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平新乔《微观经济学十八讲》课后习题详解(第10讲 策略性博弈与纳什均衡)

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1.假设厂商A 与厂商B 的平均成本与边际成本都是常数,10A MC =,8B MC =,对厂商产出的需求函数是50020D Q p =-(1)如果厂商进行Bertrand 竞争,在纳什均衡下的市场价格是多少?(2)每个厂商的利润分别为多少?(3)这个均衡是帕累托有效吗?解:(1)如果厂商进行Bertrand 竞争,纳什均衡下的市场价格是10B p ε=-,10A p =,其中ε是一个极小的正数。

理由如下:假设均衡时厂商A 和B 对产品的定价分别为A p 和B p ,那么必有10A p ≥,8B p ≥,即厂商的价格一定要高于产品的平均成本。

其次,达到均衡时,A p 和B p 都不会严格大于10。

否则,价格高的厂商只需要把自己的价格降得比对手略低,它就可以获得整个市场,从而提高自己的利润。

所以均衡价格一定满足10A p ≤,10B p ≤。

但是由于A p 的下限也是10,所以均衡时10A p =。

给定10A p =,厂商B 的最优选择是令10B p ε=-,这里ε是一个介于0到2之间的正数,这时厂商B 可以获得整个市场的消费者。

综上可知,均衡时的价格为10A p =,10B p ε=-。

(2)由于厂商A 的价格严格高于厂商B 的价格,所以厂商A 的销售量为零,从而利润也是零。

下面来确定厂商B 的销售量,此时厂商B 是市场上的垄断者,它的利润最大化问题为:max pq cq ε>- ① 其中10p ε=-,()5002010q ε=-⨯-,把这两个式子代入①式中,得到:()()0max 1085002010εεε>----⎡⎤⎣⎦ 解得0ε=,由于ε必须严格大于零,这就意味着ε可以取一个任意小的正数,所以厂商B 的利润为:()()500201010εε-⨯--⎡⎤⎣⎦。

(3)这个结果不是帕累托有效的。

因为厂商B 的产品的价格高于它的边际成本,所以如果厂商B 和消费者可以为额外1单位的产品协商一个介于8到10ε-之间的价格,那么厂商B 的利润和消费者的剩余就都可以得到提高,同时又不损害厂商A 的剩余(因为A 的利润还是零)。

2.(单项选择)在下面的支付矩阵(表10-1)中,第一个数表示A 的支付水平,第二个数表示B 的支付水平,a 、b 、c 、d 是正的常数。

如果A 选择“下”而B 选择“右”,那么: 表10-1 博弈的支付矩阵(1)1b >且1d <(2)1c <且1b <(3)1b <且c d <(4)b c <且1d <(5)1a <且b d <【答案】(3)【分析】由于(下,右)是均衡策略,所以给定B 选择“右”,“下”是A 的最优选择,这就意味着c d <;同样的,给定A 选择“下”,“右”也是B 的最优选择,这就意味着1b <。

3.史密斯与约翰玩数字匹配游戏。

每一个人选择1、2或者3。

如果数字相同,约翰支付给斯密3美元。

如果数字不同,斯密支付给约翰1美元。

(1)描述这个对策的报酬矩阵,并且证明没有纯策略纳什均衡策略组。

(2)如果每一个局中人以13的概率选择每一个数字,证明这个对策的混合策略确实有一纳什均衡。

这个对策的值是什么?解:(1)根据题意,构造如下的支付矩阵(表10-2)(其中每一栏中前一个数字是史密斯的支付,后一个数字是约翰的支付):表10-2 玩数字匹配游戏的支付矩阵首先由史密斯来选择,假设史密斯选择1,并期望约翰选择1,从而使自己得到3的支付。

但是,如果史密斯选择1,则约翰一定会选择2或者3,从而使自己得到1,而不是-3。

假设约翰选择2,他期望史密斯选择1或者3,以使得自己得到1,而实际上史密斯会选择2,使得约翰得到-3,等等。

不断的循环反复,最终也无法达成一个使得双方都能够接受的方案。

因此,这个对策没有一个纯策略纳什均衡。

(2)假设均衡时,约翰选择1、2、3的概率分别为1x 、2x 和121x x --,那么此时史密斯在选择1、2、3之间是没有区别的,即:()()()121212121212313131x x x x x x x x x x x x ----=-+---=--+--从而解得1212113x x x x ==--= 类似的方法可以解得史密斯在均衡状态下选择1、2、3的概率分别为1/3。

4.假定世界上氪的整个供给由20个人控制,每一个人拥有这种强有力的矿物10000克。

世界对氪的需求是10001000Q p =-其中p 是每克的价格。

(1)如果所有拥有者合谋控制氪的价格,他们设置的价格是多少?他们能够卖出的量是多少?(2)为什么(1)中计算的价格是不稳定的?(3)通过改变要求保持市场价格的产出,在没有厂商能够获利的意义下存在一个稳定的均衡时,氪的价格是多少?解:(1)所有拥有者合谋控制氪的价格,此时总的利润函数为:111000Q Q π⎛⎫=- ⎪⎝⎭利润最大化的一阶条件为:d 110d 500Q Q π=-= 解得总供应量为500Q =(克)。

