Bölüm 3: Nash Dengesi
Temeller
Oyunla Başlangıç: Mahkûmun İkilemi
Kural: Sam ve John ayrı odalarda sorgulanır; her biri diğerinin seçimini bilmeden Sessiz kalır ya da İhanet eder ve tablodaki kadar hapis yatar. Hücrelerde kazanç = −(hapis yılı): büyük sayı iyidir.
Oyun: Mahkûmun İkilemi oyunu, iki kişi aynı ekranda ya da bilgisayara karşı, çok turlu.
Hücrede (Sam, John) kazanç = −(hapis yılı)
Temeller
Öğrenme Çıktıları
Temeller
John Nash Kimdir?
- Amerikalı matematikçi John Forbes Nash Jr. (1928–2015).
- 1950'de Princeton'da kısa doktora tezi Non-Cooperative Games; aynı yıl PNAS'ta varlık ispatını veren iki sayfalık bir not.
- 1994 Nobel Ekonomi Ödülü (Harsanyi ve Selten ile birlikte).
- 2015 Abel Ödülü: kısmi diferansiyel denklemlere katkıları.
- Hayatı A Beautiful Mind (2001) filmine konu oldu.

John F. Nash Jr.
Temeller
Stratejik Davranış ve Uygulama Alanları
- Oyuncular kendi kazançlarını maksimize etmeye çalışır.
- Herkesin kazancı diğerlerinin seçimlerine de bağlıdır: “Ben ne yapmalıyım?” sorusu “Onlar ne yapacak?” sorusundan ayrılamaz.
Temeller
Kimsenin Pişman Olmadığı Durum
- Yemekhanede iki kasa var; herkes daha kısa beklemek istiyor ve kuyruk değiştirmek serbest.
- 7 – 3: uzun kuyruğun sonundaki öğrenci geçerse beklemesi kısalır → bu durum kalıcı değil.
- 5 – 5: kim geçerse geçsin daha geriye düşer → kimse yerini değiştirmez.
- Pişmanlık testi: “Diğerlerinin ne yaptığını görseydim, kendi seçimimi değiştirir miydim?” Herkesin cevabı hayır ise durum bir Nash dengesidir.
Temeller
Nash Dengesi: Biçimsel Tanım
Normal form oyun G = (N, (Si), (ui)):
- N = {1, …, n} oyuncular; Si oyuncu i'nin strateji kümesi.
- Strateji profili s = (s1, …, sn); s−i: i dışındakilerin stratejileri.
- ui(s): i'nin kazancı (ui: kazanç fonksiyonu).
ui(si*, s−i*) ≥ ui(si, s−i*)
Temeller
Sık Yapılan Hatalar: Nash Dengesi Tanımı
En İyi Tepki
En İyi Tepki (Best Response)
- Oyuncu i'nin, diğerlerinin s−i seçimine en iyi tepkisi: kazancını en yüksek yapan stratejiler kümesi
BRi(s−i) = argmaxsi ∈ Si ui(si, s−i) - Eşdeğer tanım: s* Nash dengesidir ⇔ her i için si* ∈ BRi(s−i*). Denge = karşılıklı en iyi tepki.
m × n matriste maliyet O(mn): her hücre bir sütun maksimumu ve bir satır maksimumuyla karşılaştırılır.
En İyi Tepki
En İyi Tepkileri İşaretleyerek Dengeyi Bulmak
Kazançlar hapis yılının eksi işaretlisidir (−1 = 1 yıl). Her oyuncu kendi sayısını büyütmek ister.
John'un Sessiz kaldığını varsayalım: Sam bu sütunda yalnızca ilk sayılara bakar. 0 > −1, en iyi tepki İhanet.
John İhanet ederse: −2 > −3, Sam için en iyi tepki yine İhanet.
İki sütunda da işaret aynı satırda: John ne yaparsa yapsın İhanet daha iyi. Bu bir baskın stratejidir.
Şimdi John: Sam Sessiz kalırsa John ikinci sayılara bakar: 0 > −1, en iyi tepki İhanet.
Sam İhanet ederse: −2 > −3, John için de İhanet. Oyun simetrik olduğu için sonuç şaşırtıcı değil.
