博弈论与信息经济学4

博弈论与信息经济学（Game Theory and Information EconomicsGame Theory and Information Economics)张玲玲中国科学院研究生院管理学院主要内容简介主要内容简介第一章 概述-人生处处皆博弈n第一篇第一篇 非合作博弈理论非合作博弈理论第二章 完全信息静态信息博弈-纳什均衡第三章 完全信息动态搏弈-子博弈精炼纳什均衡第四章 不完全信息静态博弈-贝叶斯纳什均衡第五章 不完全信息动态博弈-精练贝叶斯纳什均衡n第二篇第二篇 信息经济学信息经济学 第六章 委托-代理理论（I）第七章 委托-代理理论（II）第八章 逆向选择与信号传递 主要内容简介主要内容简介第二章 完全信息静态信息博弈-纳什均衡n一 博弈的基本概念及战略表述n二 占优战略均衡n三 重复剔除的占优均衡n四 纳什均衡n五 混合战略纳什均衡n六 纳什均衡应用举例四 纳什均衡n练习：-作业4n投票博弈：假定有三个参与人（1，2和3）要在三个项目（A，B和C）中投票选择一个，三个参与人同时投票，不允许弃权，因此战略空间为Si=（A，B，C）。得票最多的项目被选中，如果没有任何项目得到多数票，项目A被选中，参与人的支付函数如下：u1（A）=u2（B）=u3（C）=2 u1（B）=u2（C）=u3（A）=1 u1（C）=u2（A）=u3（B）=0 找出这个博弈中所有的纳什均衡。六 纳什均衡存在性及相关讨论不同均衡概念的关系占优均衡DSE重复剔除占优均衡IEDE纯战略纳什均衡PNE混合战略纳什均衡MNE纳什均衡应用举例n案例1 库诺特（Cournot）寡头竞争模型n案例2 公共地的悲剧n案例3 普林斯顿大学的一道习题案例1 库诺特（Cournot）寡头竞争模型企业1企业2v参与人：企业参与人：企业1 1、企业、企业2 2v战略：战略：选择产量选择产量v支付：支付：利润，利润是两个企业产量的函数利润，利润是两个企业产量的函数案例1 库诺特（Cournot）寡头竞争模型nqi：第i个企业的产量nCi（qi）代表成本函数nP=P（q1+q2）：价格是两个企业产量的函数n第i个企业的利润函数为：企业1企业2案例1 库诺特（Cournot）寡头竞争模型n（q1*，q2*）是纳什均衡意味着：找出纳什均衡的方法是对每个企业的利润函数求一阶导数，使其为0。案例1 库诺特（Cournot）寡头竞争模型q2q1每个企业的最优产量是另一个企业的产量的函数。交叉点即纳什均衡点案例1 库诺特（Cournot）寡头竞争模型n假定每个企业有不变的单位成本：假定需求函数为：最优化的一阶条件是：解反应函数得纳什均衡为：垄断利润为：案例1 库诺特（Cournot）寡头竞争模型n为什么说库诺特（Cournot）寡头竞争模型是典型的囚徒困境问题？n垄断企业的问题：垄断企业的最优产量：垄断利润为：寡头竞争的总产量大于垄断产量的原因是：每个企业在选择自己的最优产量时，只考虑对本企业利润的影响，而忽视了对另外一个企业的外部负效应。案例1 库诺特（Cournot）寡头竞争模型n练习：-选做n假定有n个库诺特寡头企业，每个企业具有相同的不变单位成本c，市场逆需求函数p=a-Q，其中p是市场价格，是总供给量，a是大于0的常数，企业的战略是选择产量qi最大化利润 ，给定其他企业的产量q-i，求库诺特-纳什均衡，均衡产量和价格如何随n的变化而变化？为什么？纳什均衡应用举例n案例1 库诺特（Cournot）寡头竞争模型n案例2 公共地的悲剧n案例3 普林斯顿大学的一道习题案例2 公共地的悲剧n公共地的悲剧证明：如果一种资源没有排他性的所有权，就会导致资源的过度使用。公海捕鱼小煤窑的过度发展案例2 公共地的悲剧n有n个农民的村庄共同拥有一片草地，每个农民都有在草地上放牧的自由。每年春天，农民要决定自己养多少只羊。