Типы равновесий и их характеристика доклад

Обновлено: 02.07.2024

В каждом взаимодействии могут существовать различные виды равновесий: равновесие доминирующих стратегий, равновесие по Нэшу, равновесие по Штакельбергу и равновесие по Парето. Доминирующей стратегией называется такой план действий, который обеспечивает участнику максимальную полезность вне зависимости от действий другого участника*.

Соответственно, равновесием доминирующих стратегий будет пересечение доминирующих стратегий обоих участников игры. Равновесие по Нэшу — ситуация, в которой стратегия каждого из игроков является лучшим ответом на действия другого игрока. Иными словами, это равновесие

обеспечивает игрока максимумом полезности в зависимости от действий другого игрока. Равновесие по Штакельбергу возникает тогда, когда существует временной лаг в принятии решений участниками игры: один из них принимает решения, уже зная, как поступил другой. Таким образом, равновесие по Штакельбергу соответствует максимуму полезности игроков в условиях неодно-временности принятия ими решений. В отличие от равновесия доминирующих стратегий и равновесия по Нэшу этот вид равновесия существует всегда. Наконец, равновесие по Парето существует при условии, что нельзя увеличить полезность обоих игроков одновременно. Рассмотрим на одном из примеров технологию поиска равновесий всех четырех видов.

Доминирующая стратегия — такой план действий, который обеспечивает участнику максимальную полезность вне зависимости от действий другого участника.

Равновесие по Нэшу — ситуация, в которой ни один из игроков не может увеличить свой выигрыш в одностороннем порядке, меняя свой план действий.

Равновесие по Штакельбергу — ситуация, когда ни один из игроков не может увеличить свой выигрыш в одностороннем порядке, а решения принимаются сначала одним игроком и становятся известными второму игроку.

Равновесие по.Парето — ситуация, когда нельзя улучшить положение ни одного, из игроков, не ухудшая при этом положения другого и не снижая суммарного выигрыша игро-

Пусть фирма А стремится нарушить монополию фирмы Б на выпуск определенного продукта.

Равновесие по Нэшу. Лучший ответ фирмы А на решение фирмы Б оставить выпуск прежним — не входить, а на решение снизить выпуск — входить. Лучший ответ фирмы Б на решение фирмы А войти на рынок — снизить выпуск, при решении не входить — обе стратегии равнозначны. Поэтому два равновесия по Нэшу (УУР И2) находятся в точках (4, 4) и (0, 10) — А входйт, а Б снижает выпуск, или А не входит, а Б не снижает выпуск. Убедиться в этом достаточно легко, так как в этих точках никто из участников не заинтересован в изменении своей стратегии.

Равновесие по Штакельбергу. Предположим, первой принимает решение фирма А. Если она выбирает входить на рынок, то в конечном счете окажется в точке (4, 4): выбор фирмы Б однозначен в этой ситуации, 4 > —2. Если она решает воздержаться от входа на рынок, то итогом будут две точки (0, 10): предпочтения фирмы Б допускают оба варианта. Зная это, фирма А максимизирует свой выигрыш в точках (4, 4) и (0, 10), сравнивая 4 и 0. Предпочтения однозначны, и первое равновесие по Штакельбергу ^ будет находиться в точке (4, 4). Аналогичным образом, равновесие по Штакельбергу когда первой принимает решение фирма Б, будет находиться в точке (0, 10).

Изучение видов равновесия.

Рассмотреть виды равновесия.

Выявить их отличия друг от друга.

Показать практическое применение описанных эффектов.

Опытным путём рассчитать зависимость вероятности падения хлеба маслом вниз от соотношения толщин хлеба и масла.

В природе всё пребывает в равновесии, нет предметов, у которых не было бы центра тяжести и зачастую его сложно определить.

Основная часть

Самая главная наука во вселенной — это физика. На физике, как на фундаменте, стоят все прочие науки. Физика — многогранна и сегодня речь пойдёт о механическом равновесии и его видах.

4.1. Что такое равновесие

Что такое равновесие? Понятие равновесия — одно из самых универсальных в естественных науках.

Равновесие — это комплекс сил, которые действуя на одну систему, компенсируют друг друга и система не получает ускорение. А система— множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство.

4.2. Виды равновесия

Существует 3 вида равновесия: устойчивое, неустойчивое и безразличное.