İki işaretin buluştuğu tek hücre d = (İhanet, İhanet): kimse tek başına sapmak istemez. Nash dengesi (−2, −2).
Oysa a = (Sessiz, Sessiz) ikisine de yalnızca 1'er yıl verirdi. Denge Pareto optimal değil: ikilemin özü budur.
En İyi Tepki
Basit Örnek: En İyi Tepkileri İşaretle
Hücrede (u1, u2): önce satır, sonra sütun oyuncusunun kazancı. Henüz işaret yok.
Sütun oyuncusu X oynarsa satır oyuncusu u1 değerlerini karşılaştırır: A:4, B:2, C:1 → en iyisi A (4).
Sütun oyuncusu Y oynarsa satır oyuncusu u1 değerlerini karşılaştırır: A:0, B:3, C:2 → en iyisi B (3).
Sütun oyuncusu Z oynarsa satır oyuncusu u1 değerlerini karşılaştırır: A:1, B:0, C:3 → en iyisi C (3).
Satır oyuncusu A oynarsa sütun oyuncusu u2 değerlerini karşılaştırır: X:3, Y:2, Z:1 → en iyisi X (3).
Satır oyuncusu B oynarsa sütun oyuncusu u2 değerlerini karşılaştırır: X:1, Y:3, Z:2 → en iyisi Y (3).
Satır oyuncusu C oynarsa sütun oyuncusu u2 değerlerini karşılaştırır: X:4, Y:0, Z:2 → en iyisi X (4).
İki kazancı da işaretli hücreler: (A, X) = (4, 3) ve (B, Y) = (3, 3) → iki saf Nash dengesi. (C, Z) gibi hücrelerde en az bir oyuncu sapmak ister.
Sapma testi (A, X): satır oyuncusu B veya C'ye geçerse 2 ya da 1 alır (< 4); sütun oyuncusu Y veya Z'ye geçerse 2 ya da 1 alır (< 3). Kimse kazanamaz ✓
En İyi Tepki
Adım Adım: Altını Çizme Yöntemi (Eşitlikli Örnek)
Ayşe ve Bora ortak proje için dil seçiyor; hücrede (Ayşe, Bora). Kural: Ayşe için her sütunda ilk sayıların, Bora için her satırda ikinci sayıların en büyüğünün altı çizilir.
Bora Python seçerse Ayşe yalnız ilk sayılara bakar: 4, 0, 1 → en büyük 4 (Python) çizilir.
Bora Java seçerse: 1, 2, 0 → en büyük 2 (Java).
Bora C seçerse: 1, 1, 1 → üçü eşit, üçünün de altı çizilir. Eşitlikte hepsi en iyi tepkidir; yalnız birini işaretlemek sık yapılan hatadır.
Şimdi Bora: Ayşe Python seçerse Bora ikinci sayılara bakar: 2, 1, 0 → 2 (Python).
Ayşe Java seçerse: 1, 4, 2 → 4 (Java).
Ayşe C seçerse: 0, 2, 1 → 2 (Java).
İki sayının da altı çizili olduğu hücreler: (Python, Python) = (4, 2) ve (Java, Java) = (2, 4). (C, C)'de yalnız ilk sayı çizili: Bora Java'ya geçip 1 yerine 2 alır.
Kesin eleme burada yetmez: Java, C sütununu siler; sonra Python, C satırını siler. Kalan 2×2'de baskılanan yok, iki denge kalır. Altını çizme ikisini de doğrudan buldu.
En İyi Tepki
Sık Yapılan Hatalar: En İyi Tepki İşaretleme
En İyi Tepki
Üç Oyuncu: Grup Ödevi Oyunu
Üç öğrenci aynı anda Katıl ya da Katılma der. En az iki kişi katılırsa ödev başarılı olur ve herkes 3 puan alır; katılmanın maliyeti 1. Tablo katılan sayısına (k) göre.
| Katılan sayısı | Kazançlar | Tek taraflı sapma | Denge mi? |
|---|---|---|---|
| k = 3 (herkes) | 3 − 1 = 2'şer | Biri bırakırsa ödev yine başarılı: 3 > 2 | Hayır |
| k = 2 | katılanlar 2, katılmayan 3 | Katılan bırakırsa ödev batar: 0 < 2. Katılmayan katılırsa 2 < 3 | Evet (3 profil) |
| k = 1 | katılan −1, ötekiler 0 | Katılan bırakırsa 0 > −1 | Hayır |
| k = 0 (kimse) | 0'ar | Tek başına katılan −1 alır: −1 < 0 | Evet |
En İyi Tepki
Kod İzleme: Saf Nash Dengelerini Bul
U1: satır oyuncusunun, U2: sütun oyuncusunun kazanç matrisi. m = n = 3, denge = [].
Hücre (A, X): U1 = 4 bu sütunun en büyüğü, U2 = 3 bu satırın en büyüğü → koşul doğru.
(0, 0) listeye eklenir: denge = [(0, 0)].
Hücre (A, Y): U1 = 0 < 3 ve U2 = 2 < 3 → koşul yanlış, denge değil.
Hücre (A, Z): U1 = 1 < 3 ve U2 = 1 < 3 → koşul yanlış, denge değil.
Hücre (B, X): U1 = 2 < 4 ve U2 = 1 < 3 → koşul yanlış, denge değil.
Hücre (B, Y): U1 = 3 bu sütunun en büyüğü, U2 = 3 bu satırın en büyüğü → koşul doğru.
(1, 1) listeye eklenir: denge = [(0, 0), (1, 1)].
Hücre (B, Z): U1 = 0 < 3 ve U2 = 2 < 3 → koşul yanlış, denge değil.
Hücre (C, X): U1 = 1 < 4 → koşul yanlış, denge değil.
Hücre (C, Y): U1 = 2 < 3 ve U2 = 0 < 4 → koşul yanlış, denge değil.
Hücre (C, Z): U2 = 2 < 4 → koşul yanlış, denge değil.
Tüm 9 hücre tarandı: return [(0, 0), (1, 1)] → (A, X) ve (B, Y). Toplam iş O(mn·(m+n)); maksimumlar önceden hesaplanırsa O(mn).
def saf_nash(U1, U2): m, n, denge = len(U1), len(U1[0]), [] for i in range(m): for j in range(n): br1 = max(U1[k][j] for k in range(m)) br2 = max(U2[i][l] for l in range(n)) if U1[i][j] == br1 and U2[i][j] == br2: denge.append((i, j)) return denge
En İyi Tepki
Sürekli Stratejiler: Cournot Duopolü
- İki firma aynı anda üretim miktarı y₁, y₂ ≥ 0 seçer (strateji kümesi sonsuz). Fiyat P = 12 − (y₁ + y₂), maliyet 0.
- Kâr u₁ = y₁ (12 − y₁ − y₂). Türev: 12 − 2y₁ − y₂ = 0 ⇒ BR₁(y₂) = max{0, (12 − y₂)/2} (miktar negatif olamaz; y₂ ≥ 12 ise en iyisi üretmemek).
- Nash dengesi = en iyi tepki doğrularının kesişimi: y₁ = y₂ = 4, fiyat 4, kâr 16'şar.
- Kartel (3'er üretim) ikisine de 18 verir ama dengede değildir: BR₁(3) = 4,5 ve sapan firma 20,25 alır.
En İyi Tepki
Rakip Ne Kadar Üretirse Ben Ne Kadar Üretmeliyim?
Rakip daha çok ürettikçe benim en iyi miktarım azalır; y₂ ≥ 12 iken üretmemek en iyisidir. İki firmanın birbirine en iyi tepki verdiği tek nokta y₁ = y₂ = 4'tür.
En İyi Tepki
Bertrand: Miktar Yerine Fiyatla Rekabet
- İki firma aynı malı satar; birim maliyet c = 2 TL, pazar 100 birim. Firmalar aynı anda fiyat seçer: ucuz olan pazarın hepsini alır, eşit fiyatta pazar yarı yarıya bölünür.
- (5, 5): her biri (5 − 2) · 50 = 150 kazanır. Biri 4,99'a inerse ≈ 2,99 · 100 ≈ 299: sapma kârlı. c'nin üstündeki her ortak fiyatta aynı şey olur.
