经济博弈论ppt课件.ppt
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1、经济博弈论ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望本课程主要内容第一章 导论第二章 完全信息静态信息博弈-纳什均衡第三章 完全且完美信息动态搏弈-子博弈精炼纳什均衡第四章 重复博弈第六章 完全但不完美信息动态博弈完美贝叶斯均衡第七章 不完全信息静态博弈-贝叶斯纳什均衡第八章 不完全信息动态博弈-精练贝叶斯纳什均衡第一章 导论本章首先介绍博弈论的发展历史及其重要性,然后介绍博弈论的基本概念,包括什么是博弈和博弈论,给出一些经典博弈例子。对博弈分类和
2、博弈理论的结构作一些讨论。目标是让读对博弈论的内容和博弈模型有更直观的概念和印象,本教材的基本内容,以及博弈分析的基本思想方法等形成初步的认识,为后面各章展开详细分析作好铺垫和准备。第一章 导论1.1博弈论的历史和发展1.2博弈论的重要性1.3博弈论的基本概念1.4博弈论的分类1.1博弈的历史和发展1.1.1博弈论的早期研究1.1.2博弈论的形成1.1.3博弈论的成长和发展1.1.4博弈论的成熟及与主流经济学的融合1.1.1博弈论的早期研究2000年前我国古代“孙子兵法”、“孙膑兵法”、“齐威王田忌赛马”,印度“摩诃婆罗多”,西方“圣经”1500年前巴比伦犹太教法典“婚姻合同问题”等。1838
3、年古诺寡头模型。1883年伯特兰德寡头竞争模型。1913年齐默罗象棋博弈定理、“逆推归纳法”1921-1927年波雷尔给出混合策略的第一个现代表述,有数种策略两人博弈的极小化极大解 1928年诺伊曼和摩根斯坦给出扩展形博弈定义,证明有限策略两人零和博弈有确定结果 1.1.2博弈论的形成冯冯.诺伊曼和摩根斯坦博弈论和经济行为(合作博弈)诺伊曼和摩根斯坦博弈论和经济行为(合作博弈)Theory of Games and Economic Behavior 1944引进扩展形(extensive form)表示和正规形(normal form)或称策略形(strategy form)、矩阵形(mat
4、rix form)表示提出预期效用理论提出稳定集(stable sets)解概念正式提出创造博弈论一般理论的主意给出博弈论研究的一般框架、概念术语和表述方法1.1.3 博弈论的成长和发展一、第一个研究高潮,本世纪40年代末和50年代初1952-1953年期间(L.S.Shapley)和(D.B.Gillies)提出“核”(Core)作为合作博弈的一般解概念Shapley提出了合作博弈的“Shapley值”(Shapley value)概念等1950年纳什提出“纳什均衡”(Nash equilibrium)概念和证明纳什定理,发展非合作博弈的基础理论。1950年塔克定义了“囚徒困境”(Priso
5、ns dilemma)博弈;二、50年代中后期一直到70年代博弈论发展的青年期塞尔腾(Selten)1965提出“子博弈完美纳什均衡”(subgame perfect Nash equilibrium)1975年提出的“颤抖手均衡”(Trembling hand perfect equilibrium)海萨尼(Harsanyi)1967-1968三篇构造不完全信息博弈理论的系列论文,“贝叶斯纳什均衡”(Bayesian Nash equilibrium)。海萨尼1973年提出关于“混合策略”的不完全信息解释,以及“严格纳什均衡”(Strict Nash equilibrium)。70年代“进化
6、博弈论”(Evolutionary game theory)的重要发展,(John Maynard Smith)1972年引进“进化稳定策略”(Evolutionarily stable strategy,ESS)等。“共同知识”(Common knowledge)的重要性,因为奥曼1976年的文章引起广泛的重视。1.1.4博弈论的成熟80、90年代是博弈论走向成熟的时期1981(Elon Kohlberg)“顺推归纳法”(Forward induction)克瑞泼斯(David M.kreps)和威尔孙(Robert Wilson)1982年提出“序列均衡”(Sequential equil
