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ゲーム理論の問題

難易度 1教科書の例題レベル大学数学 ゲーム理論

プレイヤー全体の集合を とする提携形(特性関数形)ゲーム を考える。特性関数 は次で与えられる。

配分 ( は実数)がコアに属するとは、全体合理性 と、空でないすべての提携 に対する提携合理性 をみたすことをいう。コアに属する配分全体を考えるとき、プレイヤー の取り分 の最小値と最大値をこの順に求めよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(14 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. 小数の四則計算
  2. 分数のたし算・ひき算
  3. 分数のかけ算・わり算
  4. 小数と分数のまじった計算
  5. 逆算(□ を求める)
  6. 正負の数の加法・減法
  7. 四則の混じった計算の順序
  8. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  9. 分配法則を使った計算のくふう
  10. 文字式の計算(同類項・分配法則)
  11. 1 次方程式の解き方
  12. 1 次不等式
  13. 連立不等式
  14. 協力ゲームのコア

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

協力ゲームのコアの定義(全体合理性の等式と、すべての提携についての提携合理性の不等式)を連立させて解きます。

ヒント 2

全体合理性 を使うと、たとえば は と書き直せます。2 人提携の条件をすべて 1 人の上限の条件に直しましょう。

ヒント 3

, , と各成分が 以上という条件が得られます。 と の上限から の下限を出し、端の値をとる配分が実際にコアに入るか確かめましょう。

答えと解説

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解説を読む

コアの条件を書き出す。

全体合理性:

提携合理性:

2 人提携の条件を 1 人の条件に書き直す。 より なので、 は 、すなわち となる。同様に
-
-

よってコアは

をみたす配分全体である。

の範囲を求める。 上の条件から 。また , より なので、 から

したがって 。

端の値が実際にとれるか確かめる。
- : とすると、和は 、各成分は 以上、、、 でコアに属する。
- : とすると、和は 、各成分は 以上、、、 でコアに属する。

よって の最小値は 、最大値は である。答えは 。

別解

コアの条件は 、、、、 である。
全体合理性 を使うと、2人提携の条件は次のように書き換えられる。
-
-
-

最小値について、 であり、、 より なので である。
は全条件を満たす。実際、、、 で、すべて非負である。よって最小値は 2 である。

最大値について、 である。
は全条件を満たす。実際、、、 で、すべて非負である。よって最大値は 7 である。

答えは (最小値, 最大値) = (2, 7)。

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