- c'nin altına inmek zarar ettirir. Tek Nash dengesi p₁ = p₂ = c = 2, kâr 0.
| Rekabet aracı | Denge | Firma kârı |
|---|---|---|
| Cournot (miktar), P = 12 − Y, maliyet 0 | y = 4'er, fiyat 4 | 16'şar |
| Bertrand (fiyat), maliyet c | p = c | 0 |
Baskın Strateji Eleme
Baskın ve Baskılanan Strateji
- Baskın strateji: diğer tüm stratejilerini baskılayan strateji (Mahkûmun İkilemi'nde İhanet). Sahibi rakibini tahmin etmek zorunda değildir; herkesin baskın stratejisi varsa bu profil bir Nash dengesidir (baskın strateji dengesi). Her oyunda bulunmaz (TKM).
- Yinelemeli eleme (IESDS): kesin baskılanan stratejileri sil, küçülen oyunda tekrarla. Herkes rasyonel ve bunu herkes biliyor (ortak bilgi) varsayımı.
- Kesin baskılamada sıra önemsizdir; hiçbir Nash dengesi silinmez. Tek hücre kalırsa o hücre oyunun tek Nash dengesidir.
- Test her karşı seçim için ayrı yapılır; “ortalamada daha iyi” yetmez. 2/3 ortalaması oyununda 60'ın üstündeki sayılar 60'tan hiçbir zaman iyi değildir ama bazen eşit kalır; oradaki eleme bu yüzden zayıf baskılamadır.
Baskın Strateji Eleme
Oyuna Dönüş: Mahkûmun İkilemi
Kazanç = −yıl: her oyuncunun en iyi tepkisi işaretli
- Sessiz mi, ihanet mi? Kuramın cevabı: İhanet baskın strateji: John sessizse 0 > −1, ihanet ederse −2 > −3. Tek Nash dengesi (İhanet, İhanet): (−2, −2), yani 2'şer yıl.
- Gerçekte: tek seferlik oyunda insanlar kuramdan çok daha sık işbirliği yapar: 1958–1992 deneylerini birleştiren meta-analize göre katılımcıların kabaca yarısı işbirliği yapar ve iletişim bu oranı belirgin biçimde artırır (Sally, 1995). Güven, adalet ve karşılıklılık da seçimi etkiler.
| John Tit-for-Tat oynarken Sam'in 10 turluk planı | Sam'in toplam yılı |
|---|---|
| Hep Sessiz | 10 × 1 = 10 |
| Hep İhanet | 0 + 9 × 2 = 18 |
| 9 tur Sessiz, son tur İhanet | 9 × 1 + 0 = 9 (en az) |
Tekrarlanan oyunda ihanet sonraki turlarda cezalandırılır; yalnız son turda ceza kalmaz. Bu “son tur etkisi” geriye doğru çıkarımın konusudur.
Baskın Strateji Eleme
Yinelemeli Eleme: 3×3 Örnek
Başlangıç: hiçbir satır diğerini kesin baskılamıyor (ör. A ile B: 3 = 3). Önce sütun oyuncusuna bakalım.
Kalan satırlarda Z, X'i kesin baskılar (u2: 4 > 2, 3 > 2, 6 > 1) → X elenir.
Kalan sütunlarda C, B'yi kesin baskılar (u1: 2 > 0, 6 > 5) → B elenir.
Kalan satırlarda Z, Y'yi kesin baskılar (u2: 4 > 3, 6 > 0) → Y elenir.
Kalan sütunlarda C, A'yı kesin baskılar (u1: 6 > 1) → A elenir.
Tek hücre kaldı: (C, Z) = (6, 6). Bu, oyunun tek Nash dengesidir (en iyi tepki işaretlemesi de aynı sonucu verir).
Baskın Strateji Eleme
Adım Adım: Bir Eleme Ötekinin Yolunu Açar
Hiçbir oyuncunun baskın stratejisi yok; başta tek bir kesin baskılama var. Satırlar yalnız ilk sayılarla, sütunlar yalnız ikinci sayılarla karşılaştırılır.