Устойчивое равновесие — это равновесие, при котором тело, выведенное из положения равновесия и предоставленное самому себе, возвращается в прежнее положение.

Неустойчивое равновесие — это равновесие, при котором тело, выведенное из положения равновесия и предоставленное самому себе, будет еще больше отклоняться от положения равновесия.

Безразличное равновесие — это равновесие, при котором тело, выведенное из положения равновесия и предоставленное самому себе, не меняет своего положения (состояния).

1 опыт: устойчивое равновесие: шарик неподвижно лежит на дне сферического углубления. При небольшом смещении тела в любом направлении от первоначального положения равнодействующая сил, действующих на тело, становится отличной от нуля и направлена к положению равновесия. Шарик возвращается в исходную точку.

2 опыт: неустойчивое равновесие: шарик неподвижно лежит на вершине сферической поверхности. При небольшом смещении тела из положения равновесия равнодействующая приложенных к нему сил отлична от нуля и направлена от положения равновесия. Шарик не возвращается в исходную точку.

3 опыт: безразличное равновесие: шарик неподвижно лежит на плоской поверхности. При небольших смещениях тела из первоначального положения равнодействующая приложенных к телу сил остается равной нулю. Шарик после перемещения не меняет своё положение.

4.3. Применение принципов равновесия

Принципы устойчивого равновесия используются в строительстве зданий. Устойчивое равновесие корабля обеспечивает балласт в трюме.

Понятие устойчивости широко применяется в самолётостроении.

Устойчивость и управляемость летательного аппарата — взаимосвязанные свойства динамики полета.

Управляемость — свойство самолёта отвечать соответствующими линейными и угловыми перемещениями в пространстве на команды управления.

Устойчивость — свойство самолёта восстанавливать без вмешательства пилота кинематические параметры невозмущенного движения и возвращаться к исходному режиму полета после прекращения действия возмущений.

Устойчивое равновесие пассажирского самолёта обеспечивает верхнее расположение крыльев относительно фюзеляжа.

$C:\Users\KG\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.Word\img-QVSrDw.jpg$

Неустойчивое равновесие применяется в строительстве военных самолётов.

Для достижения сверх манёвренности нужно снизить устойчивость самолёта до нулевой или даже отрицательной — ввести его в состояние неустойчивого равновесия. Например, обеспечить взаимное расположение вектора тяги ниже центра масс. И нужно увеличить тягу двигателей настолько, чтобы она превышала вес самолёта. В таком случае говорят, что удельная тяга больше единицы.

При этом управлять им вручную, когда органы управления связаны напрямую с рулями, становится невозможно. Управление берёт на себя автоматика, а лётчик, грубо говоря, только приказывает ей, что делать. Такой принцип применяется в системах управления истребителей 5-го поколения.

А все самолёты на земле находятся в состоянии безразличного равновесия.

Физику многие боятся, как огня, считая трудной. Однако понимание зависит от способа изложения. Поехали.

5.1. Описание системы падающего бутерброда

Распространено убеждение, что бутерброд практически всегда падает маслом вниз. Это связано с равновесием.

Лучший способ исследования в смысле объективности — поставить эксперимент. Нужно ронять на пол бутерброды до тех пор, пока вы не придете к определенному выводу. Но это негигиенично, неэкономично и неэтично. Верный результат можно получить и с помощью мысленного эксперимента. Правда, при условии, что вы умеете доводить мысленный эксперимент до конца.

Для упрощения представим себе, что бутерброд, стоит на ребре. Предположим, что стол резко убрали. Как поведёт себя бутерброд?

Принимаем, что в самом бутерброде при его падении не возникает никаких сил, которые давали бы предпочтение одной из двух ситуаций или они бесконечно малы: трение воздуха о масло и о хлеб одинаково, ветра нет.

Ну а теперь перейдём к расчётам.

5.2. Определение плотности хлеба и масла.

Равновесие — это такое состояние тела (системы тел), когда под действием приложенных сил оно не получает ускорения.

Виды равновесия тел

устойчивое равновесие
неустойчивое равновесие
безразличное равновесие

Это происходит, если при небольшом смещении тела в любом направлении от первоначального положения равнодействующая сил, действующих на тело, становится отличной от нуля и направлена к положению равновесия. Например, шарик, лежащий на дне сферического углубления (рис.1 а).

