博弈论系列之耶鲁公开课学习(三):迭代剔除和中位选民定理

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  本集在内容上分为两部分,一部分沿袭了上节课对迭代剔除策略进行了讲解,并以一个新的博弈“选举博弈”进行举例,并最终得到了政治学上的中位选民定理(Median Voter Theorem)。另一部分引入了一个新的概念:最佳应对(Best Response, BR)。BR简单来说就是当不存在严格优势策略的时候,对手可能是以一定的概率选择可能的策略,此时我们应该如何进行选择。

选举博弈

  博弈如下:有两个候选人,每个候选人的策略集合相同,即有1-10个政治立场,分别是左派(1)到右派(10)。假设每个立场的选票数量相同,均为10\%。当候选人选择一个立场的时候,该立场的选民会投给该候选人,其他立场的选民会投给离自己立场最近(本立场可以看做0)的候选人。当距离一样时,票数评分。示意如下:

  当候选人1选择了立场2,候选人2选择了立场4。那么立场1的选民全部投给了离自己最近的候选人1,立场2相同。而立场3由于离两位候选人的距离一样,故两位候选人各得5\%的选票。而立场4-10的选民均投给了离自己立场最近的候选人2。

  现在开始分析,如果我们作为候选人1,是否存在严格劣势策略。

  首先我们比较一下策略1和策略2。对方的策略集合为\{1,2...10\}。根据博弈的描述,我们可以计算U_1\{1,1\} = 50\%U_1\{2,1\} = 90\%U_1\{2,1\}表示当候选人1选择了2号立场,候选人2选择了1号立场时,候选人1的收益,也就是我方的收益。

U_1\{1,1\} = 50\% < U_1\{2,1\} = 90\%
U_1\{1,2\} = 10\% < U_1\{2,2\} = 50\%
U_1\{1,3\} = 15\% < U_1\{2,3\} = 20\%
U_1\{1,4\} = 20\% < U_1\{2,4\} = 25\%

  以此类推,我们可以发现对于候选人1而言,无论候选人2选择什么策略,立场2的收益总是优于立场1。那么根据严格优势策略的定义,我们可以发现,立场1相比于立场2是严格劣势策略。同理,立场10相比于立场9也是严格劣势策略

  那么立场2相比于立场3也是严格劣势策略吗?我们同样进行分析。

U_1\{2,1\} = 90\% > U_1\{3,1\} = 85\%
U_1\{2,2\} = 50\% < U_1\{3,2\} = 80\%

  我们发现,立场2居然不是严格劣势策略。但是这里我们忽略了一个问题,就是剔除严格劣势策略。如果我们将策略1和策略10作为严格劣势策略从博弈中剔除,那么重新审视这个博弈,我们就能发现,策略2和策略9同样也是严格劣势策略。然后再以此类推,迭代剔除严格劣势策略。最终策略只剩下立场5和立场6。这也揭示了候选人的立场被压缩在了中间地带。那么这种情况在政治学上就成为中位选民定理

  当然这个模型是存在问题的,本来也是理想定义的。在现实中,选民的分布是不均匀的,选民也是不信任候选人选择的立场就是真实的立场,等等。

  建立模型的目的:为了更好地描述事实激发灵感,模型由重要的事实抽象而来,逐步增加约束条件完善模型观察结果,比较分析结果的变化。

最佳应对

  我们来看如下一个博弈。

  这个博弈我们经过分析,发现两个参与者均不存在严格劣势策略。那么迭代剔除严格劣势策略就不再奏效。所以就需要视情况而定。

  比如参与者2选择了L,那么U就是参与者1的最佳应对(BR)。
  参与者2选择了R,那么M就是参与者1的最佳应对。
  参与者2选择L和R的概率是(\frac{1}{2},\frac{1}{2}),那么

U_1(U,)=5 \times \frac{1}{2} + 0 \times \frac{1}{2} = 2.5
U_1(M,)=1 \times \frac{1}{2} + 4 \times \frac{1}{2} = 2.5
U_1(D,)=4 \times \frac{1}{2} + 2 \times \frac{1}{2} = 3

也就是D是参与者1的最佳应对。

  那么我们不妨列个公式,假设参与者2,以(1-X,X)的概率选择L和R,我们来画一下参与者1的收益在U、M、D三种策略下随着X的的变化。

$U_1(U,)=5 \times (1-X)  + 0 \times X = 5-5X
$U_1(M,)=1 \times (1-X)  + 4 \times X = 3X+1
$U_1(D,)=4 \times (1-X)  + 2 \times X = 4-2X

  那么根据图可以看到:
  当对手选R的概率小于X,则U是最佳应对。
  当对手选R的概率大于X小于Y,则D是最佳应对。
  当对手选R的概率大于Y,则M是最佳应对。

  让两个直线方程相等,我们可以计算出交点的坐标,得X=\frac{1}{3}Y=\frac{3}{5}