完全信息静态博弈博弈论.ppt
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1、第二章 完全信息静态博弈,本章介绍完全信息静态博弈。完全信息静态博弈即各博弈方同时决策,且所有博弈方对各方得益都了解的博弈。囚徒的困境、齐威王田忌赛马、猜硬币、石头剪子布、古诺产量决策都属于这种博弈。完全信息静态博弈属于非合作博弈最基本的类型。本章介绍完全信息静态博弈的一般分析方法、纳什均衡概念、各种经典模型及其应用等。,本章分六节,2.1基本分析思路和方法2.2纳什均衡2.3无限策略博弈分析和反应函数2.4混合策略和混合策略纳什均衡2.5纳什均衡的存在性2.6纳什均衡的选择和分析方法扩展,2.1 基本分析思路和方法,2.1.1 上策均衡2.1.2 严格下策反复消去法2.1.3 划线法2.1.
2、4 箭头法,2.1.1 上策均衡,上策:不管其它博弈方选择什么策略,一博弈方的某个策略给他带来的得益始终高于其它的策略,至少不低于其他策略的策略 囚徒的困境中的“坦白”;双寡头削价中“低价”。上策均衡:一个博弈的某个策略组合中的所有策略都是各个博弈方各自的上策,必然是该博弈比较稳定的结果上策均衡不是普遍存在的,2.1.2 严格下策反复消去法,严格下策:不管其它博弈方的策略如何变化,给一个博弈方带来的收益总是比另一种策略给他带来的收益小的策略严格下策反复消去:,2.1.3 划线法,2.1.4 箭头法,2.2 纳什均衡,2.2.1 纳什均衡的定义2.2.2 纳什均衡的一致预测性质2.2.3 纳什均
3、衡与严格下策反复消去法,2.2.1 纳什均衡的定义,策略空间:博弈方 的第 个策略:博弈方 的得益:博弈:纳什均衡:在博弈 中,如果由各个博弈方的各一个策略组成的某个策略组合 中,任一博弈方 的策略,都是对其余博弈方策略的组合 的最佳对策,也即 对任意 都成立,则称 为 的一个纳什均衡,策略型博弈的实例和解(性别战),例.性别战(battle of the sexes),一男一女恋爱,有些业余活动要安排,或者去看足球比赛,或者去看芭蕾舞演出。男的偏好足球,女的则更喜欢芭蕾舞,但他们都宁愿在一起,不愿分开。下表给出收益矩阵:,策略型博弈的实例和解(性别战),例.性别战(battle of the
4、 sexes),这个博奕中有两个纳什均衡:(足球,足球)和(芭蕾,芭蕾)。就是说,一方去足球场,另一方也会去足球场;类似地,一方去看芭蕾,另一方也会去看芭蕾。在实际生活中,也许是这一次看足球,下一次看芭蕾,如此循环,形成一种默契。这在实际生活中是指,两种互补的活动应该配合,尽管配合的方式可能有很多种。,比如,两家工厂生产的产品可能是互补的,一家为另一家提供零配件,这里有一个标准的选择问题,由于种种原因,很可能在产品标准的选择上,生产成品的厂家与生产零配件的厂家之间有冲突。这就需要相互妥协,但妥协的结果有两种可能,或者是生产零配件的厂家适应生产成品的厂家,或者是生产成品的厂家适应于生产零配件的厂
5、家。,策略型博弈的实例和解(性别战),例.性别战(battle of the sexes),博弈论和对策行为,策略型博弈的实例和解(性别战),例.性别战(battle of the sexes),性别战的例子中有两个纳什均衡,那么,究竟那一个纳什均衡会实际发生?我们不知道。这里还有一个先动优势(first-mover advantage),比如说,若男的先买票,两人就会出现在足球场,若女的买票,两人就会出现在芭蕾舞剧院。,博弈论和对策行为,性别战在经济学上的应用,下表是两个竞争企业是否推出新产品的利益矩阵。,这个博奕中有两个纳什均衡:一家推出新产品,一家无新产品。推出新产品的企业赢利为10,无
