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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 1 は戦略 か を、プレイヤー 2 は戦略 か を、互いの選択を知らずに同時に 1 回だけ選ぶ。利得は次の表のとおりである。各欄は(プレイヤー 1 の利得, プレイヤー 2 の利得)を表す。

このゲームには純粋戦略ナッシュ均衡がなく、混合戦略ナッシュ均衡がただ 1 つある。その均衡で、プレイヤー 1 が を選ぶ確率を 、プレイヤー 2 が を選ぶ確率を とする。 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(9 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)

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

混合戦略ナッシュ均衡の「無差別の原理」を使います。各プレイヤーの確率は、相手の 2 つの純粋戦略の期待利得が等しくなるように決まります。

ヒント 2

はプレイヤー 2 の利得(各欄の右の数)を使い、「 の期待利得 の期待利得」とおきます。 はプレイヤー 1 の利得(左の数)を使い、「 の期待利得 の期待利得」とおきます。

ヒント 3

プレイヤー 2 の期待利得は で 、 で です。プレイヤー 1 の期待利得は で 、 で です。それぞれ等しいとおいて解きましょう。

答えと解説

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解説を読む

無差別の原理:混合戦略ナッシュ均衡では、各プレイヤーは自分の 2 つの純粋戦略を正の確率で混ぜているので、相手の混合戦略のもとで自分の 2 つの純粋戦略の期待利得が等しくなっていなければならない(どちらかが大きければ、そちらだけを選ぶほうが得になるから)。

を求める(プレイヤー 2 を無差別にする)

プレイヤー 1 が を確率 、 を確率 で選ぶとき、プレイヤー 2 の期待利得は

これらが等しいので より 、よって 。

を求める(プレイヤー 1 を無差別にする)

プレイヤー 2 が を確率 、 を確率 で選ぶとき、プレイヤー 1 の期待利得は

これらが等しいので より 、よって 。

はどちらも と の間にあるので、確率として適切である。(参考:このときプレイヤー 1 の期待利得は 、プレイヤー 2 の期待利得は 。)

注意: は自分(プレイヤー 1)ではなく相手(プレイヤー 2)の利得から決まり、 はプレイヤー 1 の利得から決まる。

答え:

別解

まず純粋戦略の組 4 つを調べる。 ではプレイヤー 1 が に変えると で得をする。 ではプレイヤー 2 が に変えると で得をする。 ではプレイヤー 2 が に変えると で得をする。 ではプレイヤー 1 が に変えると で得をする。したがって純粋戦略ナッシュ均衡はない。

混合戦略均衡では、各プレイヤーは相手が無差別になるように確率を選ぶ。

プレイヤー 2 が と で無差別になる条件を考える。期待利得は が 、 が である。これらが等しいので より となる。

プレイヤー 1 が と で無差別になる条件を考える。期待利得は が 、 が である。これらが等しいので より となる。

検算として のとき、プレイヤー 2 の期待利得は が 、 が で一致する。 のとき、プレイヤー 1 の期待利得は が 、 が で一致する。

よって である。

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