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ゲーム理論の問題

難易度 3期末試験の応用レベル大学数学 ゲーム理論

プレイヤー 1, 2 が、大きさ のケーキの分け方を次の交互提案の交渉で決める。交渉は最大 ラウンドで、ラウンド ではプレイヤー 1 が、ラウンド ではプレイヤー 2 が提案者になる。

  • 各ラウンドで、提案者はプレイヤー 1 の取り分 とプレイヤー 2 の取り分 ( の実数)を提案する。
  • もう一方のプレイヤー(応答者)は、それを見てから受諾するか拒否するかを選ぶ。受諾すればその分け方で交渉は終わる。拒否すれば次のラウンドに進む。
  • ラウンド の提案も拒否された場合、2 人の利得はともに である。
  • ラウンド で分け方 が受諾されたとき、プレイヤー 1 の利得は 、プレイヤー 2 の利得は である。

このゲームを完全情報の展開形ゲームとみなし、応答者は受諾と拒否が無差別なときは受諾するものとする。このとき部分ゲーム完全均衡はただ 1 つに定まる。部分ゲーム完全均衡におけるプレイヤー 1 の利得を求めよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(3 技能)
算数中学高校大学大学院

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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。

一覧で見る(前提が先)
  1. 最適反応と純粋戦略ナッシュ均衡
  2. 後ろ向き帰納法と部分ゲーム完全均衡
  3. 有限回の交互提案交渉

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

最後のラウンド 4 から順に、後ろ向き帰納法で各ラウンドの提案者の最適な提案を決める。

ヒント 2

応答者は「今受諾したときの取り分」と「拒否して次のラウンドで得る取り分に自分の割引因子を掛けた値」を比べ、前者が後者以上なら受諾する。提案者は応答者がちょうど受諾する取り分を渡す。

ヒント 3

ラウンド 4 では 、ラウンド 3 では 、ラウンド 2 では となる(それぞれそのラウンドの時点の価値)。

答えと解説

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解説を読む

, とおき、最後のラウンドから後ろ向き帰納法で考える。部分ゲーム完全均衡では、どの部分ゲーム(各ラウンドの提案の時点、および各提案に応答する時点)でも最適な行動をとるので、後ろから順に最適な行動を決めればよい。

利得はラウンド では割引因子 がかかるが、比べるのは同じプレイヤーの「今受諾した場合」と「次のラウンドに進んだ場合」なので、ラウンド の時点の価値で考え、1 ラウンド先の価値には を掛ければよい。

ラウンド 4(プレイヤー 2 が提案)
拒否すればプレイヤー 1 の利得は なので、プレイヤー 1 は ならどの提案も受諾する( では無差別なので受諾)。よってプレイヤー 2 は を提案し、ラウンド 4 の時点の価値で(プレイヤー 1, プレイヤー 2)。

ラウンド 3(プレイヤー 1 が提案)
プレイヤー 2 は拒否するとラウンド 4 で を得るので、ラウンド 3 の時点の価値で が得られる。したがって なら受諾する。プレイヤー 1 は自分の取り分を最大にしたいので 、すなわち を提案する(受諾されずにラウンド 4 に進むとプレイヤー 1 は なので、受諾される提案のほうがよい)。ラウンド 3 の時点の価値で 。

ラウンド 2(プレイヤー 2 が提案)
プレイヤー 1 は拒否するとラウンド 3 で を得るので、ラウンド 2 の時点の価値で 。よってプレイヤー 2 は を提案し、自分は を得る(拒否されてラウンド 3 に進んだ場合の より大きい)。ラウンド 2 の時点の価値で 。

ラウンド 1(プレイヤー 1 が提案)
プレイヤー 2 は拒否するとラウンド 2 で を得るので、ラウンド 1 の時点の価値で 。よってプレイヤー 1 は 、すなわち

を提案し、プレイヤー 2 はこれを受諾する(拒否されてラウンド 2 に進んだ場合のプレイヤー 1 の価値 より大きい)。

ラウンド 1 で合意するので割引はかからず、部分ゲーム完全均衡におけるプレイヤー 1 の利得は

別解

後ろ向き帰納法で解く。\n\nラウンド 4(プレイヤー 2 が提案): 拒否されると利得 0 なので、プレイヤー 1 は 0 でも受諾する。プレイヤー 2 は を提案し、全部 を取る。ラウンド 4 に進んだときのプレイヤー 2 の利得は 、プレイヤー 1 は 0。\n\nラウンド 3(プレイヤー 1 が提案): 受諾時のプレイヤー 2 の利得は 、拒否時は 。受諾の条件は すなわち 。プレイヤー 1 は を提案する。このときプレイヤー 1 の利得は 。\n\nラウンド 2(プレイヤー 2 が提案): 受諾時のプレイヤー 1 の利得は 、拒否時は 。受諾の条件は 。プレイヤー 2 は を提案し、 を得る。このときプレイヤー 2 の利得は 。\n\nラウンド 1(プレイヤー 1 が提案): プレイヤー 2 の受諾の条件は すなわち 。プレイヤー 1 は を提案し、ラウンド 1 で受諾される。\n\nよってプレイヤー 1 の利得は (プレイヤー 2 は )。検算: 各ラウンドで応答者は無差別のとき受諾するので、提案者は応答者の留保利得ちょうどを与える。ラウンド 1 でプレイヤー 1 が を提案すると拒否されて 以下の利得(ラウンド 2 で )になるので、 より最適。

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