M Final Sprint墨大 BCom 大一 · 期末复习
Week 11 · L19–L20

博弈论:占优策略、纳什均衡与序贯博弈

博弈论是“性价比极高”的一章:题型固定、计算简单、图都不用画。学会三步法(占优 → 迭代删除 → 最优回应/逐格检验),你就能在 3 分钟内找齐任意 2×2 矩阵的全部纯策略纳什均衡。预计 10–14 分。

考点密度 ★★★★★ 预计分值 10–14 分 建议用时 2 小时

一、这一周在讲什么

1.1 博弈的四个要素与两种形式

要素:玩家(players)、规则(rules)、结果(outcomes)、支付(payoffs)。同时博弈(simultaneous game)用支付矩阵(标准式);序贯博弈(sequential game)用博弈树(扩展式)。

行动(action)≠ 策略(strategy):行动是“某个时点的单次决策”;策略是“针对每一种情形的完整决策集”。纯策略确定地选择;混合策略以概率选择。

1.2 占优策略与纳什均衡

  • 严格占优策略(strictly dominant strategy):无论对手做什么,支付都严格高于其他所有策略。理性玩家一定选它。
  • 弱占优策略:在对手某些选择下无差异、其他情况下更好。
  • 纳什均衡(Nash equilibrium):策略组合使得任何人在给定他人策略下都无动机单方面改变行动。

求 NE 的三种方法:逐格检验、迭代删除严格被占优策略、最优回应分析(两边都被高亮的最优回应格即为 NE)。严格被占优策略永远不可能进入 NE。

1.3 序贯博弈与 SPNE

SPNE(子博弈完美纳什均衡)是在每一个子博弈(包括不在均衡路径上的子博弈)都是纳什均衡的策略组合;用逆向归纳(backward induction)求解,可以排除不可信威胁(non-credible threat)。若后行动者无法观察先行动者的选择(博弈树中用虚线连接节点)⟹ 这塌缩为同时博弈。

经典例(Tutorial 9/11 风格的进入博弈):潜在进入者(E)选择进入/不进入;在位者(I)若面对进入则选打击(Fight)或容纳(Accommodate)。打击给 I 得 5、容纳给 I 得 12 ⟹ I 一定会容纳(因为 12>5)。“我会打击你”是不可信威胁。E 预见到这一点,于是选择进入(得 8 > 0)。SPNE =(E:进入;I:若进入则容纳),均衡支付 (8, 12)。

二、核心公式与图形

纳什均衡的定义 \[ \forall i:\ u_i(s_i^*,s_{-i}^*)\ \ge\ u_i(s_i',s_{-i}^*)\quad \text{对所有 } s_i'\in S_i \]
“单方面偏离无利可图”是唯一判据,不能两个人同时改变策略。
E 起点 I 决策点 进入 不进入 打击 容纳 (−5, 5) (8, 12) ★ (0, 20)
图 1:进入博弈。逆向归纳:I 在决策点选“容纳”(12>5)⟹ E 选“进入”(8>0)。威胁“打击”不可信。

三、考点清单与预测题型

题型出现概率分值估计拿分要点
计算 求全部纯策略纳什均衡必考4–6逐格检验单方面偏离;题目问 equilibria 时要列全部
计算 迭代删除严格被占优策略高频3–4起点与顺序不影响结果
计算 序贯博弈与 SPNE(逆向归纳)高频5–6写出完整策略,不只是路径;点出“不可信威胁”
选择 占优策略 / 囚徒困境判别高频3“个体理性 ⟹ 集体次优”就是囚徒困境
论述 没有占优策略是否就没有 NE中2–3错,NE 可以存在(如网球博弈 {L,C})

依据:L19–L20 Key Points 明确把博弈论列为应用主线;Tutorial 11 与 2024 官方样卷 MCQ 均出现博弈题;本讲约 10–14 分,且与 W12 的寡头题强绑定。

四、典型例题精讲

例 1(求全部纳什均衡,支付矩阵法)

题目:支付矩阵(行=A,列=B):(上,左)=(4,3)、(上,右)=(2,5)、(下,左)=(5,1)、(下,右)=(1,4)。求所有纯策略纳什均衡。

解(逐格检验):

  • (上,左)=(4,3):A 改为下得 5>4 ⟹ 偏离 ⟹ 非 NE。
  • (上,右)=(2,5):B 改为左得 3<5;A 改为下得 1<2 ⟹ 双方都不愿偏离 ⟹ 是 NE ✓。
  • (下,左)=(5,1):A 改为上得 4<5;B 改为右得 4>1 ⟹ 偏离 ⟹ 非 NE。
  • (下,右)=(1,4):A 改为上得 2>1 ⟹ 偏离 ⟹ 非 NE。

