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对策论 ( 一 )

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2003.10.21 - PowerPoint PPT Presentation


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对策论 ( 一 ). 刘志新 2003.10.21. 主要内容. 1. 基本概念 2. 二人零和有限对策 3. 二人非零和有限对策 4. 二人零和无限对策. 基本概念. 1. 对策论 2. 局中人 : 决策的主体 3. 支付 : 局中人从对策中获得的利益 4. 行动 : 局中人在某时点上的决策变量 5. 战略 : 局中人的行动规则 6. 支付函数. 基本概念. 7. 合作对策 & 非合作对策 8. 两人对策 & 多人对策 9. 零和对策 & 常和对策 & 变和对策 10. 静态对策 & 动态对策 & 重复对策 11. 完全信息对策 & 不完全信息对策.

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对策论(一)

刘志新

2003.10.21

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主要内容
  • 1.基本概念
  • 2.二人零和有限对策
  • 3.二人非零和有限对策
  • 4.二人零和无限对策
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基本概念
  • 1.对策论
  • 2.局中人:决策的主体
  • 3.支付:局中人从对策中获得的利益
  • 4.行动:局中人在某时点上的决策变量
  • 5.战略:局中人的行动规则
  • 6.支付函数
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基本概念
  • 7.合作对策&非合作对策
  • 8.两人对策&多人对策
  • 9.零和对策&常和对策&变和对策
  • 10.静态对策&动态对策&重复对策
  • 11.完全信息对策&不完全信息对策
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一个例子
  • 囚徒困境
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研究对策论常用的两种模型
  • (一)展开型
  • (二)正规型
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展开型对策
  • 定义1:有n个局中人的对策树是指具有以下性质的三元组 ,使得:

为树,且

为一映射, 为局中人的集合

为一映射

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展开型对策
  • 定义2:设 为对策树,称

为由 产生的n人对策,对策 也称为展开型对策.

  • 定义3:在对策 中,设有策略组

使对于任何的 及 均有: ,则称

为对策 的一个平衡点.

.

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展开型对策
  • 定理:设 为对策树,则 有一个平衡点
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正规型对策
  • 定义1:给定三元组 其中 均为集合,而 是定义在

上的实值函数,则称 为一个对策.

  • 定义2:若有策略 ,使

称 为甲的保守策略..

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正规型对策
  • 定义3:若有 满足:

则称策略对 为对策的非合作平衡解.

  • 定义4:对于对策对 ,若不存在策略对 ,同时有 ,

则称为对策的Pareto最优

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二人零和有限对策
  • 策略的表示:(矩阵)
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二人零和有限对策
  • 保守解策略是如下的策略 ,
  • 一般的
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二人零和有限对策
  • 我们希望
  • 定义:在二人零和有限对策 中,若甲的支付函数为 ,设有值 则称对策 有鞍点,公共值 称为对策的值,相应的策略对 为对策的鞍点.
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二人零和有限对策
  • 有些时候鞍点是不存在的.例:
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混合策略
  • 引入混合策略
  • 考虑期望收益
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定义:对于 , 若有策略对 满足 ,

其中 ,则称 为 的鞍点.

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混合对策的存在性定理
  • 定理:设 都是紧的,且 上连续,对于 ,有

(方法1:用凸集分离定理

方法2:用Kakutani不动点原理

方法3: )

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优策略
  • 定义:对于值为 而支付函数为 的对策,凡使 的策略 称为甲的优策略.而使 的策略 称为乙的优策略.
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优策略的性质
  • 性质1:每个局中人的优策略集是一个凸集.
  • 性质2:若 是乙的优策略,并设 则对甲的任何优策略 ,必有:

其中 表示甲取策略 ,乙取策略 时的支付.

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优策略的性质
  • 性质3:设 为对策值, 为甲的任何优策略,有若对某个 ,有 则对乙的任何优策略 必有
  • 性质4:设 为对策值,若对乙的任何优策略 有 则甲必有一个优策略 ,使得:
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优策略的性质
  • 性质5:若矩阵 可写作分块矩阵

若 中的每一列严格超出 中列的凸组合,又设 中的每一行严格的被 中行的某个凸组合超出,则 , , 均可删去而不影响甲乙的优策略集.

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优策略的计算
  • 定理:设对策值为 , 支付矩阵为 的对策

其优策略 为端点优策略的充要条件是存在 的子方阵 ,使得:

式中 表示 的伴随矩阵.

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优策略的计算
  • 例:

可取 可得:

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二人一般和有限对策
  • 双矩阵对策:
  • 定义:在对策 中,若有策略对 ,使得:

则称 为 的一个非合作平衡点

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存在性定理
  • 定理:对每个双矩阵对策 至少存在一个非合作平衡点.

对 作改进:

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判断平衡点

为平衡点

lemke howson
平衡点的Lemke_Howson算法
  • 定理:当对策 为非退化时,对策肯定存在平衡点.

(矩阵A非退化是指: 每个方

子阵都是非奇异的(除去最后的零矩阵))

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谈判问题
  • 可行集
  • 谈判的基点(各自的保守收益)
  • 谈判的结果找 ,使得双方都满意即存在映射 ,使得 .
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Nash的谈判公理体系
  • 公理1(个体合理性):
  • 公理2(可行性):
  • 公理3(Pareto最优性)若 且

则 .

  • 公理4(无关方案的独立性):若 ,

且 ,则 .

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Nash的谈判公理体系
  • 公理5(线性变换的无关性)设T是由S经如下线性变换

而得到的,如果 则必有

其中 为正常数, 为常数.

  • 公理6(对称性) :若S是对称的,即若

有 ,且若 ,则有 .

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谈判定理
  • 定理:对于所有的谈判问题 ,存在唯一的满足以上公理的 .
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“恐吓”问题
  • 考虑以下的双矩阵对策:
  • 都有独立的恐吓策略,谈判的基点:
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二人零和无限对策
  • 问题的描述:
  • 定义:在二人零和无限对策中,若存在

使得对所有 都成立 ,则称

( ) 为鞍点.

在无限对策中,鞍点不一定存在.

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鞍点
  • 定义:在对策 ,点 称为

鞍点,若下式对任意的 都成立,

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无限对策中的混合扩张
  • 定义: :集合X的子集的 代数

y:集合Y的子集的 代数

: ,y上所有的概率测度组成的集合

称 为对策 的混合扩张,

其中

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混合扩张的平衡点
  • 定义: 为二人零和无限对对策,

为对策的混合扩张,若存在

使得对所有的 都有:

称 为对策的混合扩张的平衡点.

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具连续支付函数的对策
  • 定理:二人零和无限对策 中,X,Y为紧集,H为一连续函数,则存在混合策略对 使得

对任意的 都成立.此时有

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凸策略与凹策略
  • 定义:设X,Y为紧集,并且Y为凸集,支付函数 是连续的,且对任意固定的 ,H(x,y)关于y是凸的,则对策

称为凸对策.

  • 当X为凸集,支付函数H是连续的,且对任意固定的 ,H(x,y)关于x是凹的,则称对策为凹对策
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凸策略与凹策略
  • 定理:设对策 为凸对策,则对局中人来说都存在一个最优存策略,且策略的值为 .
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