Игра I, V
стратегически эквивалентна игре
I, V’
, (V~V’), если
k>0, c
, i
I: V’(K) = kV(K) +
,
K
I.
Стратегическая эквивалентность обладает следующими свойствами:
· Рефлексивность (V~V);
· Симметрия (V~V’ V’~V);
· Транзитивность (V~V’, V’~V’’ V~V’’).
Т. о. стратегическая эквивалентность является отношением, которое разбивает множество кооперативных игр на непересекающиеся классы, т. к. если V~V’, то дележу x = (x , x
,…,x
) соответствует делёж x’ = (x’
, x’
,…,x’
), где x’
= kx
+ c
, i =
.
Если V(K) = 0, k
I, то игра
I, V
называется нулевой. Любая несущественная коалиционная игра эквивалентна нулевой игре.
В 0,1-редуцированной форме дележом может быть любой вектор x = (x , x
,…,x
), компоненты которого удовлетворяют условиям: а) x
0;
б) = 1.
Каждой характеристической функции V(k) можно сопоставить множество дележей, удовлетворяющих условиям:
1. x
V(i);
2. x(I) = V(I);
3. x
0,
= 1.
При решении корпоративной игры необходимо найти единственно справедливый делёж. Для решения используется несколько предположений:
Введём отношение предпочтения дележей x >x
(при коалиции k)
x
x
, i
I
x
(I) = V(I)
Если для коалиции, то x (I)
V(I), k
I. Это условие практической реализуемости дележа.
Отношение дележей возможно не по всем коалициям.
1. k = 1 — коалиция из одного игрока
x
y
, x
V(i) — это условие противоречит условию индивидуальной рациональности.
2. k = I — коалиция из всех игроков
x(I) > y(I) = V(I)
Таким образом, отношение доминирования можно изучать для классов стратегической эквивалентности. Причём, в качестве таких классов можно рассматривать либо несущественные игры, либо игры в 0,1-редуцированной форме. Отношение предпочтения и другие свойства позволяют определить некоторое множество дележей. Теория кооперативных игр занимается изучением множества дележей, удовлетворяющим рассмотренным свойствам.
Доминирование дележей невозможно по следующим коалициям:
· из одного игрока, т. к. если y < x
V(I), противоречит условию индивидуальной рациональности.
· из всех игроков, т. к. >
= V(I) противоречит условию коллективной рациональности.
Пусть есть две стратегически эквивалентных игры V~V’ и некоторые два дележа и
, которые будут доминировать, соответственно, дележам:
>
,
>
Можно показать, что если выполняется первое неравенство, то будет выполняться и второе по этой коалиции отношения доминирования могут исследоваться на примере наиболее простых игр каждого класса.
Для несущественных игр отношение доминирования можно рассматривать на примере нулевой игры, а для существенных на примере 0,1-редуцированной игры.
Рассмотрим доминирование дележей существенной игры трёх лиц:
x = (x , x
, x
) – вектор дележей, x
V(i), x
+ x
+ x
= 1
Этот барицентрический треугольник называется двумерным симплексом.
Например, в симплексе зафиксировано x = x
(прямая, параллельная АВ, будет иметь положение в зависимости от V
).
Подмножество С множества допустимых значений, где выполняются условия:
1) нет доминируемых дележей по любой коалиции из I;
2) для любой коалиции k I выполняются условие x(k)
V(k),
k
I, называют С-ядром кооперативной игры с характеристической функцией V(I).
Компоненты С-ядра должны удовлетворять некоторой конечной системе линейных неравенств.
Рассмотрим методики составления неравенств на примере игры трёх лиц.
Эти неравенства: V(1,2) x
+x
V(1,3) x
+x
V(2,3) x
+x
К этим неравенствам добавляются ещё два неравенства индивидуальной групповой рациональности x
V(1), x
V(2), x
V(3), x
+ x
+ x
= 1
При приведении этой игры к 0,1-редуцированной форме, получаем:
V(1) = V(2) = V(3) = 0
x
0, I = 1,2,3
x + x
c
x + x
c
x + x
c
, c
0
Условие нахождения С-ядра рассмотрим на следующем примере:
Пусть есть три предприятия П , П
, П
.
П – Д
, Д
по 900 шт.
П – Д
, Д
по 700 шт.
П – М
, М
по 1000 шт.
Поступил заказ поставить комплект товаров (Д , М
) по 1000 шт. Каким образом скомплектовать этот заказ?
Другими словами, как распределить величину Д относительно П
и П
?
Данный конфликт можно моделировать кооперативной игрой трёх лиц, где участники могут заключать между собой соглашения и компенсировать друг другу их значимость.
Будем считать характеристическую функцию в единицах товаров.
V(П ) = V(П
) = V(П
) = V(П
, П
)
V(П , П
) = 1800
V(П , П
) = 1400
V(П , П
, П
) = 2000
Перейдём к 0,1-редуцированной форме, тогда V(П ) = V(П
) = V(П
)=0 V(П
, П
) = 0
V(П , П
) = 0,9
V(П , П
) = 0,7
V(П , П
, П
) = 1
Для дележей получим следующие неравенства:
. Это условие определяет С-ядро этой игры.
Последнее неравенство определяет двумерный симплекс. Рассмотрим прямую x
+ x
= 0,9. Это эквивалентно множеству точек, когда x
= 0,1; x
+ x
= 0,7;
x
= 0,3
— множество дележей, образует С-ядро этой игры. Любой делёж из этого ядра является наилучшим.
Например, x = 600 ед.
x = 200 ед.
x = 1200 ед.
Превышение x над x
и x
за счёт монополии; П
и П
придется доплачивать П
, т. к. они не могут самостоятельно выполнить заказ.
Д =
,
М = 1000 ед.
П доплатит 150 ед., а П
– 50 ед.
Более общим подходом к решению кооперативных игр является решение по Нейману-Моргенштерну. Н-М решения, как и с-ядро, определяют множество эквивалентных между собой решений.
Кроме С-ядра и Н-М решения для определения предпочтительного дележа используют вектор Шепли.