7、ibria)1982年斯密(John Maynard Smith)出版了进化和博弈论()1984年由伯恩海姆(B.D.Bernheim)和皮尔斯(D.G.Pearce)提出“可理性化性”(Rationalizability)海萨尼和塞尔腾1988年提出了在非合作和合作博弈中均衡选择的一般理论和标准,1991年弗得伯格(D.Fudenberg)和泰勒尔(J.Tirole)首先提出了“完美贝叶斯均衡”(Perfext Bayesian equilibrium)的概念1.2博弈论的重要性一、博弈论和经济学诺贝尔奖1994:非合作博弈:纳什(Nash)、海萨尼(Harsanyi)、塞尔顿(Selten
8、)1996:不对称信息激励理论:莫里斯(Mirrlees)和维克瑞(Vickrey)2001:不完全信息市场博弈:阿克罗夫(Akerlof)(商品市场)、斯潘塞(Spence)(教育市场)、斯蒂格里兹(Stiglitze)(保险市场)2002:实验经济学:史密斯(Smith),心理经济学:卡尼曼(Kahneman)2005:冲突和合作:罗伯特奥曼(RobertJ.Aumann)和托马斯谢林(ThomasC.Schelling二、博弈论的广泛应用性 游戏下棋、猜大小 经济厂商产量决策、市场阻入、投标拍卖 政治、军事美国和伊拉克、以色列和巴勒斯坦三、经济学家的名句诺贝尔经济学奖获得者萨缪尔森有一句
9、话:你可以将一只鹦鹉训练成一个经济学家,因为它只需要学习两个词:供给和需求。博弈论专家坎多瑞引申说:要成为现代经济学家,这只鹦鹉必须再多学一个词,就是“纳什均衡”。张维迎认为:“近几十年来,经济学一直在为其他学科提供武器,但恐怕没有任何其他工具比博弈论更有力了”。1.3博弈论的基本概念1.3.1 博弈论的定义1.3.2 博弈论的基本概念1.3.1 博弈论的定义博弈论(game theory,又译为对策论,游戏论)定义定义:博弈就是一些个人、队组或其他组织,面对一定的环境条件,在一定的规则下,同时或先后,一次或多次,从各自允许选择的行为或策略中进行选择并加以实施,各自取得均衡结果的过程。1.3.
10、1 博弈论的定义例:囚徒困境-5,-50,-8-8,0-1,-1坦 白不坦白坦 白不坦白两个罪犯的得益矩阵囚徒囚徒 21.3.2博弈论的基本概念参与人(player):一个博弈中的决策主体,他的目的是通过选择策略以最大化自己的支付(效用水平)。参与人可能是自然人,也可能是团体,如企业、国家甚至可能是若干个国家组成的集团。虚拟参与人(pseudo-player):决定外生的随机变量分布的机制,也称自然”natuer”。用用i=1,2,ni=1,2,n代表,用代表,用N N代表虚拟参与人代表虚拟参与人;1.3.2博弈论的基本概念40004000,4000400080008000,0 00 0,80
11、0080000 0,0 0不开发开发商A开发不开发开发-3000-3000,-3000-300010001000,0 00 0,100010000 0,0 0不开发开发商B开发商A开发不开发开发开发商B需求小的情况需求小的情况需求大的情况需求大的情况1.3.2博弈论的基本概念行为(actions):每个博弈方在进行决策时,可以选择的方法、做法或经济活动的水平、量值等。用a ai i表示第表示第i i个参与人的一个特定行动。个参与人的一个特定行动。用用a a=(=(a a1 1,a ai i,a ai i)表示表示n n个参与人的个参与人的行动的有序集行动的有序集行动顺序:博弈方做出决策的先后顺
12、序。1.3.2博弈论的基本概念策略(strategies):参与人在给定信息集的情况下的行动规则,它规定参与人什么时候选择行动。用s si i表示第表示第i i个参与人的一个特定策略。个参与人的一个特定策略。用用s s=(=(s s1 1,s si i,s si i)表示表示n n个参与人的个参与人的策略的有序集策略的有序集在静态博弈中,策略和行动是相同的。在静态博弈中,策略和行动是相同的。1.3.2博弈论的基本概念房地产商博弈A开发不开发BB开发不开发开发(1,0)(0,1)(0,0)xx(-3,-3)不开发1.3.2博弈论的基本概念博弈方的得益:对应每个博弈方的每一组可能的决策选择,所应有
13、的所得或所失。用u ui i表示第表示第i i个参与人的一个特定得益。个参与人的一个特定得益。用用u ui i=(=(s s1 1,s si i,s si i)表示表示n n个参与人个参与人的策略所对应的得益的策略所对应的得益1.3.2博弈论的基本概念均衡:所有人参与人的最优策略的组合,记为1.3.2博弈论的基本概念信息:参与人在博弈中的知识,特别是有关参与人在博弈中的知识,特别是有关 “自然自然”的选择其他参与人的特征和行动的知的选择其他参与人的特征和行动的知识。识。完美信息:每个参与人对其他参与人(包括虚完美信息:每个参与人对其他参与人(包括虚拟参与人拟参与人“自然自然”)的行动选择有准确