此时111000.50Q p =-=,每个厂商的供应量为500/2025=(克)。

(2)对第一个厂商而言,给定其他每个厂商的供应量为25克,那么他的利润最大化问题为:111525max 1000q q q - 根据一阶条件解得:1262.5q =可见在其他厂商的供应量为25克的条件下,厂商1增加供应量会提高自己的利润。

类似的结论对市场上的其他厂商也成立,所以合谋是不稳定的。

(3)题目要求完全竞争市场的均衡结果。

令p MC =,得到氪的价格为零。

市场上的总供给量为1000克,每个成员的出售量为50克。

5.在下表所示的策略型博弈(表10-3)中,找出占优均衡。

表10-3 博弈的支付矩阵答:对于行为人2而言,R 优于M ,所以行为人2将会剔除掉M 策略,只在R 、L 这两个策略中进行选择;对于行为人1来说,知道了行为人2会在L 、R 策略中选择,则U 占优于M 和D 策略。

当行为人2知道行为人1选择了U 策略时,他则最终会选择L 策略。

所以,最终的占优均衡为(U ,L )。

6.模型化下述划拳博弈:两个老朋友在一起划拳喝酒,每个人有四个纯策略:杆子、老虎,鸡和虫子。

输赢规则是:杆子降考虎,老虎降鸡,鸡降虫子,虫子降杆子。

两个人同时出令。

如果一个打败另一个,赢者的效用为1,输者的效用为-1;否则,效用均为0。

写出这个博弈的收益矩阵。

这个博弈有纯策略纳什均衡吗?计算出混合策略纳什均衡。

答:(1)该题的支付矩阵(表10-4)为:表10-4 划拳博弈的支付矩阵(2)这是一个零和博弈,没有纯策略纳什均衡。

这是因为:对两个参与者,给定对方策略时,本方的占优策略对应的支付以下划线标注,均衡存在当且仅当在同一栏中出现两个下划线。

由此可知,该博弈没有纯策略纳什均衡。

(3)记游戏者1分别选择各个策略的概率为{}1234,,,p p p p ,游戏者2分别选择各个策略的概率为{}1234,,,q q q q 。

当游戏者2分别以概率{}1234,,,q q q q 选择四个策略时,游戏者1的四个策略的收益应该相等(根据同等支付原则):()()()()2413241311111111q q q q q q q q ⨯+-⨯=-⨯+⨯=-⨯+⨯=⨯+-⨯又因为12341q q q q +++=,可以得到:123414q q q q ====。

同理,当对于游戏者1分别以概率{}1234,,,p p p p 选择四个策略时,游戏者2的四个策略的收益应该相等(根据同等支付原则):()()()()2413241311111111p p p p p p p p ⨯+-⨯=-⨯+⨯=-⨯+⨯=⨯+-⨯又因为12341p p p p +++=,可以得到:123414p p p p ====。

因此混合策略纳什均衡为:(1σ,2σ),其中 111114444σ⎛⎫= ⎪⎝⎭,,,,211114444σ⎛⎫= ⎪⎝⎭,,,7.巧克力市场上有两个厂商,各自都可以选择去市场的高端(高质量),还是去低端(低质量)。

相应的利润由如下收益矩阵(表10-5)给出:表10-5 巧克力商的博弈(1)如果有的话,哪些结果是纳什均衡?(2)如果各企业的经营者都是保守的,并都采用最大最小化策略,结果如何?(3)合作的结果是什么?(4)哪个厂商从合作的结果中得好处最多?哪个厂商要说服另一个厂商需要给另一个厂商多少好处?解:(1)纳什均衡的结果是(高,低)和(低,高),相应的收益分别为(100,800)和(900,600)。

(2)如果1选择低,则有{}min 20,90020-=-;如果1选择高,则有{}min 100,5050=。

因此如果1想要最大化它的最小支付,其最优决策为:{}{}{}{}max min 20,900,min 100,50max 20,5050-=-=所以1会选择高。

类似的分析表明2也会选择高,因此两个人都采用最大最小策略的均衡结果为(高,高),相应的支付为(50,50)。

(3)如果双方进行合作,那么他们的目标就是总利润最大化,这样最终的结果就是(低,高),相应的支付为(900,600)。

(4)厂商1从合作的结果中获得的好处多。

为了使得厂商2不选择另外一个纳什均衡(高,低),厂商1应当给厂商2一笔800600200-=的支付。

8.考虑在c ,f ,g ,三个主要汽车生产商之间的博弈。

每一个厂商可以生产要么大型车,要么小型车,但不可同时生产两种型号的车。

即,对于每一个厂商i ,i c =,f ,g ,他的行动集合为{},AI SM LG =。

用i α代表i 所选择的行动,i I A α,(),,I c f g πααα代表厂商i 的利润。

假设,每个厂商的利润函数定义如下:i πγ≡,如果j LG α=,j c =,f ,g ;γ,如果j SM α=, j c =,f ,g ;α,如果i LG α=,且j SM α=,j i ≠;α,如果i SM α=,且j LG α=,j i ≠;β,如果i j LG αα==,且k SM α=,j k i ≠≠;β,如果i j SM αα==,且k LG α=,j k i ≠≠;(1)当0αβγ>>>时,是否存在纳什均衡?请证明。

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