1,9 1,4 3,4 3,1 4,0 1 1 3 v(1) = 3 v(2) = 2 2 1 0 44

3.6 Kooperativní hra Symbolem v(1,2) označíme celkovou výhru hráčů při spolupráci Spolupráce Kdy se vyplatí, se vyplatí pokud spolupracovat? v 1,2 > v 1 + v(2) Jak určit výhru při spolupráci? 45

3.6 Kooperativní hra Příklad 5 1,5 4,2 2,3 2,2 1,9 1,4 3,4 3,1 4,0 1. hráč: x 2 2. hráč: y 3 Kolik celkem získají? 1 + 4 = 5 46

3.6 Kooperativní hra Příklad 5 A + B = 1,5 4,2 2,3 2,2 1,9 1,4 3,4 3,1 4,0 6 6 5 4 10 5 7 4 4 v 1,2 = max i max j (a ij +b ij ) = 10 47

3.6 Kooperativní hra Rovnovážná zaručená výhra v(1) = 3 10 > 3 + 4 v(2) = 4 spolupráce se vyplatí Maximinová zaručená výhra v(1) = 3 10 > 3 + 2 v(2) = 2 spolupráce se vyplatí Výhra při spolupráci v(1,2) = 10 Vyplatí se spolupráce? 48

3.6 Kooperativní hra Příklad 5 A + B = 1,5 4,2 2,3 2,2 1,9 1,4 3,4 3,1 4,0 6 6 5 4 10 5 7 4 4 x o, y o = (x 2, y 2 ) v(1,2) = 10 49

3.6 Kooperativní hra Zbývá rozhodnout, jak se mají hráči o výhru podělit Celková výhra musí být rozdělena mezi hráče: a 1 + a 2 = v(1, 2) 1. hráč musí dostat hodnotu a 1, která bude alespoň rovna zaručené výhře: a 1 v(1) 2. hráč musí dostat hodnotu a 2, která bude alespoň rovna zaručené výhře: a 2 v 2 50

3.6 Kooperativní hra 10 4 a2 a 1 + a 2 = v 1, 2 = 10 a 1 v 1 = 3 a 2 v 2 = 4 jádro hry = všechny dvojice (a 1, a 2 ), které splňují uvedené vztahy 0 3 10 a1 51

3.6 Kooperativní hra a2 v(1,2) v(2) a 1 + a 2 = v(1, 2) a 1 v(1) a 2 v 2 Kterou možnost z jádra hry vybrat? 0 v(1) v(1,2) a1 52

3.6 Kooperativní hra Jednou z možností je: prvnímu hráči dát jeho zaručenou výhru v(1) druhému hráči dát jeho zaručenou výhru v(2) zbytek rozdělit mezi hráče rovným dílem v 1,2 v 1 v 2 a 1 = v 1 + 2 v 1,2 v 1 v 2 a 2 = v 2 + 2 53

a2 3.6 Kooperativní hra a 1 + a 2 = v 1, 2 = 10 10 a 1 v 1 = 3, a 2 v 2 = 4 5,5 4 a 1 = 3 + 10 3 4 2 a 2 = 4 + 10 3 4 2 = 4,5 = 5,5 0 3 4,5 10 a1 54

KONEC 55