2. Игровые модели

2.10 Игры с непротивоположными интересами

Рассмотрим игру с не противоположными интересами и n игроками.

Пусть есть n игроков со стратегиями {Xi}, i Î {1,...,n}, платежные функции каждого игрока .

Мы не требуем выполнения условия . Пусть - оптимальные стратегии. Тогда

, i Î {1,...,n}.

Точка называется оптимальной по Нэшу, а ситуация в данном случае называется равновесием по Нэшу.

Рассмотрим частный случай: n = 2, число стратегий - конечно. Такая игра называется биматричной.

Пусть у 1-го игрока m стратегий, у 2-го - n стратегий. A(mxn) - матрица выигрышей 1-го игрока, B(mxn) - матрица выигрышей 2-го игрока. Пара (P*, Q*) оптимальных стратегий описывает ситуацию равновесия по Нэшу, если существуют векторы P* ³ 0; Q* ³ 0; ; ; PAQ* £ P*AQ*; P*BQ £ P*BQ*.

Теорема 1. Пара (P*, Q*) - оптимальна по Нэшу тогда и только тогда, когда существуют m, n такие, что , и P*(A + B)Q* = m + n, где , .

Доказательство.

     1. Необходимость

Возьмем m и n такие, что PAQ* £ P*AQ* = m, P*BQ £ P*BQ* = v   .

,

то есть, .

Аналогично можно показать, что .

Из выражений (*) также следует, что P*(A + B)Q* = m + n

     2. Достаточность

Пусть условия ; ; P*(A + B)Q* = m + n выполняются. Отсюда следует, что

,    (**)

для любых P, Q, P*, Q*. Следовательно P*AQ* £ m, P*BQ* £ n, а т.к. выполняется еще и равенство P*(A + B)Q* = m + n, то

P*AQ* = m, P*BQ* = n   (***)

Таким образом, из (***) следует, что PAQ* £ P*AQ*, PBQ* £ P*BQ*, а эти неравенства есть не что иное, как определение оптимальности по Нэшу.

Теорема доказана.

Теорема 2. Пара (P*,Q*) - оптимальна по Нэшу тогда и только тогда, когда существуют m, n такие, что , где

     1. Необходимость

PAQ* £ P*AQ* = m, PBQ* £ P*BQ* = n на множестве Z выполняется условие PAQ £ m, PBQ £ n, следовательно PAQ + PBQ - m - n £ 0    (1).

P*AQ* + P*BQ* = m + n, следовательно выражение (1) для P = P*, Q = Q* имеет вид P*AQ* + P*BQ* - m - n = 0. Сопоставив (1) и (2) получим, что (P*,Q*) - оптимальная по Нэшу.

Теорема доказана.