ngi：第i个农民饲养的数量，i=1,2,n.n个农民饲养的总量V:代表每只羊的平均价值,v是G的函数,v=v(G),因为每只羊至少要一定数量的草才不至于饿死,有一个最大的可存活量Gmax,：当G0;当G=Gmax时,v(G)=0。案例2 公共地的悲剧n当草地上羊很少时，增加一只羊也许不会对其他羊的价值有太大影响，但随着羊的不断增加，每只羊的价值将急剧下降。GGmaxv参与人：农民战略：养羊的数量支付：利润案例2 公共地的悲剧n假设一只羊的价格为c，对于农民i来讲，其利润函数为：最优化的一阶条件为：上述一阶条件可以解释为：增加一只羊有正负两方面的效应，正的效应是这只羊本身的价值v，负的效应是这只羊使所有之前的羊的价值降低。案例2 公共地的悲剧n其最优解满足边际收益等于边际成本：n上述n个一阶条件定义了n个反应函数：因为：所以：案例2 公共地的悲剧n第i个农民的最优饲养量随其他农民的饲养量增加而递减。n个反应函数的交叉点就是纳什均衡。尽管每个农民在决定自己增加饲养量时考虑了对现有羊价值的影响，但是他考虑的只是对自己羊的影响，而并不是对所有羊的影响，因此，最优点上的个人边际成本小于社会边际成本，纳什均衡总饲养量大于社会最优饲养量。纳什均衡应用举例n案例1 库诺特（Cournot）寡头竞争模型n案例2 公共地的悲剧n案例3 普林斯顿大学的一道习题纳什均衡应用举例n如果给你两个师的兵力，由你来当“司令”，任务是攻克“敌人”占据的一座城市，敌人有三个师的兵力，规定双方的兵力只能整师调动。通往城市的道路只有甲乙两条，当你发起攻击的时候，你的兵力超过敌人，你就获胜，你的兵力比敌人的守备兵力少或者相等，你就失败，那么你将怎样部署你的攻城方案？纳什均衡应用举例n敌人：四种部署方案A 三个师都驻守甲方；B 两个师驻守甲方，一个师驻守乙方C 一个师驻守甲方，两个师驻守乙方D 三个师都驻守乙方n我军：a 集中全部兵力从甲方进攻b 兵分两路，一个从甲方，一个从乙方，同时进攻c 集中兵力从乙方进攻纳什均衡应用举例n敌人：四种部署方案A 三个师都驻守甲方；B 两个师驻守甲方，一个师驻守乙方C 一个师驻守甲方，两个师驻守乙方D 三个师都驻守乙方n我军：a 集中全部兵力从甲方进攻b 兵分两路，一个从甲方，一个从乙方，同时进攻c 集中兵力从乙方进攻ABCDabc纳什均衡应用举例-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ABCDabc敌军我军纳什均衡应用举例n孙子兵法中有一句“守则不足，攻则有余”，历来为人所歧解。一种意见认为：这句话的意思是，“(在战争中)采取守势，是因为实力不足；采取攻势，是因为实力有优势。”这一派的代表人物是三国时代最杰出的战略家之一曹操，他的注解是：“吾所以守者，力不足也；所以攻者，力有余也。”的确，从战略的角度看，进攻的一方通常是比较强大的。但是也有另外一种意见认为：这句话的意思是，“(一定的兵力)用来防守则不足，用来进攻则有余。”因为这样解释不仅更符合古代汉语的语法规律，而且更符合孙子强调“善战者，制人而不制于人”的积极战术原则。纳什均衡应用举例n“攻防博弈”诺曼底登陆n二战期间，苏联与美英成为盟国，共同对抗纳粹德国。苏联方面一再要求美英同盟国及早在欧洲大陆开辟第二战场。1944年春天，英美联军在北非战场上彻底摧毁了德国隆美尔元帅的抵抗，德军已经完全收缩到欧洲大陆，盟军在欧洲西部开辟第二战场的时机终于成熟了。n当时可供盟军渡海登陆的地点有两个：一个是塞纳河东岸的布隆涅加来敦刻尔克一带，这里海峡最狭窄的地方只有几十公里，是一个理想的登陆地点；另一个是塞纳河岸的诺曼底半岛，但是这里海面较宽阔，渡海时间将比较长，比较容易被德军发现。纳什均衡应用举例n当时，德军在欧洲西线的总兵力近60个师，但是要布防的海岸线长达3千英里。显然，德军不可能把这些兵力沿海一字排开，只能把主要兵力放在它认为盟军最有可能渡海登陆的地方。同时，盟军在英国集结能够用于渡海作战的兵力，由于受登陆舰船容量的限制，数量也有限，只能考虑集中有限的兵力重点进攻一个地方。所以，无论是对于盟军还是对于德军，选择和判断盟军将在哪里登陆，已经成为这次跨海作战成败的关键。n守备欧洲大陆西海岸的德军西线有两个司令官，一个是出身贵族、有“德国最后一位战略家”美誉的伦德施泰特元帅，另一个是屡建奇功的新贵、“沙漠之狐”隆美尔元帅。他们都估计到盟军即将渡海进攻，但是在判断盟军的登陆地点上却各执一词。纳什均衡应用举例n伦德施泰特认为兵贵神速，盟军多半会取道海峡较窄的加来一带急速渡海登陆，这一带正是伦德施泰特驻防的地方。而曾经在北非沙漠跟英国蒙哥马利元帅和美国巴顿将军鏖战多时的隆美尔，凭直觉判断盟军将在他主布防的诺曼底一带登陆，主张在这一带集中兵力。在旁观者看来，两位元帅都认为应该重点加强自己的防区，虽然他们各有分析、各有理由，却还是难免有“屁股指挥脑袋”的成分：驻守在什么地段，就论证自己这个地段重要。n在具体战术上，伦德施泰特和隆美尔也有很大分歧。伦德施泰特主张“纵深防御”，即先把登陆盟军放进来，再发动强大反击，围歼盟军的有生力量。隆美尔则清楚战局已经逆转，认为围歼盟军有生力量的目标无法实现，觉得最好的办法只有在发现盟军即将抢滩登陆之际，即趁其立足未稳，迎头予以痛击。为此，隆美尔要求给诺曼底增派装甲师。纳什均衡应用举例n这一请求没有被处在两个元帅之间态度模棱两可的希特勒接受。其实，盟军频频发出迷惑性的电报，制造即将发动在广阔海岸线上全面进攻的假象，使希特勒过高估计了盟军将用于渡海作战的兵力，认为即使是在诺曼底一带登陆，也不过是在从加来到诺曼底的广阔海岸线上全面进攻的前奏。这也是希特勒优柔寡断没有听取隆美尔的意见去全力加强诺曼底防御力量的一个原因。n由于德军分兵布防，而盟军攻其一点，诺曼底登陆获得胜利。从此德国陷入两线作战的困境，败局已经不可逆转了。n启示：诺曼底登陆是世界军事史上的空前壮举。盟军各路大军满怀信心顺利东进，苏联大举反攻而迅速西进，使德国腹背受敌，从而决定了其彻底失败的命运。至此，第二次世界大战进入了粉碎纳粹德国的最后决战阶段。纳什均衡应用举例n如何提高胜利几率n你要掌握准确的情报。孙子说：知己知彼，百战不殆。了解自己的优势，同时洞悉对手的弱点，你就会获得胜利。这也就是军事领域的“情报战”或“信息战”。n信息战分两方面：一、了解对手信息；二、保证自己的信息不被对方了解。纳什均衡应用举例n“形人而我无形”：“形人”就是使对手的机动兵力变成僵化的阵势，一举一动都在我掌握之内；而我“无形”就是兵力保持机动状态，使敌人无法做出正确判断。诺曼底登陆就是一个“形人而我无形”、“攻其无备，出其不意”的成功战例。尽管德军早就知道盟军一定会在法国沿岸登陆，并派出间谍刺探盟军作战计划，但一直未能获得准确情报。盟军的情报战更高一筹，不但保守住了机密，同时还通过利用双料间谍传递假消息、在加来对岸部署假军营、让当时被解职的巴顿抛头露面等手段，大放烟雾弹，使德军如堕五里雾中。纳什均衡应用举例n另一方面，准备充分。盟军对德国军队的防御部署却比较了解。不但成功破译了德军的密码系统(二战时期，许多天才数学家参与了这一工作)、有法国抵抗组织和秘密特工源源不断传送情报，而且还通过早期的佯攻探明了敌军防御重点。在掌握战场气候、环境信息方面，盟军也走在了德军前面：登陆作战开始时，德军指挥官隆美尔元帅没在现场，因为他得到的情报是“天气恶劣，盟军无法进攻”。于是他决定趁此机会回国治病，并争取希特勒给他增派援军。然而，盟军的气象专家却更准确地预测到6月6日天气将好转。当隆美尔得知登陆战开始时，他叹息道：“我真蠢！”n启示：一只山猪在大树旁勤奋地磨獠牙。狐狸看到了，好奇地问它，既没有猎人来追赶，也没有任何危险，为什么要这般用心地磨牙。山猪答道：“你想想看，一旦危险来临，就没时间磨牙了，现在磨利，等到要用的时候就不会慌张了。