ゲーム理論の問題
2 つの企業 が、同じ商品の生産量を同時に 1 回だけ選ぶ。企業 の生産量を 、企業 の生産量を とし、 はどちらも 、 の範囲の実数から選ぶ。各企業の利得(利潤)は
で与えられ、各企業は自分の利得を最大にしようとする。このゲームの純粋戦略ナッシュ均衡はただ 1 つ存在する。その均衡 を求めよ。
この問題で使うもの
- 最適反応関数と数量競争(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(22 技能)
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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。
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
技能「最適反応関数と数量競争」を使う。相手の生産量を定数とみて、自分の利得を最大にする生産量(最適反応)をそれぞれ求め、その交点を考える。
ヒント 2
を について平方完成すると軸は 。 も同様に について平方完成する。頂点が定義域内にあるかも確かめる。
ヒント 3
最適反応は 、 となる。これを連立方程式 、 として解く。
答えと解説
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解説を読む
方針 各企業について、相手の生産量を固定したときに自分の利得を最大にする生産量(最適反応)を求め、2 つの最適反応が同時に成り立つ点(交点)を求める。
企業 の最適反応 を の定数とみると、 は の 2 次関数である。平方完成すると
上に凸で、軸は 。 より なので、頂点は定義域 の中にある。よって頂点で最大となり
企業 の最適反応 同様に を定数とみて
より で、頂点は定義域 の中にある。よって
交点を求める ナッシュ均衡では、両者が互いに最適反応になっているので かつ が成り立つ。 より
第 1 式を 2 倍して第 2 式を引くと 、よって 。これを第 2 式に代入して 、。
どちらも範囲 以上 以下に入っている。2 直線の交点はこの 1 点だけなので、純粋戦略ナッシュ均衡は である。
(確認: のとき 、 のとき で、互いに最適反応になっている。)
別解
企業1の利得 は について上に凸の2次関数で、頂点は である。 のとき頂点は に入るので、企業1の最適反応は である。
企業2の利得 も について上に凸で、頂点は である。 のとき頂点は に入るので、企業2の最適反応は である。
2つの最適反応を連立する。 を に代入すると となる。よって より 、 である。
検算: のとき企業1の最適反応は 、 のとき企業2の最適反応は で、どちらも一致する。また を満たす。最適反応はどちらも1つに定まり、連立方程式の解も1つなので、均衡は一意である。
答え: