Potenzial (Spieltheorie)

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Ein Ordnungspotenzial oder eine Ordnungspotenzialfunktion ist in der Spieltheorie eine spezielle Funktion auf der Menge der Strategiekombinationen eines Spiels. Durch diese Funktion werden die Strategiekombination nach ihrer Auszahlung an die Spieler angeordnet. Eine Strategiekombination besitzt dabei genau dann einen höheren Wert, wenn sie für jeden Spieler zu einer höheren Auszahlung führt. Indem man Ordnungspotenzialfunktion strenger an die Auszahlungsfunktionen bindet, erhält man die Spezialfälle des gewichteten Potenzials und des exakten Potenzials. Letzteres wird auch einfach nur als Potenzial oder Potenzialfunktion bezeichnet.

Die meisten Spiele besitzen allerdings kein Ordnungpotenzial. Von Dov Monderer wurden deshalb 1988 bzw. 1996 die folgenden Klassen von Spielen eingeführt:[1]

  • Spiel mit Ordnungspotenzial
  • Spiel mit gewichtetem Potenzial
  • Spiel mit (exaktem) Potenzial

Eine Potenzialfunktion wurde bei Spielen erstmals 1973 von Robert W. Rosenthal eingesetzt, um zu zeigen, dass Auslastungsspiele ein Nash-Gleichgewicht in reinen Strategien besitzen.[2]

Definition

Bei allen drei Definitionen sei ein Spiel in Normalform. Weiter sei ein beliebiges aber festes Strategieprofil und Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \sigma' := (\sigma^{-i}, \sigma_i')} das Profil, das durch den Wechsel der Strategie eines Spielers Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle i \in N} von Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \sigma_i} zu Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \sigma_i'} entsteht.

Ordnungspotenzial

Eine Ordnungspotenzialfunktion Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle P} ist eine Funktion Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle P: \Sigma \rightarrow \R} , für die gilt, dass

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle u_i(\sigma') - u_i(\sigma) > 0 \quad \Leftrightarrow \quad P(\sigma') - P(\sigma) > 0}

Gewichtetes Potenzial

Eine gewichtete Potenzialfunktion ist eine Funktion Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle P: \Sigma \rightarrow \R} bei der für jeden Spieler Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle i \in N} eine Zahl Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle w_{i}>0} existiert, sodass stets gilt, dass

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle u_i(\sigma') - u_i(\sigma) = w_i \cdot (P(\sigma') - P(\sigma))}

In diesem Fall nennt man Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \Gamma} ein gewichtetes Potenzialspiel. Die Gewichte Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle w_1, w_2, \ldots, w_n} bilden einen Vektor Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle w} . Kennt man diese Zahlen, so nennt man Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle P} ein Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle w} -Potenzial und spricht von einem Spiel mit Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle w} -Potenzial.

Exaktes Potenzial

Eine (exakte) Potenzialfunktion ist eine Funktion Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle P: \Sigma \rightarrow \R} für die gilt, dass

Die exakte Potenzialfunktion ist also ein Spezialfall einer gewichteten Potenzialfunktion, bei der alle Gewichte Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle w_i = 1} sind. Es gilt, dass jedes Auslastungsspiel eine exakte Potentialfunktion hat, umgekehrt ist jedes endliche Spiel, welches eine exakte Potentialfunktion besitzt, isomorph zu einem Auslastungsspiel.[1]

Eigenschaften

Jedes endliche Spiel mit Ordnungspotenzial besitzt ein Nash-Gleichgewicht in reinen Strategien.

Zwei Potenzialfunktionen und Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle P_2} eines Spiels unterscheiden sich nur durch eine Konstante:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle P_1(\sigma) = P_2(\sigma) + c}

Das bedeutet, dass für zwei Strategiekombinationen Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \sigma^*} und Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \sigma^{**}} gilt

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle P_1(\sigma^*) - P_1(\sigma^{**}) = P_2(\sigma^*) - P_2(\sigma^{**})}

Quellen

  1. ↑ a b Dov Monderer, Lloyd S. Shapley: Potential Games. In: Games and Economic Behavior 14, 1996, S. 124–143. doi:10.1006/game.1996.0044.
  2. ↑ Robert W. Rosenthal: A Class of Games Possessing Pure-Strategy Nash Equilibria. In: International Journal of Game Theory. Nr. 2, 1973, S. 65–67. doi:10.1007/BF01737559.
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