唯一纯策略 NE =(上, 右)。

评分点:① 每个格子都要检验“单方面偏离”;② 必须给出被检验的理由(谁改、改成什么、支付如何变);③ 结论句要写 “The unique pure-strategy Nash equilibrium is (Up, Right)”。

例 2(占优策略与囚徒困境,Core 例题)

题目:两家航空公司同时选高价(High)或低价(Low),利润(A, B)为:(High,High)=(10,10)、(High,Low)=(3,14)、(Low,High)=(14,3)、(Low,Low)=(6,6)。(a) 找占优策略;(b) 求纳什均衡;(c) 是否是囚徒困境?

解:

  1. A 的视角:若 B 选 High,A 选 Low 得 14>10;若 B 选 Low,A 选 Low 得 6>3 ⟹ “低价”是 A 的严格占优策略;由对称性,B 也是。
  2. 双方都打占优策略 ⟹ 唯一 NE = (Low, Low),支付 (6,6)。
  3. (High, High)=(10,10) 对双方都更好,但它不是均衡——任一方单独改低价都能把利润从 10 提到 14 ⟹ 是囚徒困境,也解释了卡特尔为什么天然不稳定。

评分点:① 必须用“给定对方的选择,我的最优反应”来定义 NE;② 必须写出“偏离 (High,High) 的收益(14)高于合作的收益(10)”;③ 必须点出“囚徒困境 ⟹ 卡特尔不稳定”的现实含义。

例 3(序贯博弈与 SPNE,进入博弈)

题目:进入者 E 选择进入/不进入。不进入:E 得 0、在位者 I 得 20。进入后 I 选打击或容纳:打击 (E,I)=(−5,5);容纳 (8,12)。求 SPNE。

解(逆向归纳):

  1. 最后节点:I 打击得 5、容纳得 12 ⟹ 容纳更好(无条件)。
  2. 倒推 E:知道一旦进入就会被容纳。进入得 8、不进入得 0 ⟹ 进入。
  3. SPNE =(E:进入;I:若 E 进入则容纳),均衡路径结果 (8,12)。

加分讨论:若 I 能预先投建过剩产能,使“打击”的收益变成 15>12,威胁就变得可信,E 会改为不进入——这就是“承诺/沉没投资改变博弈结构”。

评分点:SPNE 必须写出“完整策略”(若 A 选 X,B 做什么;若 A 选 Y,B 又做什么),不能只写路径。

五、易错点与考场技巧

易错点正确做法
支付矩阵读反(行玩家支付写在后面)行玩家的支付写在前面。这是最致命的错误
逐格检验时让两个玩家同时改策略只能“单方面偏离”
有多个 NE 时只写一个题目问 “the Nash equilibrium/equilibria” 时通常要求全部
SPNE 只给路径不给策略必须写明每个子博弈上的行动
把协调博弈当成囚徒困境囚徒困境:占优策略组合的结果比另一个组合更差;协调博弈:两个 NE,其中一个是双方都更想要的
看到不可信威胁就以为不会发生结论要写“威胁不可信 ⟹ 理性对手会无视它,因此均衡路径是……”
🎯
3 分钟找齐全部 NE 的流程

① 逐行找出“给定对方每个选择下的最优回应”,把该支付圈起来;② 逐列做同样的事;③ 一个格子如果两个玩家的支付都被圈了,它就是 NE;④ 数一数圈了几个,全部写出来。

六、3 分钟自测

例 1矩阵 A\B:High(10,10)、Low-High(14,3)、High-Low(3,14)、Low-Low(6,6)。哪项正确?
A(High, High) 是唯一纳什均衡
B(High, Low) 是纳什均衡
C(Low, Low) 是唯一纳什均衡
D该博弈没有纳什均衡
例 2矩阵:Don't(30,30)、Invest-Don't(50,0)、Don't-Invest(0,50)、Invest(15,15)。纯策略纳什均衡是?
A只有 (Don't, Don't)
B只有 (Invest, Invest)
C四个组合都是
D(Don't, Don't) 与 (Invest, Invest) 两个
例 3“没有占优策略就一定没有纳什均衡”,对吗?
A对,占优策略是 NE 的必要条件
B错,NE 可以存在(如网球博弈 {L,C})
C对,只有占优策略解才是 NE
D无法判断