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Posted by Big Data Memo on November 11, 2016

1 题1

解:(1) 划线法求纯策略纳什均衡

观察,乙的策略‘中’严格小于策略‘右’(\((1,4,6)^T < (2,6,9)^T\)),剔除。 剔除后,甲的策略‘中‘和‘下’严格小于策略’上‘(\((2,3)^T < (4,6)^T\); \((3,2)^T<(4,6)^T\)),剔除。纯策略纳什均衡为(上,左),如下所示:

(2) 混合策略纳什均衡

易见,博弈的混合策略纳什均衡为: ((1,0,0),(1,0,0))

2 题2

解:使用划线法求解。

首先,针对参与 者甲,对三个矩阵中每列’上‘’下‘两个单元中第一分量最大者划线,相等都划线。如下图所示:

其次,针对参与者乙,对三个矩阵中每行’左‘’右‘两个单元中第二分量最大者划线,相等者划线。如下图所示:

最后,针对参与者丙,对三个矩阵中每个象限对应位置(即甲乙二者策略组合)中第三个分量(丙的策略)最大者划线,相等都划线。如下图所示:

最终结果,三个分量都划线的即为纯策略纳什均衡。如下:

S* = {S(上, 右, A), S(下, 左, A), S(上, 右, C), S(下, 左, C)}.。

3 题3

解:(1)

观察,甲的策略‘B’严格小于策略‘T’((1,0,3) < (2,1,4)),剔除。 剔除后,乙的策略‘C‘严格小于策略’R‘((1,2)T < (2,3)T),剔除。 严格弱劣策略剔除后甲策略为T 和M,乙策略为L和R,不会被重复剔除策略过程剔除。

(2) 划线法知,纯策略纳什均衡为(M,L)。

(3) 设甲策略空间为\((p,1-p,0),0 \le p \le 1\);乙策略空间为\((x, 0,1-x),0 \le y \le 1\)。

甲的收益为\(V_1 = V_1(p;x)= 2 p x + 4 p (1-x) + 3 (1-p) x + 2 (1-p) (1-x)\)

乙的收益为\(V_2 = V_2(p;x)= 0 + 4 (1-p) x + 2 p (1-x) + 3 (1-p) (1-x)\)

由混合策略纳什均衡,应同时成立:

\[\begin{cases} V_1(x^*,p^*) \ge V_1(p;x^*), 0 \le p \le 1\\ V_2(x^*,p^*) \ge V_2(p^*;x), 0 \le x \le 1 \end{cases}\]

偏导求解最优得:

\[\begin{cases} p^*& = 1/3\\ x^*& = 2/3 \end{cases}\]

因此,博弈的混合策略纳什均衡为:\(S^* = (S_1^*, S_2^*) = ((1/3, 2/3, 0),(2/3, 0,1/3 ))\)

4 题4

候选人的战略空间为\(S_1 = S_2 = [0, 1]\),即每个候选人观点在[0,1]观点位置。

候选者1的收益函数为\(V_1\),

\[\begin{cases} 当s_1 < s_2 ,& V_1 = (s_1 + s_2) / 2\\ 当s_1 = s_2,& V_1 = 1/2 \\ 当s_1 > s_2,& V_1 = 1 - (s_1 + s_2) / 2 \end{cases}\]

候选者2的收益函数为\(V_2 = 1 - V_1\),即选民会被二人全部分配完毕。也即说明均衡点位于\(x+y = 1\)的直线上。

当\(s_1 < s_2\)时,或当\(s_1 > s_2\)时,都不存在纳什均衡。以下为证明\(s_1 < s_2\)时,不存在纳什均衡。

假设\(s_1 < s_2\)时存在纳什均衡\(s^* = (s_1^*,s_2^*)\),且总有\(s_1^* < s_2^*\),可以选取充分小的\(\epsilon > 0\),让\(s_1^ \prime = s_1^* + \epsilon\), 且使 \(s_1^\prime = s_1^* + \epsilon < s_2^*\)。按照候选者1的收益函数知 \(V_1'(s_1^\prime , s_2^*) = \frac{s_1^\prime + s_2^*}{2} = \frac{s_1^* + \epsilon + s_2^*}{2}\)

由此得

\[V_1(s_1^*, s_2^*) = \frac{s_1^* + s_2^*}{2} \lt \frac{s_1^* + \epsilon + s_2^*}{2} = V_1'(s_1^\prime , s_2^*)\]

上述不等式与\((s_1^* , s_2^*)\)是纳什均衡所定义的不等式矛盾,所以\(s_1 < s_2\)时,不存在纳什均衡。同理,可证\(s_1 > s_2\)时,不存在纳什均衡。

故均衡点只能位于 \(s_1 = s_2\)的点,由于均衡点位于\(x+y = 1\)的直线上。因此,候选者观点的纳什均衡点为\(S^* = ((1/2), (1/2))\)。

由于二者观点均衡,投票数相同,则通过抛硬币来决定候选人。假定正面为甲胜出,反之乙胜出。由于硬币出现正面与反面概率均为1/2,则通过抛硬币决定胜负的均衡为\(s^* = ((1/2), (1/2))\)。

5 题5

解:(1)候选人三个,且只关心能否当选。候选人的战略空间为\(S_1 = S_2 = S_3= [0, 1]\),即每个候选人观点在[0,1]观点位置。

假设\(S_1 \le S_2 \le S_3\),则

\[\begin{cases} 当s_1 \le s_2 ,& V_1 = (s_1 + s_2) / 2\\ 当s_2 \le s_3,& V_2 = (s_3 - s_1/2 \\ 当s_3 \le 1,& V_3 = 1 - (s_2 + s_3) / 2 \end{cases}\]

假设\(s_1 \le s_2\)时存在纳什均衡\(s^* = (s_1^*,s_2^*)\),且总有\(s_1^* < s_2^*\),可以选取充分小的\(\epsilon > 0\),让\(s_1^ \prime = s_1^* + \epsilon\), 且使 \(s_1^\prime = s_1^* + \epsilon < s_2^*\)。按照候选者1的收益函数知 \(V_1'(s_1^\prime , s_2^*) = \frac{s_1^\prime + s_2^*}{2} = \frac{s_1^* + \epsilon + s_2^*}{2}\)

由此得

\[V_1(s_1^*, s_2^*) = \frac{s_1^* + s_2^*}{2} \lt \frac{s_1^* + \epsilon + s_2^*}{2} = V_1'(s_1^\prime , s_2^*)\]

上述不等式与\((s_1^* , s_2^*)\)是纳什均衡所定义的不等式矛盾,所以\(s_1 < s_2\)时,不存在纳什均衡。同理,可证其他情况下的点不存在纳什均衡。

(2)候选人不仅渴望当选,且希望得票越多越好。根据上式,无法得出存在一个混合策略纳什均衡。

(3)如果不选优于落选,则不妨设当选收益乘子为1,落选乘子为-1,不选的乘子为0,由上式收益函数退化为二人博弈时的情形,此时是存在纳什均衡的。