Orta, Alt'ı her sütunda yener: 3 > 2, 6 > 0, 2 > 1 → Alt silinir.
Kalan satırlarda Sol, Sağ'ı yener: 5 > 2 (Üst), 5 > 2 (Orta) → Sağ silinir. Alt dururken olmazdı: orada Sağ 5 > Sol 2.
Kalan sütunlarda Orta, Üst'ü yener: 3 > 1, 6 > 5 → Üst silinir. Sağ dururken Üst orada 6 > 2 ile kurtuluyordu.
Yalnız Orta satırı kaldı: Sol 5, Merkez 0 → Merkez silinir.
Kalan (Orta, Sol) = (3, 5) tek Nash dengesidir. (Üst, Merkez) = (5, 6) ikisine de daha iyi ama dengede değil: satır oyuncusu Orta'ya geçip 6 alır.
Baskın Strateji Eleme
Kod İzleme: Yinelemeli Baskın Strateji Eleme
Kalan satır ve sütun listeleri: R = [0, 1, 2] (A, B, C), S = [0, 1, 2] (X, Y, Z).
Hiçbir satır baskılanmıyor (x = []). Sütun X, Z tarafından baskılanıyor → y = [0].
S.remove(0): X sütunu silinir; sıradaki turda satırlar yeniden denetlenir.
Satır B, C tarafından baskılanıyor → x = [1]. Sütunlara da bakılır: y = [].
R.remove(1): B satırı silinir, döngü küçülen oyunla yeniden başlar.
Hiçbir satır baskılanmıyor (x = []). Sütun Y, Z tarafından baskılanıyor → y = [1].
S.remove(1): Y sütunu silinir; sıradaki turda satırlar yeniden denetlenir.
Satır A, C tarafından baskılanıyor → x = [0]. Sütunlara da bakılır: y = [].
R.remove(0): A satırı silinir, döngü küçülen oyunla yeniden başlar.
Ne satır ne sütun baskılanıyor: x = y = [].
return [2], [2] → yalnızca (C, Z) kaldı. 4 elemede sırayla X, B, Y, A silindi.
def ele(U1, U2): R, S = [0, 1, 2], [0, 1, 2] # kalanlar while True: x = [r for r in R for k in R if all(U1[k][c] > U1[r][c] for c in S)] y = [c for c in S for d in S if all(U2[r][d] > U2[r][c] for r in R)] if x: R.remove(x[0]) # satır elenir elif y: S.remove(y[0]) # sütun elenir else: return R, S
Baskın Strateji Eleme
Karışık Stratejiyle Baskılama
| u1 | Sol | Sağ |
|---|---|---|
| Üst | 4 | 0 |
| Orta | 1 | 1 |
| Alt | 0 | 4 |
- Orta'yı hiçbir saf satır baskılamaz: Sağ'da Üst'ten (1 > 0), Sol'da Alt'tan (1 > 0) iyidir.
- Üst ile Alt'ı ½–½ karıştıran satır oyuncusu her sütunda 2 alır: 2 > 1 ve 2 > 1 → Orta, karışık stratejiyle kesin baskılanır ve silinebilir.
- Grafikte: Orta'nın doğrusu (1) her q için Üst ile Alt'ın üst zarfının (en az 2) altında: Orta hiçbir inanca karşı en iyi tepki değildir.
Baskın Strateji Eleme
Zayıf Baskılamanın Tuzağı
- Satır için Alt, Üst'ü zayıf baskılar (1 = 1, 1 > 0). Sütun oyuncusu her durumda kayıtsızdır.
- Saf Nash dengeleri: (Üst, Sol), (Alt, Sol), (Alt, Sağ) — üç tane.
- Üst silinirse (Üst, Sol) dengesi kaybolur; eleme sırası farklı sonuçlar bırakabilir.
- Ders: kesin baskılama güvenli; zayıf baskılama denge kaybettirebilir.
Baskın Strateji Eleme
Sık Yapılan Hatalar: Baskın Strateji Eleme
Karışık Strateji
Karışık Strateji ve Kayıtsızlık İlkesi
- Karışık strateji: oyuncunun her saf stratejisine verdiği olasılıklar (ör. Taş 1/3, Kağıt 1/3, Makas 1/3). Kazanç, beklenen kazançtır. 2×2 oyunlarda p = σ1(ilk satır), q = σ2(ilk sütun).
