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ゲーム理論の問題

難易度 2教科書の演習問題レベル大学数学 ゲーム理論

プレイヤー 1 は行 のどれかを、プレイヤー 2 は列 のどちらかを、互いの選択を知らずに同時に選ぶ 2 人ゼロ和ゲームを考える。プレイヤー 1 が受け取る利得(プレイヤー 2 が支払う額)は次の表のとおりである。

両プレイヤーが混合戦略を使えるとき、このゲームの値(プレイヤー 1 の期待利得のマックスミニ値)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(10 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. 樹形図で数え上げる
  3. 積の法則と和の法則
  4. 和の法則・積の法則と樹形図
  5. 順列・円順列・重複順列
  6. 組合せ
  7. 確率の定義と和事象・余事象
  8. 期待値
  9. 混合戦略ナッシュ均衡(無差別の原理)
  10. ゼロ和ゲームの値(鞍点と混合戦略)

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

まず純粋戦略で鞍点があるかを確かめ、なければプレイヤー 2 の混合戦略( を選ぶ確率 )を使って考えましょう。

ヒント 2

プレイヤー 2 が確率 で を選ぶとき、各行の期待利得は , , です。これらの最大値を最小にする を探します。

ヒント 3

と のグラフは で交わります。そのとき の期待利得がこれより小さいかを確かめましょう。

答えと解説

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解説を読む

純粋戦略の鞍点の有無

各行の最小値は , , で、その最大値は 。各列の最大値は , で、その最小値は 。 なので純粋戦略の鞍点はなく、混合戦略を考える。

プレイヤー 2 の側から(ミニマックス)

プレイヤー 2 が確率 で 、確率 で を選ぶ()とき、プレイヤー 1 の各行の期待利得は

プレイヤー 2 はこれらの最大値 を最小にしたい。

は増加、 は減少で、 となるのは 、そのときの値は である。 で の値は なので、。 では 、 では なので、 の最小値は ()である。よってミニマックス値は 。

プレイヤー 1 の側から(確認)

上の計算で効いているのは なので、プレイヤー 1 が確率 で 、 で を選ぶとすると

両者が等しくなるのは で、そのとき期待利得は 。よってプレイヤー 1 は相手の選択によらず期待利得 を保証でき、マックスミニ値は 以上である。ミニマックス値が なので、ミニマックス定理のとおり両者は一致し、ゲームの値は である。

答えは である。

別解

プレイヤー 2 が を確率 で選ぶとき、各行の期待利得は
- :
- :
- :

プレイヤー 2 はこれらの最大値を最小にする。 より で両方 、 は 。 では 、 では なので、ミニマックス値は 。

検算(プレイヤー 1 側): を確率 、 を で混ぜると、 に対して 、 に対して 。 で両方 。よってマックスミニ値も で、ゲームの値は 。

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