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 |
|
|