6、新产品的企业赢利为-5。究竟是企业1还是企业2赢利,要看是哪一家企业首先行动。假定企业1具有较高的研究和开发优势,率先在市场上推出新产品,那么企业2的最佳反应就是不跟进,因为跟进的损失是7,不跟进的损失只有5。,p231,最大最小策略(Max-min strategy),冯.诺依曼和摩根斯坦认为策略的选择与决策者的性格有关。某些决策者可能认为,冒失行动容易造成重大失误,最好还是从最不利的情况出发,向最好的方向努力,力求做到有备无患。这样的决策者属于风险厌恶型的,他首先想到的是各种不利因素和风险,所以他先要考虑各种最坏的结果,然后从最坏结果中选出一个最好结果。按这种原则选取的策略可以称为最大最小
7、策略。,博弈论和对策行为,最大最小策略(Max-min strategy),例:假如企业1的决策者是求稳型的,他会这样考虑:不管对方采取什么策略,我不推出新产品最少可以得到收益-5,推出新产品最少可以得到收益-7,比较这两种策略,还是不推出新产品为好。假如企业2的决策者也是风险厌恶型的,他也有同样的思维方式:先从无新产品的决策中找出最小收益-5,再从有新产品的决策中找出最小收益-7,然后从两个最小收益中找最大收益为-5,相应的策略为无新产品。如果两家寡头企业的决策者都是这种风险厌恶型的,市场就没有新产品推出了。但是,(无新产品,无新产品)不是纳什均衡,所以,这种对策结构是不稳定的。,博弈论和对
8、策行为,最大最小策略(Max-min strategy),按最大最小原则选择的策略是一种求稳型策略,它不保证利润最大化,却能保证风险最小化。在表11-2表示的企业价格博奕中,假如企业1按最大最小原则选择策略,它的最大最小策略是“价格不变”,企业2的最大最小策略也是“价格不变”。(价格不变,价格不变)正是纳什均衡。,【经典案例】豪泰林(Hotelling)价格竞争模型(王则柯 第七章 第六节 P254)政治观点、电视广告、水果摊,夏季某海滨浴场有两个冰激凌销售商,冰激凌是由同一个工厂供应(产品无差异),价格由厂家统一确定。那么消费者会就近购买。问:两个销售商将选址何处?,“选址问题”一个关于选址
9、的豪泰林(Hotelling)竞争模型,豪泰林(Hotelling)价格竞争模型,标准式表述,在该模型中,产品在物质形态上无差异,但在空间上处于不同的位置。令该线性城市的长度为1,消费者均匀地分布在0,1的区间里,分布密度为1;商店1位于0处,商店2位于1处。x为0,1上的任意一点。,0,1,商店1,商店2,x,1、参与人:商店1与商店2。他们分别位于一线性城市的两端,出售同质的商品;2、他们要决定的是各自商品的售价pi,Si=pj:pj0;,案例 豪泰林(Hotelling)价格竞争模型,3、他们的支付函数就是利润函数:,u1=D1p1-D1c,u2=D2p2-D2c,注:设两家商店商品的单
10、位成本相同为c。,设消费者购买商品的单位旅行成本为t,并且每个消费者都具有单位需求,即每个消费者只要认为价格“足够低”就会(也仅仅)购买一个单位的商品,这意味着如果商店i的价格“不太高”,对商店i的需求等于发现从商店i购买更为便宜的顾客的数量。,案例 豪泰林(Hotelling)价格竞争模型,住在x的消费者到商店1购买的旅行成本是tx,到商店2购买的成本是t(1-x);如果住在x的消费者在两个商店之间购买的成本是无差异的,那么所有住在x左边的消费者在商店1购买,所有住在x右边的消费者在商店2购买,即有:D1=x,D2=1-x。这里x满足:,0,1,商店1,商店2,x,案例 豪泰林(Hotell
11、ing)价格竞争模型,P1+tx=P2+t(1-x),x=(P2-P1+t)/2t,所以有需求函数:,D1=x=(P2-P1+t)/2t;D2=1-x=(P1-P2+t)/2t,u1=D1p1-D1c,=(p1-c)(P2-P1+t)/2t,u2=D2p2-D2c,=(p2-c)(P1-P2+t)/2t,案例 豪泰林(Hotelling)价格竞争模型,U1和u2分别对P1和p2求导令为0,得反应函数:,P1=R1(p2)=2p2-c-t,P2=R2(p1)=2p2-c-t,解两个反应函数组成的方程组,得:,p1*=p2*=c+t,u1*=u2*=t/2商店的利润与消费者的旅行成本成正比。,更一