14、的了解。)的行动选择有准确的了解。完全信息:自然不首先行动或自然的初始行动完全信息:自然不首先行动或自然的初始行动被所有参与人准确观察到的情况。被所有参与人准确观察到的情况。共同知识:共同知识:“所有参与人知道,所有参与人都所有参与人知道,所有参与人都知道所有参与人知道知道所有参与人知道”1.3.2博弈论的基本概念分析:下述博弈的情况。例一:齐威王田忌赛马例二:黔馿之技1.3.2博弈论的基本概念例三:市场进入阻扰博弈4040,50501010,0 00 0,3003000 0,300300阻止进入者进入不进入默许3030,1001001010,0 00 0,4004000 0,400400阻止
15、在位者进入者开发不开发默许在位者低成本的情况低成本的情况高成本的情况高成本的情况1.4 博弈论的分类1.4.1博弈方的数量1.4.2博弈中的策略1.4.3博弈中的得益1.4.4博弈的过程1.4.5博弈的信息结构1.4.1 博弈方的数量“单人博弈”:只有一个博弈方的博弈。“双人博弈”:两个各自独立决策,但策略和利益具有相互依存的博弈方的决策。“多人博弈”:有三个或三个以上博弈方参加,各自独立决策,但策略和利益具有相互依存的博弈一、单人博弈只有一个博弈方的博弈例一:单人迷宫入口AB出口(奖金M)A,1B,1右左右左M00扩展形一、单人博弈只有一个博弈方的博弈例二:运输路线01-7000-10000
16、-16000-10000运输路线扩展形好天气(75%)坏天气(25%)单人博弈实质单人博弈实质个体最优化问题个体最优化问题-7000-16000-10000-10000好天气(75%)坏天气(25%)自自 然然商商人人水 路陆 路运输路线得益矩阵二、两人博弈两个博弈方的博弈例一:猜硬币博弈-1,11,-11,-1-1,1正 面反 面猜硬币方猜硬币方盖盖硬硬币币方方正 面反 面二、两人博弈两个博弈方的博弈例二:房地产开发博弈A开发不开发BB开发不开发开发(1,0)(0,1)(0,0)xx不开发(-3,-3)二、三人博弈三个或三个以上博弈方的博弈三厂商竞争优势博弈2,2,25,0,50,5,51,
17、1,10新技术老技术厂商厂商2厂厂商商1新技术老技术(厂商3新技术)5,5,010,1,11,10,12,2,2新技术老技术厂商厂商2厂厂商商1新技术老技术(厂商3老技术)1.4.2博弈中的策略有限博弈(finite games):如果一个博弈中的每个博弈方的策略数都是有限的;猜硬币,田忌赛马,房地产商开发博弈无限博弈(infinite games):如果一个博弈中至少有某些博弈方的策略是无限多个;古诺寡头竞争模型,库诺特寡头竞争模型1.4.2博弈中的策略例一古诺寡头竞争模型 设一市场有1,2厂商生产同样的产品。如果厂商1的产量为q1,厂商2的产量为q2,则市场总产量为Q q1 q2。设市场出
18、清价格P是市场总产量的函数PP(Q)8Q。再设两厂商的生产成本为0.当他们在决策之前都不知道另一方的产量时,如何决定各自的产量?1.4.3博弈论的得益零和博弈零和博弈:也称“严格竞争博弈”。博弈方之间利益始终对立,偏好通常不同 猜硬币,田忌赛马,石头-剪刀-布常和博弈常和博弈:博弈方之间利益的总和为常数。博弈方之间的利益是对立的且是竞争关系 分配固定数额的奖金、利润,遗产官司变和博弈变和博弈:零和博弈和常和博弈以外的所有博弈。合作利益存在,博弈效率问题的重要性。囚徒困境、产量博弈、制式问题等一、零和博弈博弈双方总和为零例一:猜硬币博弈-1,11,-11,-1-1,1正 面反 面猜硬币方猜硬币方
19、盖盖硬硬币币方方正 面反 面一、零和博弈博弈双方得益总和为零例二:田忌赛马3,-31,-11,-11,-1-1,11,-11,-13,-31,-11,-11,-1-1,11,-1-1,13,-31,-11,-11,-1-1,11,-1,1,-13,-31,-11,-11,-11,-11,-1-1,13,-31,-11,-11,-1-1,11,-11,-13,-3上中下上下中中上下中下上下上中下中上上中下上下中中上下中下上下上中下中上田田 忌忌齐齐威威王王得益矩阵得益矩阵二、常和博弈博弈双方得益总和为常数候选人博弈5,52,88,25,5不拉选票拉选票不拉选票拉选票两个罪犯的得益矩阵候选人候选人
20、 2候候选选人人1三、常和博弈博弈双方得益总和不为常数例一:双寡头削价竞争100,10020,105150,2070,70高 价低 价高 价低 价寡头寡头2寡寡头头1双寡头的得益矩阵三、常和博弈博弈双方得益总和不为常数例二:囚徒困境-5,-50,-8-8,0-1,-1坦 白不坦白坦 白不坦白两个罪犯的得益矩阵囚徒囚徒 21.4.4 博弈的过程静态博弈:参与人同时选择行动或非同时行动但后行动者并不知道前行动者采取了什么具体行动;动态博弈:参与人行动有先后顺序,且后行动者能够观察先行动者选择的行动。一、静态博弈博弈方不知其他博弈方的决策例一:石头剪子布0,01,-1-1,1-1,11,-10,01
21、,-1-1,10,0石 头剪 子布博弈方博弈方2石 头剪 子布博博弈弈方方1一、静态博弈博弈方不知其他博弈方的决策例二:囚徒困境-5,-50,-8-8,0-1,-1坦 白不坦白坦 白不坦白两个罪犯的得益矩阵囚徒囚徒 2二、动态博弈后行动者知道先行动者的决策例一:先来后到博弈BA不进打进打击左(2,3)(0,10)(5,5)二、动态博弈后行动者知道先行动者的决策房地产开发博弈A开发不开发BB开发不开发开发(1,0)(0,1)(0,0)xx(-3,-3)不开发1.4.5博弈的信息结构完美信息:每个参与人对其他参与人(包括虚拟参与人“自然”)的行动选择有准确的了解。完全信息:每一个博弈方对所有其他博
22、弈方的(对手)的特征、战略空间及支付函数有准确的 知识,否则为不完全信息。1.4.5博弈的信息结构完全且不完美信息博弈-5,-50,-8-8,0-1,-1坦 白不坦白坦 白不坦白两个罪犯的得益矩阵囚徒囚徒 2囚徒11.4.5博弈的信息结构不完全信息博弈4040,50501010,0 00 0,3003000 0,300300阻止进入者进入不进入默许3030,1001001010,0 00 0,4004000 0,400400阻止在位者进入者开发不开发默许低成本的情况低成本的情况高成本的情况高成本的情况1.4 博弈论的分类博弈的划分 行动顺序信息静态动态完全信息完全信息静态博弈纳什均衡纳什(19
23、50,1951)完全信息动态博弈子博弈精练纳什均衡泽尔腾(1965)不完全信息不完全信息静态博弈贝叶斯纳什均衡海萨尼(1967-1968)不完全信息动态博弈精练贝叶斯纳什均衡泽尔腾(1965)Kreps 和Wilson(1982)Fudenberg 和Tirole(1991)第二章完全静态信息博弈本章首先回顾完全静态信息博弈的定义,然后介绍完全静态信息博弈的战略式表达式及其构造,随后引入完全静态信息博弈解的基本概念纳什均衡,和求解纳什均衡的一些基本思路和方法,并举例说明。最后分析混合策略的概念和混合策略纳什均衡。第二章完全静态信息博弈2.1 战略式表达式2.2 纳什均衡基本分析方法2.3经典例
24、题2.4混合策略和混合策略纳什均衡2.5纳什均衡的选择和分析方法扩展2.1 基本概念及战略式表达2.1.1 基本概念2.1.2战略式表达2.1.1完全静态信息博弈的基本概念完全信息静态博弈完全信息:每个参与人对所有其他参与人的特征(包括战略空间、支付函数等)完全了解静态:所有参与人同时选择行动且只选择一次。同时:只要每个参与人在选择自己的行动时不知道其他参与人的选择,就是同时行动博弈分析的目的是预测均衡结果2.1.2完全静态信息博弈的战略式表达战略式表达又称为标准式表达(normal form representation):所有参与人同时选择各自的战略,所有人选择的战略一起决定每个参与人的支
25、付。2.1.2完全静态信息博弈的战略式表达战略式表达:2.1.2完全静态信息博弈的战略式表达例一:设一市场有1,2厂商生产同样的产品。如果厂商1的产量为q1,厂商2的产量为q2,则市场总产量为Q q1 q2。设市场出清价格P是市场总产量的函数PP(Q)8Q。再设两厂商的生产成本为0.当他们在决策之前都不知道另一方的产量时,如何决定各自的产量?2.1.2完全静态信息博弈的战略式表达寡头产量博弈中,企业是参与人,产量是战略空间,利润是支付;战略式表述博弈为:2.1.2完全静态信息博弈的战略式表达有限博弈1、参与人的个数是有限的;2、每个参与人可选的战略是有限的。两个人有限博弈的战略表述可以用矩阵形
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