В данном случае при небольшом смещении тела из положения равновесия равнодействующая приложенных к нему сил отлична от нуля и направлена от положения равновесия. Примером может служить шарик, находящийся в верхней точке выпуклой сферической поверхности (ри.1 б).

В этом случае при небольших смещениях тела из первоначального положения равнодействующая приложенных к телу сил остается равной нулю. Например, шарик, лежащий на плоской поверхности (рис.1,в).

Рис.1. Различные типы равновесия тела на опоре: а) устойчивое равновесие; б) неустойчивое равновесие; в) безразличное равновесие.

Статическое и динамическое равновесие тел

Если в результате действия сил тело не получает ускорения, оно может находиться в состоянии покоя или двигаться равномерно прямолинейно. Поэтому можно говорить о статическом и динамическом равновесии.

Статическое равновесие — это такое равновесие, когда под действием приложенных сил тело находится в состоянии покоя.

Динамическое равновесие — это такое равновесие, когда по действием сил тело не изменяет своего движения.

В состоянии статического равновесия находится подвешенный на тросах фонарь, любое строительное сооружение. В качестве примера динамического равновесия можно рассматривать колесо, которое катится по плоской поверхности при отсутствии сил трения.

2. Типы равновесия: равновесие по Нэшу, Штекельбергу, Парето-оптимальное равновесие, равновесие доминирующих стратегий.

3. Базовые модели теории игр.

Основные понятия теории игр.

Использование математических методов, к числу которых относится теория игр, в анализе экономических процессов позволяет выявить такие тенденции, взаимосвязи, которые остаются скрытыми при применении других методов и даже получить весьма неожиданные результаты.

К настоящему времени теория игр превратилась в целое математическое направление, богатое интересными результатами и имеющее большое количество практических рекомендаций и приложений.

Рассмотрим основные предположения и понятия игровой модели межчеловеческих взаимодействий.

1. Число взаимодействующих индивидов равно двум. Индивиды называются игроками. Понятие игрока позволяет моделировать социальные роли индивида: продавца, покупателя, мужа, жены и пр. Игра есть упрощенное представление взаимодействий двух индивидов, имеющих различные или схожие социальные роли, например покупатель — продавец, продавец — продавец и др.

2. Каждый индивид имеет фиксированный набор вариантов поведения, или альтернатив. Число вариантов поведения у различных игроков может не совпадать.

3. Межличностное взаимодействие считается реализованным, если оба игрока одновременно выбирают варианты своего поведения и действуют в соответствии с ними. Единичный акт межчеловеческого взаимодействия называют ходом игры. Продолжительность акта взаимодействия полагают равной нулю.

4. Ход игры задается двумя целыми числами — выбранным номером варианта поведения (ходом) первого игрока и выбранным номером варианта поведения (ходом) второго игрока. Максимально возможное число различных ходов игры равно произведению общего числа ходов первого игрока и общего числа ходов второго игрока.

8. Стратегия игрока есть привычный стереотип поведения, которому следует игрок при выборе альтернативы поведения в течение некоторого промежутка времени. Стратегия игрока задается значениями вероятностей (или частот) выбора всех возможных вариантов поведения. Другими словами, стратегия игрока представляет собой вектор, число координат которого равно общему числу возможных альтернатив, причем i-я координата равна вероятности (частоте) выбора i-й альтернативы. Понятно, что сумма значений всех координат данного вектора равна единице.

Если игрок на протяжении рассматриваемого периода времени выбирает только один вариант поведения, то стратегия игрока называется чистой.

Все координаты соответствующего вектора чистой стратегии равны нулю, кроме одной, которая равна единице.

Стратегия, не являющаяся чистой, называется смешанной.

В этом случае вектор стратегии игрока имеет как минимум две ненулевые координаты. Они отвечают активным вариантам поведения. Игрок, следующий смешанной стратегии, чередует активные варианты поведения в соответствии с заданными вероятностями (частотами) выбора. В дальнейшем для простоты изложения материала мы будем полагать, что игрок всегда следует какой-либо чистой стратегии, т. е. в рассматриваемый период времени он неизменно выбирает единственный вариант поведения из заданного множества альтернатив.