12、般地讨论案例 豪泰林(Hotelling)价格竞争模型,对于Hotelling的价格竞争模型,可以一般地讨论两家商店位于0,1区间内任意位置时的情形:,0,1,a,b,商店1,商店2,x,案例 豪泰林(Hotelling)价格竞争模型,若住在x处的消费者到商店1与商店2无差异,那么有D1=x,D2=1-x;x满足:,设旅行成本为td2,d为消费者到商店的距离。,P1+t(x-a)2=P2+t(1-x-b)2,x=a+(1-a-b)/2+(P2-P1)/2t(1-a-b),案例 豪泰林(Hotelling)价格竞争模型,所以有需求函数:D1=x=a+(1-a-b)/2+(P2-P1)/2t(1-
13、a-b)D2=1-x=b+(1-a-b)/2+(P1-P2)/2t(1-a-b),进一步可解得NE为:P1*(a,b)=c+t(1-a-b)(3+a-b)/3P2*(a,b)=c+t(1-a-b)(3+b-a)/3,案例 豪泰林(Hotelling)价格竞争模型,当a=0、b=0,即商店1位于0、商店2位于1,P1*(0,1)=P2*(0,1)=c+t;当a=1-b,即商店1与商店2同时位于线性城市的正中央,P1*(a,1-a)=P2*(a,1-a)=c。,0,1,a,b,商店1,商店2,x,2.2.2 纳什均衡的一致预测性质,一致预测:如果所有博弈方都预测一个特定博弈结果会出现,所有博弈方都
14、不会利用该预测或者这种预测能力选择与预测结果不一致的策略,即没有哪个博弈方有偏离这个预测结果的愿望,因此预测结果会成为博弈的最终结果只有纳什均衡才具有一致预测的性质一致预测性是纳什均衡的本质属性一致预测并不意味着一定能准确预测,因为有多重均衡,预测不一致的可能,旅行者困境-做人不要太精明,哈佛大学巴罗教授:两个旅行者从一个以生产细瓷花瓶闻名的地方旅行回来,在提取行李的时候,发现花瓶被摔坏了,就向航空公司索赔。航空公司知道花瓶的价格大概杂八、九十元,但不知道他们购买的确切价格。因此航空公司请两位旅客在100元以内写出花瓶的价格,如果两个人写得一样,就按照写的数额赔偿,如果不一样,原则上按照低的价
15、格赔偿,并认为该旅客讲了真话,奖励2元,而讲假话的罚款2元。这个博弈的最终结果将是什么?,2.2.3 纳什均衡与严格下策反复消去法,上策均衡肯定是纳什均衡,但纳什均衡不一定是上策均衡命题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除 之外的所有策略组合,那么 一定是该博弈的唯一的纳什均衡命题2.2:在n个博弈方的博弈中 中,如果 是 的一个纳什均衡,那么严格下策反复消去法一定不会将它消去 上述两个命题保证在进行纳什均衡分析之前先通过严格下策反复消去法简化博弈是可行的,2.3 无限策略分析和反应函数,2.3.1 古诺的寡头模型2.3.2 反应函数2.3.3 伯特兰德寡头模型2.3
16、.4 公共资源问题2.3.5 反应函数的问题和局限性,2.3.1 古诺的寡头模型,基本模型,古诺模型中,两家公司,假设逆需求函数为P=a b Q假设成本函数相同,并且每单元成本不随生产的单元数变化。更正规一些,;生产数量Qi的成本为cQi(每家公司具有常数边际成本函数),其中c 0是常数边际成本,i=1,2。,古诺-纳什均衡,最大化利润的生产量 公司1最优反应函数,q1=q2=a-c/3b,卡特尔解,作为对比,如果两个公司如卡特尔那样地运作,即,如果它们对于它们的生产决策进行协调,我们来计算它们将生产的产量,如果公司经营为卡特尔,可以合理地假设它们以最大化它们的联合利润或总利润这样的方式来设置
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