Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Бескоалиционные игры (110

..pdf
Скачиваний:
31
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
270.72 Кб
Скачать
|Mx|

Доказательство. Предположим, что ситуация (x, y) Z(Γ). Покажем, что ситуация (x, y) не является оптимальной по Парето в игре Γ(A, B). Пусть игра Γ(A, B) регулярна. Тогда в силу теоремы 2 имеем |Mx| = |Ny|. Вычеркнем из матриц A и B все строки, индексы которых не попадают в спектр Mx, и все столбцы, индексы которых не попадают в спектр Ny. Оче-

видно, что полученные матрицы

 

 

 

порядка |

M

x| × |

N

y| являются квад-

 

A, B

 

 

 

 

 

ратными. Таким образом,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( ) = {(

α

ij

, β

ij)}(i, j) Mx×Ny

.

 

 

A, B

 

 

 

 

 

 

 

Пусть x = (ξi, i Mx) - вектор строка, а y = (ηj, j Ny)T - вектор-столбец. Пусть также u = (1, . . . , 1) R - вектор-строка, а uT - вектор-столбец. В силу свойства 2 имеем

i Mx : K(i, y) = K(x, y) и j Ny : K(x, j) = K(x, y).

Так как

K1(x, y) = x A y =

m

n

 

 

 

αij ξi ηj =

= αij ξi ηj =

i=1 j=1

 

 

 

i Mx j Ny

 

= x

 

=

K

1(x, y)

 

 

A y

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

K1(i, y) = αij ηj =

j=1

=αij ηj = K1(i, y), i M (в частности i Mx),

j Ny

αij ηj =

αij ξi ηj. Аналогично можно получить

то i Mx :

j Ny

 

 

 

 

 

i Mx j Ny

соотношение j Ny :

 

 

 

βij ξi =

 

 

 

 

i Mx

 

 

 

В силу полученных равенств имеем

 

 

=

 

1

(

x, y

)

uT ,

A y

 

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

βij ξi ηj.

i Mx j Ny

x

=

K

2(

x, y

)

u.

(9)

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

Предположим, что квадратные матрицы

 

 

 

невырожденные и удовлетво-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A, B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ряют следующему свойству:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a1

 

 

R : u B1 A = a1

 

u,

 

 

 

 

 

(10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

R : B A1 uT = a uT .

 

 

 

 

Умножив обе части первого из равенств (9) слева на

 

 

а обе части второго

- справа на

 

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1,

 

 

 

1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

=

K

2

(

x, y

)

 

 

 

, y

=

K

1

(

x, y

)

 

uT .

 

 

 

 

 

 

 

u B1

 

 

 

A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее, умножив обе части первого равенства справа на

а обе части второго

- слева на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A,

 

 

 

имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B,

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

2(

x, y

)

 

 

 

 

 

 

 

=

K

1(

x, y

)

 

 

x A

 

 

 

 

 

 

u B1

 

A, B y

 

 

 

 

B A1 uT .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если ввести обозначения

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

1

 

2

 

 

 

 

1

 

 

2

 

то условия (10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

= K

(x, y) a , a

 

= K

 

 

(x, y) a

,

 

можно переписать в виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a1

 

R : x A = a1 u,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

.

 

 

 

 

 

(11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2 R : B y = a2 u

 

 

 

 

 

 

 

Из условий (11) легко видно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b1

 

R|Mx|

:

 

 

b1 B y > a2 b1 uT ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b2 R|Ny| :

 

x A b2 > a1 u b2.

 

 

 

 

При этом найдутся такие b1 R|Mx|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и b2 R|Ny|, что b1 uT = 0, u b2 = 0.

В результате из системы условий (11) получаем систему:

 

 

 

 

 

 

 

b1

 

R|Mx| : b1

·

uT

= 0 и b1

 

B y > 0,

 

(12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b2 R|Ny| : u · b2 = 0 и x A b2 > 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая неравенства (9) для всех λ > 0 и b1, b2, удовлетворяющих (12)

(

x

+

λ b

1) (

y

+

λ b

2)

 

 

 

=

λ

(

1

 

 

+

 

 

2 +

λ b

1

 

2) =

 

 

A

 

 

x A y

 

b

 

A y

 

x A b

 

 

A b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aNi y

 

 

 

 

=

λ

(

 

 

2

λ b

1

 

 

 

2)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x A b

 

 

 

 

 

 

 

A b

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + λ b1) (

y

 

+

λ b

2) =

λ

(

 

1

 

 

 

+

λ b

1

 

2) + x

 

B

 

 

 

 

 

 

b

 

B y

 

 

B b

 

B y.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате, для достаточно малых λ > 0 имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

(

x

+

λ b

1)

 

(

y

+

 

λ b

2)

,

 

 

 

 

A y <

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( +

λ b

 

( +

λ b

2)

.

 

 

 

x B y <

 

x

 

 

 

B y

 

 

 

 

 

 

 

Далее для достаточно малых λ > 0 получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i Mx

(x + λ b1)i > 0,

(x + λ b1)i = 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i Mx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j Ny(y + λ b2)j > 0,

 

 

(y + λ b2)j = 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

Ny

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13)

(14)

Следовательно, смешанные стратегии x0 = (x+λ b1) X, y0 = (y +

в силу (13) удовлетворяют условию

K1(x, y) < K1(x0, y0),K2(x, y) < K2(x0, y0).

λ b2) Y

(15)

Таким образом, ситуация (x, y) не является оптимальной по Парето в игре Γ(A, B). При этом, мы предполагали, что исходная игра Γ(A, B) регулярна

и что матрицы

 

невырождены и удовлетворяют условию (11). Однако

 

 

 

 

A, B

 

- матрицы размерности 1 × 1

 

 

условие (11) не выполняется, если

,

то есть

 

 

 

 

 

A, B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

так как в условии (11) выражения

x, y - чистые стратегии в игре Γ(A, B),

 

 

 

 

 

являются вещественными числами, и, следовательно,

u B1

A, B A1 uT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

существуют a1,

a2 R такие, что выполняются равенства в условии (11).

Если же

 

 

- матрицы размерности

n

×

n,

где

n

2

,

то почти все они

 

 

A,

B

 

 

 

 

 

 

 

 

обратимы и удовлетворяют условию (11).

В самом деле, так как игра Γ(A, B) - регулярна, то система |Mx| векторов = (αij)j Ny , где i Mx имеет максимальный аффинный ранг в R|Mx|,

33

то есть для произвольного i0 Mx система |Mx| − 1 векторов (aNi y − aNi0y ),

i

 

M

x\i

0

имеет линейный ранг, равный |Mx| − 1. Следовательно, матрица

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

невырождена. Отсюда следует, что матрица

 

обратима. Аналогично можно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

показать, что матрица

обратима. Предположим теперь, что существует

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

˜ ˜

которая не удовлетворяет условию (11), то есть

 

пара матриц (A, B),

 

 

 

 

 

 

 

 

a1

 

R : x (aiNy )T = a1, i

 

Mx,

 

 

 

 

 

 

 

 

Mx

y = a2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

R : bj

j Ny.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зафиксируем произвольные i0 Mx, j0 Ny. Тогда для любых i Mx\{i0}

и j Ny\{j0} имеем

x (aiNy )T = x (aiN0y )T ,

 

Mx

 

Mx

 

bj

y = bj0

y.

 

 

 

 

 

Так как векторы x = (ξi, i Mx), y = (ηj, j Ny), то получаем равенство

x˜ (aNi y − aNi0y ) = 0,

i Mx\{i0}

в левой части которого представлена нетривиальная линейная комбинация векторов (aNi y − aNi0y ), i Mx\{i0}. Следовательно, система векторов (aNi y − aNi0y ), i Mx\{i0} линейно зависима, что противоречит условию регулярности биматричной игры Γ(A, B). Аналогичные рассуждения можно провести для доказательства второго условия в (11).

Пусть Ω - множество регулярных игр таких, что при I1 X1 и I2 X2 (|I1| = |I2| > 1) сужения функций H1, H2 на I1 × I2 являются невырожденными матрицами, удовлетворяющими условию (11). Тогда множество Ω открыто и всюду плотно. Его дополнение имеет меру, равную нулю. Таким образом, утверждение теоремы справедливо почти для всех биматричных игр Γ(A, B). Теорема 3 доказана.

34

Список литературы

[1]Теория игр : Учебное пособие для студ. ун-тов, обуч. по спец. "Математика"/ Л. А. Петросян, Н. А. Зенкевич, Е. А. Семина.— М. : Университет : Высш. шк., 1998.— 299 с.

[2]Введение в прикладную теорию игр / Г.Н. Дюбин, В.Г. Суздаль; под ред. Н.Н. Воробьева .— М. : Наука, 1981.— 336 с.

[3]Теория игр с примерами из математической экономики / Мулен Э.; пер. с франц.— М. : Мир, 1985.— 200 с.

[4]Теория игр / Оуэн Г.; пер. с англ.— М. : Мир, 1971.— 232 с.

[5]Математическая теория игр и приложения / Мазалов В. В. — СПб. : Лань, 2010.— 446 с.

[6]Теория игр / Петросян Л., Зенкевич Н., Шевкопляс Е.— СПб.: БХВПетербург, 2011.— 432 с.

35

2()&) #' !)"

C

"#$% -' ()"#*+ # , * $)# ( / !01 !

(,. ! ,#". 09.11.2012. * . ,#". . 3,9. 2+21 1030.

',#"2'2% * 4 ' ! 4 )4)%2 -&2+#'2 ! '), 4 25)) 1(2'# 3*+ -, )4 25)"#*+ 4 7#%' 2

%#8*+ 4 4 *0(2 *'!#%% 4 0%)!# *)'#'2. 394000, 4. %#8, 0 . 0G+)%*+2/, 3. # . +7 (473) 220-41-33