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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, 2 による次の完全情報の展開形ゲームを考える。各手番では「やめる()」か「続ける()」のどちらかを選ぶ。利得は(プレイヤー 1 の利得, プレイヤー 2 の利得)の順に書く。

  • 手番 1:プレイヤー 1 が選ぶ。 ならゲームは終わり、利得は 。 なら手番 2 へ進む。
  • 手番 2:プレイヤー 2 が選ぶ。 ならゲームは終わり、利得は 。 なら手番 3 へ進む。
  • 手番 3:プレイヤー 1 が選ぶ。 なら利得は 、 なら利得は でゲームは終わる。

それぞれの手番で選ぶプレイヤーは、それまでの選択をすべて知っている。後ろ向き帰納法によって部分ゲーム完全均衡を求め、その均衡で実現する利得の組を(プレイヤー 1 の利得, プレイヤー 2 の利得)の形で求めよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(2 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

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

後ろ向き帰納法を使う。最後の手番(手番 3)から順に、その手番で選ぶプレイヤーの最適な選択を決めていこう。

ヒント 2

手番 3 ではプレイヤー 1 が自分の利得 と を比べる。その結果を手番 2 の「 を選んだときの結果」として使い、プレイヤー 2 の利得を比べる。

ヒント 3

手番 3 ではプレイヤー 1 は を選ぶので、手番 3 に進むと利得は になる。手番 2 のプレイヤー 2 は の利得 と の利得 を比べる。

答えと解説

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解説を読む

後ろ向き帰納法では、ゲームの終点にいちばん近い手番から順に、そこで選ぶプレイヤーの最適な選択を決めていく。

手番 3(プレイヤー 1)
この手番から始まる部分ゲームでは、プレイヤー 1 は を選ぶと利得 、 を選ぶと利得 を得る。 なので を選ぶ。したがって、手番 3 に到達すると利得は になる。

手番 2(プレイヤー 2)
プレイヤー 2 は、手番 3 でプレイヤー 1 が を選ぶことを見越して比べる。 を選ぶと利得 、 を選ぶと手番 3 に進み、結果は なので利得 である。 なので を選ぶ。したがって、手番 2 に到達すると利得は になる。

手番 1(プレイヤー 1)
プレイヤー 1 は を選ぶと利得 、 を選ぶと手番 2 に進み、結果は なので利得 である。 なので を選ぶ。

以上より、部分ゲーム完全均衡は「プレイヤー 1 は手番 1 で ・手番 3 で 、プレイヤー 2 は手番 2 で 」である。均衡でたどる経路は となり、実現する利得の組は である。

別解

後ろ向き帰納法で解く。

手番 3 ではプレイヤー 1 が選ぶ。 なら利得 5、 なら利得 4 なので、5 > 4 より を選ぶ。このとき利得は 。

手番 2 ではプレイヤー 2 が選ぶ。 なら利得 2、 なら手番 3 で 1 が を選ぶので利得 3 になる。3 > 2 より を選ぶ。

手番 1 ではプレイヤー 1 が選ぶ。 なら利得 2、 なら手番 2, 3 を経て利得 5 になる。5 > 2 より を選ぶ。

よって部分ゲーム完全均衡の戦略は、プレイヤー 1 が手番 1 で 、手番 3 で 、プレイヤー 2 が手番 2 で である。均衡経路は で、実現する利得は 。

検算:手番 1 で 1 が にずれると 2 < 5 で損をする。手番 2 で 2 が にずれると 2 < 3 で損をする。手番 3 で 1 が にずれると 4 < 5 で損をする。したがってどのプレイヤーもずれる得がない。

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