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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 , が、テーブルの上のお金をめぐって次の完全情報の展開形ゲームを行う。各プレイヤーはそれまでの行動をすべて観察してから行動を選ぶ。利得は(プレイヤー の利得, プレイヤー の利得)の順に書く。

  • 第 手番:プレイヤー が「取る」か「渡す」を選ぶ。「取る」ならゲームは終わり、利得は である。
  • 第 手番(第 手番で「渡す」が選ばれたとき):プレイヤー が「取る」か「渡す」を選ぶ。「取る」ならゲームは終わり、利得は である。
  • 第 手番(第 手番で「渡す」が選ばれたとき):プレイヤー が「取る」か「渡す」を選ぶ。「取る」なら利得は 、「渡す」なら利得は でゲームは終わる。

各プレイヤーは自分の利得を最大にするように行動する。このゲームの部分ゲーム完全均衡で実現する利得の組を(プレイヤー の利得, プレイヤー 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。ゲームの最後の手番(第 手番)から順に、手番のプレイヤーの最適な行動を決めていく。

ヒント 2

各手番では、その手番のプレイヤー自身の利得だけを比べる。決めた行動の結果の利得を、その手番の値として一つ前の手番で使う。

ヒント 3

第 手番ではプレイヤー は より「取る」を選ぶので、第 手番の結果は になる。これを使って第 手番のプレイヤー の選択を考えよう。

答えと解説

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解説を読む

完全情報の有限な展開形ゲームなので、後ろ向き帰納法で部分ゲーム完全均衡を求める。終点に最も近い手番から順に、その手番のプレイヤーにとって最適な行動を決め、その結果の利得で手番を置き換えていく。

第 手番(プレイヤー )
「取る」なら利得 、「渡す」なら 。プレイヤー は自分の利得 と を比べ、 なので「取る」を選ぶ。よって第 手番に到達したときの結果は である。

第 手番(プレイヤー )
「取る」なら 。「渡す」なら第 手番に進み、上で求めたように結果は となる。プレイヤー は自分の利得 と を比べ、 なので「取る」を選ぶ。よって第 手番に到達したときの結果は である。

第 手番(プレイヤー )
「取る」なら 。「渡す」なら第 手番に進み、結果は となる。プレイヤー は自分の利得 と を比べ、 なので「取る」を選ぶ。

どの手番でも利得の比較に同点がないので、部分ゲーム完全均衡はただ つで、
- プレイヤー :第 手番で「取る」、第 手番で「取る」
- プレイヤー :第 手番で「取る」

である。この均衡では第 手番でゲームが終わるので、実現する利得は である。

(「渡し続ければ となり両者とも得をする」が、最後の手番でプレイヤー が「取る」ことを予想すると、手前の手番でも「取る」ことが最適になってしまう。)

別解

後ろ向き帰納法で解く。

第3手番(プレイヤー1):「取る」なら利得 、「渡す」なら利得 。 より「取る」を選び、利得は 。

第2手番(プレイヤー2):「取る」なら利得 。「渡す」なら第3手番で「取る」が選ばれるので利得 。 より「取る」を選び、利得は 。

第1手番(プレイヤー1):「取る」なら利得 。「渡す」なら第2手番で「取る」が選ばれるので利得 。 より「取る」を選び、利得は 。

部分ゲーム完全均衡の戦略は、プレイヤー1が第1手番と第3手番でともに「取る」、プレイヤー2が第2手番で「取る」である。実現する経路は第1手番で「取る」で終わるものだけで、利得は 。

確認:各選択で他の選択肢を選ぶと、上の比較のとおり利得が下がるので、一方的に逸脱する誘因はない。各部分ゲームでも最適になっている。

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