Чистые и смешанные стратегии и их свойства

Различают стратегии чистые и смешанные. Чистая стратегия первого игрока (чистая стратегия второго игрока) – это возможный ход первого (второго) игрока, выбранный им с вероятностью, равной 1.

Если первый игрок имеет m стратегий, а второй – n стратегий, то для любой пары стратегий первого и второго игроков чистые стратегии можно представить в виде единичных векторов. Например, для пары стратегий , чистые стратегии первого и второго игроков запишутся в виде: , . Для пары стратегий , чистые стратегии можно записать в виде:

,

.

Теорема: В матричной игре нижняя чистая цена игры не превосходит верхней чистой цены игры, т. е. .

Определение: Если для чистых стратегий , игроков A и В соответственно имеет место равенство , то пару чистых стратегий (, ) называют седловой точкой матричной игры, элемент матрицы, стоящий на пересечении i-й строки и j-го столбца – седловым элементом платежной матрицы, а число — чистой ценой игры.

Пример: Найти нижнюю и верхнюю чистые цены, установить наличие седловых точек матричной игры

.

Решение.

Определим нижние и верхние чистые цены игры: , , .

	В1	В2	В3	В4
А1
А2
А3				-4	-4

В данном случае имеем одну седловую точку (А₁; В₂), а седловой элемент равен 5. Этот элемент является наименьшим в 1-й строке и наибольшим во 2-м столбце. Отклонение игрока А от максиминной стратегии А₁ ведет к уменьшению его выигрыша, а отклонение игрока В от минимаксной стратегии В₂ ведет к увеличению его проигрыша. Иными словами, если в матричной игре имеется седловой элемент, то наилучшими для игроков являются их минимаксные стратегии. И эти чистые стратегии, образующие седловую точку и выделяющие в матрице игры седловой элемент a₁₂=5, есть оптимальные чистые стратегии и соответственно игроков А и В.

Если же матричная игра не имеет седловой точки, то решение игры затрудняется. В этих играх . Применение минимаксных стратегий в таких играх приводит к тому, что для каждого из игроков выигрыш не превышает , а проигрыш — не меньше . Для каждого игрока возникает вопрос увеличения выигрыша (уменьшение проигрыша). Решение находят, применяя смешанные стратегии.

Определение: Смешанной стратегией первого (второго) игрока называется вектор , где и (, где и ).

Вектор p(q) означает вероятность применения i-й чистой стратегии первым игроком (j-й чистой стратегии вторым игроком).

Поскольку игроки выбирают свои чистые стратегии случайно и независимо друг от друга, игра имеет случайный характер и случайной становится величина выигрыша (проигрыша). В таком случае средняя величина выигрыша (проигрыша) – математическое ожидание – является функцией от смешанных стратегий р, q:

.

Определение: Функция f(р, q) называется платежной функцией игры с матрицей .

Определение: Стратегии , называются оптимальными, если для произвольных стратегий , выполняется условие

Использование в игре оптимальных смешанных стратегий обеспечивает первому игроку выигрыш, не меньший, чем при использовании им любой другой стратегии р; второму игроку – проигрыш, не больший, чем при использовании им любой другой стратегии q.

Совокупность оптимальных стратегий и цены игры составляет решение игры.