Материал: 4329

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

11

Такая игра является простейшим случаем конечной игры. Если она имеет седловую точку, то оптимальное решение – это пара чистых стратегий, соответствующих этой точке.

Игра, в которой отсутствует седловая точка, в соответствии с основной

теоремой теории игр, имеет оптимальное решение, которое определяется парой

смешанных стратегий

S*

p*,

p*

и S*

q*,

q* .

 

A

1

2

B

1

2

Для того чтобы их найти воспользуемся теоремой об активных

стратегиях. Если игрок

А придерживается своей оптимальной стратегии S* ,

 

 

 

 

 

 

A

то его средний выигрыш будет равен

цене

игры

, какой бы активной

стратегией ни воспользовался игрок В.

В данной игре обе чистые стратегии

игрока В являются активными, поскольку в противном случае игра имела бы решение в чистых стратегиях, т.е. была бы игрой с седловой точкой. Выигрыш игрока А (проигрыш игрока В) – случайная величина, математическое ожидание (среднее значение) которой является ценой игры. Поэтому средний

выигрыш игрока (оптимальная стратегия) будет равен

и для первой, и для

второй стратегии противника.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Средний выигрыш игрока А , если он использует оптимальную

смешанную стратегию S*

p*,

p* , а игрок В чистую стратегию B

(это

 

 

 

A

1

2

 

 

 

 

 

1

соответствует первому столбцу платежной матрицы P) равен цене игры :

 

 

 

 

a p* a

p* .

 

 

 

 

 

 

 

11

1

21

 

2

 

 

 

 

 

Тот же

средний

выигрыш

получит

игрок

А ,

если

второй

игрок

применяет стратегию

B ,

т.е.

a

p*

a

p* .

Учитывая, что

 

 

 

2

 

12

 

1

22

2

 

 

 

p* p* 1,

получаем систему

уравнений

для

определения оптимальной

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

стратегии S*

и цены игры :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

a

p*

a

p*

,

 

11

1

21

2

 

 

 

p*

a

p*

,

a

 

12

1

22

2

 

 

 

*

*

1.

 

 

 

p1

p2

 

 

Решив эту систему линейных алгебраических уравнений, получим

оптимальную стратегию S*

p*,

p*

 

и цену игры .

 

 

 

 

 

A

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

Аналогичным образом

можно

найти оптимальную

 

стратегию

S*

q*,

q* игрока

В.

В этом

случае неизвестные q*

,

q*

и

B

1

2

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

удовлетворяют системе уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

q*

a

 

q*

,

 

 

 

 

 

 

 

11

1

12

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q*

a

 

q*

,

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

1

 

22

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

*

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q1

q2

 

 

 

 

1.2. Практическая часть Пример 1.1. Решить матричную игру, заданную платежной матрицей

 

4

5

6

7

9

 

 

 

 

 

 

 

P

 

3

4

6

7

6

 

 

 

 

 

,

 

7

6

10

8

 

 

 

11

 

8

5

4

7

3

Решение. Найдем нижнюю и верхнюю цены игры. Для этого припишем справа от строк платежной матрицы минимальные элементы каждой строки:

 

4

5

6

7

9

 

4

 

3

4

6

7

6

 

3

 

 

7

6

10

8

11

6

 

8

5

4

7

3

 

3

 

 

13

и выбрав из них наибольший, получим нижнюю цену игры:

max 4;3;6;3 6 .

Припишем снизу от столбцов платежной матрицы максимальные

элементы каждого столбца:

 

 

 

 

 

 

 

4

5

6

7

9

 

 

3

4

6

7

6

 

 

 

7

6

10

8

11

 

8

5

4

7

3

 

 

 

 

8

6

10

8

11

 

Ивыбрав из них наименьший, получим верхнюю цену игры:

min 8;6;10;8;11 6.

Вданном случае нижняя цена игры равна верхней: , а значит игра имеет седловую точку a32 6 , которой соответствует пара чистых стратегий

А3 и B2 :

B1 [B2 ] B3 B4 B5

A1

 

4

5

6

7

9

 

4

A2

 

3

4

6

7

6

 

3

 

 

[ A ]

7

6

10 8

11

6

3

 

 

 

 

 

 

 

 

A

8

5

4

7

3

3

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

6

10 8 11

6

О т в е т : А3 оптимальная стратегия игрока А,

B2 оптимальная стратегия игрока В,

= 6 цена игры.

14

Пример 1.2. Решить матричную игру, заданную платежной матрицей

 

 

P

1

2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

1

Решение. Прежде всего, проверим наличие седловой точки. Для этого

найдем нижнюю и верхнюю цены игры

 

 

 

 

1

2

 

1

 

 

 

1

 

1

 

 

3

 

 

 

3

2

 

 

Нижняя

цена

игры max 1;1 1 и верхняя цена игры

min 3;2

2 .

Так как , то седловой точки нет. В этом случае

решение игры нужно искать в смешанных стратегиях.

Найдем оптимальную смешанную стратегию S*

p*,

 

p*

игрока А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

1

 

2

 

 

и цену игры решая систему уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 p1 3 p2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p1 1 p2

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p1

p2

 

 

 

 

 

 

Приравняем левые части 1-го и 2-го уравнений

 

 

 

 

 

1 p 3 p

2 p

1 p , то есть

3 p 2 p

0.

 

1

2

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

Учитывая, что p 1 p ,

получаем

 

5 p

3. Таким образом, находим

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

решение системы

p

2

,

p

3

,

 

7

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

5

 

2

5

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для определения

оптимальной смешанной стратегии

S*

q*,

q*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

1

2

второго игрока составляем систему уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 q1 2 q2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 q1 1 q2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q1

q2

 

 

 

 

 

 

15

Приравнивая левые части 1-го и 2-го уравнений, и учитывая, что

q 1 q

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

получаем уравнение

 

 

 

 

 

 

 

1 (1 q ) 2 q

3 (1 q ) 1 q ,

из которого

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

2

2

 

 

 

находим

q

4

. Подставляем найденное

 

q в систему, находим ее решение

 

 

 

 

 

 

2

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

1

,

q

 

4

 

,

7

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

5

 

2

5

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S*

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

О т в е т :

 

 

 

 

 

,

 

 

оптимальная смешанная стратегия игрока А,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

5

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S*

1

,

4

оптимальная смешанная стратегия игрока В,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

5

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

цена игры.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.

Индивидуальные задания

 

 

 

 

 

 

Для игры с платежной матрицей игроков и цену игры.

5

6

7

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. а) Р

6

7

9 8

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

8

4

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

4

5

8

 

9

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. а) Р

3

4

6 5 6

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

6

10

8

 

 

 

 

11

 

 

2

4

7

6

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. а) Р

3

8

4 9 7

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4

5

6

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

3

1

 

 

 

5

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. а) Р

5

 

5 4 6

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

2

0

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р найти оптимальные стратегии

б)

Р 2

11

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0

 

 

б)

Р

1

3

;

 

 

 

 

 

 

8

5

 

б)

Р 4

7 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

5

4

 

 

б)

Р 5

16

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

0