Институциональный человек характеризуется изменчивостью своего поведения, которое зависит от его внутреннего состояния, жизненного опыта, внешней социальной среды и пр. В рамках игрового подхода к исследованию институтов это свойство институционального человека выражается в возможности смены игроком его стратегии. Если бы среди стратегий игрока всегда существовала объективно лучшая, то он бы неизменно следовал ей и смена стратегии была бы бессмысленной. Но в реальной жизни человек обычно рассматривает несколько стратегий поведения. Выделить среди них объективно лучшую невозможно. Игровая модель межчеловеческих взаимодействий позволяет исследовать эту особенность институционального поведения, поскольку она охватывает ряд стратегий поведения, которые не исключают друг друга и отражают различные аспекты поведения институционального человека. Рассмотрим эти модели поведения.

Игровая матрица

Первый игрок	Второй игрок
6; 15	2; 13	3; 11
1; 10	5; 14	4; 12
4; 12	4; 13	3; 13

Несолидарные стратегии поведения характеризуются тем, что индивид выбирает вариант своего поведения независимо, при этом он либо вовсе не учитывает поведение другого индивида, либо на основе имеющегося опыта предполагает возможный вариант его поведения.

К основным видам несолидарного поведения относятся следующие: нерациональное, осторожное, оптимизирующее, отклоняющееся и инновационное.

1) Нерациональное поведение. Обозначим две стратегии первого игрока через А и В соответственно. Стратегия А называется доминирующей по отношению к стратегии В, если при любом ходе второго игрока выигрыш первого игрока, отвечающий стратегии А, больше его выигрыша, отвечающего стратегии В. Таким образом, стратегия В является объективно худшей по отношению к стратегии А.

Если стратегия А может всегда свободно выбираться игроком, то стратегию В вообще никогда не следует выбирать. Если все же стратегия В выбрана первым игроком, то его поведение в этом случае называют нерациональным. Для выявления нерационального поведения игрока достаточно проанализировать матрицу его выигрышей: матрица выигрышей другого игрока при этом не используется.

При игровом подходе к исследованию институтов ограниченная рациональность индивида иллюстрируется осторожным поведением игрока.

Стратегия осторожного поведения — это такая стратегия игрока, которая гарантирует ему определенную величину выигрыша независимо от выбора (хода) другого игрока. Осторожную стратегию называют также максиминной, поскольку она рассчитывается посредством нахождения максимального значения из нескольких минимальных значений.

Осторожная стратегия первого игрока определяется следующим образом. В каждой строке матрицы его выигрышей находят минимальный элемент, а затем из таких минимальных элементов выделяют максимальный, или максимин первого игрока. Строка игровой матрицы, на которой расположен максимин первого игрока, соответствует его осторожной стратегии. Осторожная стратегия второго игрока получается аналогично. В каждом столбце матрицы его выигрышей находят минимальный элемент, а затем из таких минимальных элементов определяют максимальный. Столбец игровой матрицы, в котором расположен максимин второго игрока, отвечает его осторожной стратегии. Каждый игрок может иметь несколько осторожных стратегий, но все они характеризуются одним значением максимина (стратегия максимального минимума), или гарантированного выигрыша. Осторожные стратегии существуют в любой матричной игре. Для выявления осторожной стратегии игрока достаточно проанализировать матрицу его выигрышей, а матрица выигрышей другого игрока при этом не используется. Эта особенность является общей для нерационального и осторожного поведения.

Поведение игрока, следующего равновесной стратегии, называют оптимизирующим (минимаксное поведение или стратегия минимального максимума).

Оно отличается от максимизирующего поведения. Во-первых, равновесный выигрыш игрока не является максимальным из всех возможных выигрышей. Он отвечает не глобальному максимуму, а локальному оптимуму Так, глобальный максимум функции, заданной на числовом отрезке, превышает каждый из ее локальных максимумов. Во-вторых, следование равновесной стратегии одним игроком влечет достижение им локального максимума лишь при условии сохранения равновесной стратегии другим игроком. Если второй игрок отклонится от равновесной стратегии, то дальнейшее использование первым игроком равновесной стратегии не даст ему максимизирующего эффекта.

Равновесные стратегии определяют по следующему правилу: клетка игровой матрицы считается равновесной, если соответствующий ей выигрыш первого игрока является максимальным в столбце, а соответствующий ей выигрыш второго игрока — максимальным в строке. Таким образом, в алгоритме поиска равновесных стратегий используются матрицы выигрышей обоих игроков, а не одна из них, как в случаях нерационального и осторожного поведения.

