Биматричные игры, игры с ненулевой суммой. Кооперативные игры и некооперативные игры с ненулевой суммой

Биматричные игры. Математической моделью конфликтов с двумя участниками являются биматричные игры. Такая игра 2х2 задается биматрицей (aij,bij). В кооперативном варианте такой игры игроки могут согласованно выбирать элемент биматрицы. Если они выбрали элемент (a,b), то Первый игрок получает a, а Второй получает b. Цели игроков одинаковы - выиграть как можно больше в расчете на партию в среднем. Пусть (x,y), (a,b) - две точки из CE. Говорят, что (x,y) доминирует (a,b) если x≥a, y≥b и хотя бы одно из этих неравенств строгое. Недоминируемые точки называются оптимальными по Парето, а их множество - множеством оптимальности по Парето. Еще более узкое множество называется переговорным. Оно определяется так: пусть Vk - максимальный выигрыш, который k-й игрок может обеспечить себе при любой стратегии другого игрока, тогда переговорное множество определяется как множество тех точек множества Парето, у которых k-я координата не меньше Vk. Для нахождения Vk надо решить две задачи ЛП:

    V1→max, a11*x+a21*(1-x) ≥V1,a11*x+a12*(1-x)≥V1, 0≤x≤1;

    V2→max, a11*y+a12*(1-y) ≥V2,a21*y+a22*(1-y)≥V2, 0≤y≤1.

Некооперативные игры. В играх с ненулевой суммой два игрока могут выигрывать и проигрывать одновременно. В некооперативных (или бескоалиционных) играх игроки принимают решения независимо друг от друга. Решение некооперативных игр основывается на нахождении точек равновесия игры.

Пусть  - матрицы выигрышей первого и второго игрока соответственно.

Матрица игры выглядит так:  и пусть (x*, y*) – точка равновесия. Тогда средние выигрыши первого и второго игрока будут равны, соответственно:

Определение 1. Точка (x*, y*) – точка равновесия по Нэшу, если выполняются следующие условия:

Ни одному из игроков не выгодно отклоняться от стратегии точки равновесия, если второй придерживается этой стратегии. Приведем без доказательства следующую теорему. Теорема Нэша. Каждая биматричная игра имеет по крайней мере одну точку равновесия. В общем случае равновесие может быть не единственным и каждому из них могут соответствовать различные значения выигрыша каждого из игроков.

Для игры 2×2 достаточными условиями для нахождения точки равновесия по Нэшу будут являться следующие неравенства:                

Кооперативной игрой называется игра с ненулевой суммой, в которой игрокам разрешается перед игрой обсуждать свои стратегии и договариваться о совместных действиях. Основная цель в этой игре – дележ общего выигрыша между членами коалиции.