本节课会对协调博弈做一次更深层的展开,上一讲的协调博弈,本质上博弈双方的收益是一样的,所以更容易协调。如果博弈双方的收益不一样,一方更趋近于策略一,另一方更趋近于策略二,该怎么办呢?其次会介绍博弈论中有一个经典模型,纳什均衡的最早应用版本——古诺双寡头模型。
性别大战(Battle Of The Sexs)
男女双方想要约会去看电影,此时电影院正在上映三部电影:《谍影重重》(The Bourne Ultimatum),《特工风云》(The Good Shepherd),《白雪公主》(Snow White and the Seven Dwarfs)。男方更偏好于《特工风云》,女方则更偏好于《谍影重重》,两方都不喜欢《白雪公主》,希望他们能够选择一起去看电影,否则不会有收益。如果你觉得两方可以协调去看白雪公主,emmmm,祝你幸福! 具体博弈收益如下图所示:
策略SW在任何情况都不会是BR,对于两方都是严格劣势策略,需要进行剔除。
此博弈为协调博弈,存在两个纳什均衡。和
。但是两个纳什均衡下的收益,对于两方是不同的。实际博弈过程中,如果女方坚持策略
,男方则不得不妥协选择
。
古诺双寡头模型(Cournot Duopoly)
市场上有两家公司在生产一款同质产品。参与人是两家公司,策略是产品的产量,
。
其中生产每一个产品的成本是,故公司的成本为
。
市场定价有两个参数,
(
),市场定价和产品的数量有关,价格
。两家企业生产的越多,价格自然也就越低。
根据价格、成本和产量,我们可以先画出需求曲线(Demand curve)
从图中就可以反映出,随着产量的增加,市场的定价在不断降低,最低不能使得定价低于成本
,否则就亏本了。当定价和成本相等时,此交点被称为完全竞争产量,
。
接下来,我们先看博弈,对于公司一,收益可以写成:
那么在对手的策略下,我们需要最大化我们的利益,此时的
就是
的最佳应对(BR)。
我们对在
上进行求导,令一阶导数为0,此时有极值。
。
我们发现二阶导,故存在最大值。
我们可以求得公司一的最佳应对。
同理我们也能够得到公司二的最佳应对。
假设公司二倒闭了(产量为0),此时公司一处于垄断情况,最佳应对为也被成为垄断产量。如下图所示。
抛开上述的博弈不谈,我们已经知道了完全竞争产量。现在我们来计算一下垄断产量。垄断产量也就是让公司收益最大的产量,即,可以求得
。
垄断产量还有一个定义,即边际利润为0时的产量,此时利润达到最大化。如果我们将市场定价换成边际收益
,我们就能够画出边际收益曲线(Marginal Revenue)(图中红线所示)。边际收益是指增加一单位产品的销售所增加的收益。根据定义,我们可以写出边际收益的公式:
令边际利润,我们依然可以得到垄断产量
。
让我们回到博弈中来,我们得到了公司一和公司二的最佳应对。我们画出双方最佳应对的图。横坐标为公司一的产量,纵坐标为公司二的产量。
我们发现存在纳什均衡,由于对称性,我们令,解得纳什均衡
。
我们对比一下它和合伙人博弈的曲线:
古诺双寡头博弈属于策略替代博弈,你生产的多,我就得生产的少。毕竟两者是竞争关系。
合伙人博弈属于策略互补博弈,你出力多,我也会出力多。毕竟两者是合作关系。
为什么两个公司不各生产垄断产量的一半(两点如上图 α,β 两点连线的中点(红色的点)所分别对应的产量(水蓝色的点)),以使得行业利润最大化呢?
这就是纳什均衡的魅力,即使通过私下达成协议(限产协议是违法的),一方仍会在另一房公司的产量下选择最佳应对。例如公司一和公司二各自生产了垄断产量的一半。此时公司一有理由增加产量来达到点的最佳应对
点。而此时公司二也有理由相应的调整产量。来来回回,最终仍然会落到纳什均衡上。
完全竞争产量、古诺产量、垄断产量三者的关系:
完全竞争产量 > 古诺产量 > 垄断产量