5) Инновационное поведение. Выше было рассмотрено отклоняющееся поведение, главной целью которого служит эмпирическое обоснование и закрепление исходной равновесной стратегии. Однако цель отклонения от равновесной стратегии может быть принципиально иной. Инновационное поведение представляет собой систематическое отклонение от привычной равновесной стратегии с целью поиска другого равновесного состояния, более выгодного для игрока-новатора.

В рамках игровой модели межчеловеческих взаимодействий цель инновационного поведения может быть достигнута, если игровая матрица имеет другую равновесную точку, в которой выигрыш игрока-новатора больше, чем в исходном равновесном состоянии. Если же такой точки нет, то инновационное поведение, скорее всего, будет обречено на неудачу, а игрок-новатор вернется к исходной равновесной стратегии. При этом его потери от инновационного эксперимента будут равны суммарному эффекту отклонения за весь период эксперимента.

В реальной жизни взаимодействующие индивиды нередко договариваются следовать в будущем определенным стратегиям поведения. В этом случае поведение игроков называют солидарным.

Основные причины солидарного поведения:

а) выгодность солидарного поведения для обоих игроков. В рамках игровой модели взаимодействия такая ситуация иллюстрируется игровой матрицей, в одной клетке которой выигрыши обоих игроков максимальны, но при этом она не является равновесной и не отвечает паре осторожных стратегий игроков. Стратегии, отвечающие этой клетке, едва ли будут выбраны игроками, реализующими несолидарные модели поведения. Но если игроки придут к соглашению о выборе соответствующих солидарных стратегий, то впоследствии им будет невыгодно нарушать соглашение, и оно будет выполняться автоматически;

Типы равновесия: равновесие по Нэшу, Штекельбергу, Паретто-оптимальное равновесие, равновесие доминирующих стратегий.

В каждом взаимодействии могут существовать различные виды равновесий: равновесие доминирующих стратегии, равновесие по Нэшу, равновесие по Штакельбергу и равновесие по Парето. Доминирующей стратегией называется такой план действий, который обеспечивает участнику максимальную полезность вне зависимости от действий другого участника. Соответственно, равновесием доминирующих стратегий будет пересечение доминирующих стратегий обоих участников игры. Равновесие по Нэшу — ситуация, в которой стратегия каждого из игроков является лучшим ответом на действия другого игрока. Иными словами, это равновесие обеспечивает игрока максимумом полезности в зависимости от действий другого игрока. Равновесие по Штакельбергу возникает тогда, когда существует временной лаг в принятии решений участниками игры: один из них принимает решения, уже зная, как поступил другой. Таким образом, равновесие по Штакельбергу соответствует максимуму полезности игроков в условиях неодновременное принятия ими решений. В отличие от равновесия доминирующих стратегий и равновесия по Нэшу этот вид равновесия существует всегда. Наконец, равновесие по Парето существует при условии, что нельзя увеличить полезность обоих игроков одновременно. Рассмотрим на одном из примеров технологию поиска равновесий всех четырех видов.

Равновесие по Паретто — ситуация, когда нельзя улучшить положение ни одного из игроков, не ухудшая при этом положения другого и не снижая суммарного выигрыша игроков.

Равновесие по Нэшу. Лучший ответ фирмы А на решение фирмы Б оставить выпуск прежним — не входить, а на решение снизить выпуск — входить. Лучший ответ фирмы Б на решение фирмы А войти на рынок — снизить выпуск, при решении не входить — обе стратегии равнозначны. Поэтому два равновесия по Нэшу (А,, А2) находятся в точках (4, 4) и (0, 10) — А входит, а Б снижает выпуск, или А не входит, а Б не снижает выпуск. Убедиться в этом достаточно легко, так как в этих точках никто из участников не заинтересован в изменении своей стратегии.

Равновесие по Штакельбергу. Предположим, первой принимает решение фирма А. Если она выбирает входить на рынок, то в конечном счете окажется в точке (4, 4): выбор фирмы Б однозначен в этой ситуации, 4 > —2. Если она решает воздержаться от входа на рынок, то итогом будут две точки (0, 10): предпочтения фирмы Б допускают оба варианта. Зная это, фирма А максимизирует свой выигрыш в точках (4, 4) и (0, 10), сравнивая 4 и 0. Предпочтения однозначны, и первое равновесие по Штакельбергу StA будет находиться в точке (4, 4). Аналогичным образом, равновесие по Штакельбергу StB, когда первой принимает решение фирма Б, будет находиться в точке (0, 10).

Читайте также: