Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курс лекций.doc
Скачиваний:
459
Добавлен:
09.04.2015
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

4 Решение матричных игр в смешанных стратегиях

Обозначим через р1, ..., рm вероятности, с которыми игрок А использует в ходе игры свои чистые стратегии A1, ..., Аm. Для вероятностей рi выполняются условия:

. (7.3)

Упорядоченное множество , элементы кото­рого удовлетворяют условиям (7.3), полностью определяет ха­рактер игры игрокаА и называется его смешанной стратеги­ей. Таким образом, смешанной стратегией игрока А является полный набор вероятностей применения его чистых страте­гий. Механизм случайного выбора чистых стратегий, которым пользуется игрок А, обеспечивает ему бесконечное множество смешанных стратегий. Любая его чистая стратегия Аi может рассматриваться как частный случай смешанной стратегии, i-я компонента которой равна 1, а остальные равны 0, т. е. р = (0; ...; 1; ...; 0).

Аналогично, упорядоченное множество , эле­менты которого удовлетворяют соотношениям

, (7.4)

является смешанной стратегией игрока В. Игрок В, как и иг­рок А, располагает бесконечным множеством смешанных стра­тегий.

Итак, пусть игроки А и В применяют смешанные стратегии р и q. Это означает, что игрок А использует стратегию Ai с вероятностью pi, а игрок В - стратегию Вj с вероятностью qj. Поскольку игроки выбирают свои чистые стратегии случайно и независимо друг от друга, то вероятность выбора комбина­ции (Аi; Вj) будет равна произведению вероятностей pi и qj. При использовании смешанных стратегий игра приобрета­ет случайный характер, случайной становится и величина вы­игрыша игрока А (проигрыша игрока В). В связи с этим мож­но вести речь лишь о средней величине (математическом ожи­дании) выигрыша (проигрыша). Ясно, что эта величина явля­ется функцией от смешанных стратегий р и q и определяется по формуле

. (7.5)

Функция (7.5) называется платежной функцией игры с матрицей, заданной таблицей 7.2.

Таблица 7.2 - Платежная матрица игры

Аi

Вj

pi

В1

…

Вn

А1

а11

…

a1п

p1

…

…

…

…

…

Am

am1

…

amn

pm

qj

q1

…

qn

Нижней ценой игры будем называть число α, определяемое по формуле ,a верхней ценой игры – число β, определяемое по формуле .

Оптимальными являются смешанные стратегии р* и q* игроков А и В, удовлетворяющие равенству

==(7.6)

Величину , полученную по формуле (7.6), называютценой игры v.

5 Решение статистических игр по различным критериям

Статистические игры (игры с природой) – это парные матричные игры, в которых сознатель­ный игрок А (статистик), заинтересованный в наиболее выгод­ном для него исходе игры, выступает против участника, совер­шенно безразличного к результату игры (природой П).

Статистик может использовать несколько стратегий A1, ..., Аm. Природа также обладает множеством стратегий (состоя­ний) П1, ..., Пn. Под состоянием природы понимается полная совокупность внешних условий, в которых статистику приходится выбирать свою стратегию.

В своих взаимоотношениях с природой статистик может пользоваться как чистыми стратегиями Ai, так и смешанными стратегиями . Если он имеет возможность оценить последствия применения каждой своей чистой стратегииАi в зависимости от любого состояния Пj природы, т. е. если ему известен численный результат aij для каждой допустимой комбинации (Ai; Пj), то статистическую игру можно задать платежной матрицей [аij] (таблица 7.3).

Таблица 7.3 - Платежная матрица игры

Аi

Пj

рi

П1

…

Пn

А1

а11

…

a1п

р1

…

…

…

…

…

Am

am1

…

amn

рm

βj

β1

…

βn

Часто построение платежной матрицы является трудоемким этапом подготовки принятия решения. Поэтому при анализе игры с природой вводится показа­тель, позволяющий оценить, насколько то или иное состоя­ние природы влияет на исход ситуации. Этот показатель на­зывается риском.

Риском rij статистика, когда он пользуется чистой стра­тегией Аi при состоянии Пj природы, называется разность между максимальным выигрышем , который он мог бы получить, достоверно зная, что природой будет реализо­вано именно состояние Пj, и тем выигрышем aij, который он получит, используя стратегию Аi, не зная, какое из состоя­ний Пj природа действительно реализует. То есть элементы матрицы рисков определяются по формуле

(7.7)

где βj – максимально возможный выигрыш статистика при состоянии Пj (макси­мальный элемент j-го столбца платежной матрицы (таблица 7.4)), т. е. .

Таблица 7.4 - Платежная матрица игры

Аi

Пj

П1

…

Пn

А1

r11

…

r1п

…

…

…

…

…

Am

rm1

…

rmn

qj

q1

…

qn

Решение статистической игры может находиться либо в смешанных стратегиях, либо в чистых стратегиях.

Учитывая специфику статистических игр, при поиске оп­тимальных решений обращаются к различным критериям, дающим некоторую логическую схему принятия решения. Поскольку критерии формулируются на основе здравого смысла, интуиции и практической целесообразности, то они помогают оценить принимаемое решение с различных пози­ций, что позволяет избежать грубых ошибок в хозяйствен­ной деятельности.

Применяется две группы критериев, использующих и не использующих априорные вероятности qj состояний при­роды. К первой группе относятся критерии Байеса и Лапла­са.

В качестве оптимальной по критерию Байеса принимает­ся чистая стратегия Аi, при которой максимизируется сред­ний выигрыш статистика

, (7.8)

то есть обеспечивается . (7.9)

Если статистику представляются в равной мере правдо­подобными все состояния Пj природы, то , и оптимальной по критерию Лапласа считается чистая стра­тегия Аi, обеспечивающая

. (7.10)

Ко второй группе критериев, применяемых при неизвест­ных априорных вероятностях состояний природы, относятся критерии Вальда, Сэвиджа и Гурвица.

Критерий Вальда – это максиминный критерий, который является критерием крайнего песси­мизма, так как здесь статистик исходит из предположения, что природа «действует» против него наихудшим образом, т. е. реализует такие состояния Пj, при которых величина его вы­игрыша принимает наименьшее значение. Оптимальной по кри­терию Вальда считается чистая стратегия Аi, при которой наименьший выигрыш статистика будет максимальным, то есть ему обеспечивается максимин

Для смешанных стратегий критерий Вальда формулиру­ется так: оптимальной считается та смешанная стратегия, при которой минимальный средний выигрыш статистика будет максимальным, то есть стратегия р*, найденная из условия

Критерий Сэвиджа, как и критерий Вальда, является кри­терием крайнего пессимизма. Оптимальной по критерию Сэвиджа считается та чистая стратегия Аi, при которой минимизируется величина ri мак­симального риска, то есть обеспечивается .

Для смешанных стратегий критерий Сэвиджа формули­руется так: оптимальной считается та смешанная стратегия, при которой максимальный средний риск статистика минимизируется, то есть стратегия р*, найденная из условия .

Критерий Гурвица, называемый критерием пессимизма-оптимизма, рекомендует рассчитывать на нечто среднее. Оптимальной по критерию Гурвица считается чистая стратегия Аi, найденная из условия где принадлежит интервалу (0; 1) и выбирается из субъективных сооб­ражений.

При = 1 критерий Гурвица превращается в критерий крайнего пессимизма Вальда, а при= 0 — в критерий край­него оптимизма.

Надо отметить, что анализ практических ситуаций следу­ет проводить по нескольким критериям, что позволит глубже вникнуть в суть явления и выбрать обоснованное решение.