- Saf dengesi olmayan oyunlarda (Yazı-Tura, TKM, penaltı, denetim, blöf) oyuncular tahmin edilemez olmak ister. TKM dengesi (1/3, 1/3, 1/3): her eylem 0 getirir. TKM'de 1/3–1/3–1/3 dışındaki her karışımı rakip sömürebilir.
- Destek (support): pozitif olasılık verilen saf stratejiler.
Karışık Strateji
Karışık Denge Hesabı: Denetim Oyunu
Oklar: her hücreden bir oyuncu kârlı sapıyor → en iyi tepkiler döngü oluşturur, saf Nash dengesi yok.
- İşçi p olasılıkla Çalış, müdür q olasılıkla Denetle oynar.
- İşçi p olasılıkla Çalış, müdür q olasılıkla Denetle oynar.
- İşçi: E[Çalış] = 2q + 2(1−q) = 2; E[Kaytar] = 0·q + 4(1−q) = 4 − 4q
- İşçi p olasılıkla Çalış, müdür q olasılıkla Denetle oynar.
- İşçi: E[Çalış] = 2q + 2(1−q) = 2; E[Kaytar] = 0·q + 4(1−q) = 4 − 4q
- İşçi kayıtsız: 2 = 4 − 4q ⇒ q* = 1/2
- İşçi p olasılıkla Çalış, müdür q olasılıkla Denetle oynar.
- İşçi: E[Çalış] = 2q + 2(1−q) = 2; E[Kaytar] = 0·q + 4(1−q) = 4 − 4q
- İşçi kayıtsız: 2 = 4 − 4q ⇒ q* = 1/2
- Müdür: E[Denetle] = 1·p − 1·(1−p) = 2p − 1; E[Denetleme] = 2p − 4(1−p) = 6p − 4
- İşçi p olasılıkla Çalış, müdür q olasılıkla Denetle oynar.
- İşçi: E[Çalış] = 2q + 2(1−q) = 2; E[Kaytar] = 0·q + 4(1−q) = 4 − 4q
- İşçi kayıtsız: 2 = 4 − 4q ⇒ q* = 1/2
- Müdür: E[Denetle] = 1·p − 1·(1−p) = 2p − 1; E[Denetleme] = 2p − 4(1−p) = 6p − 4
- Müdür kayıtsız: 2p − 1 = 6p − 4 ⇒ p* = 3/4
- İşçi p olasılıkla Çalış, müdür q olasılıkla Denetle oynar.
- İşçi: E[Çalış] = 2q + 2(1−q) = 2; E[Kaytar] = 0·q + 4(1−q) = 4 − 4q
- İşçi kayıtsız: 2 = 4 − 4q ⇒ q* = 1/2
- Müdür: E[Denetle] = 1·p − 1·(1−p) = 2p − 1; E[Denetleme] = 2p − 4(1−p) = 6p − 4
- Müdür kayıtsız: 2p − 1 = 6p − 4 ⇒ p* = 3/4
- Denge: (p*, q*) = (3/4, 1/2). Beklenen kazanç: işçi 2, müdür 1/2.
- İşçi p olasılıkla Çalış, müdür q olasılıkla Denetle oynar.
- İşçi: E[Çalış] = 2q + 2(1−q) = 2; E[Kaytar] = 0·q + 4(1−q) = 4 − 4q
- İşçi kayıtsız: 2 = 4 − 4q ⇒ q* = 1/2
- Müdür: E[Denetle] = 1·p − 1·(1−p) = 2p − 1; E[Denetleme] = 2p − 4(1−p) = 6p − 4
- Müdür kayıtsız: 2p − 1 = 6p − 4 ⇒ p* = 3/4
- Denge: (p*, q*) = (3/4, 1/2). Beklenen kazanç: işçi 2, müdür 1/2.
- Ceza sertleşirse (yakalanan kaytarıcı −2): q* = 1/3 olur, p* = ¾ değişmez!
Karışık Strateji
Ceza Değişince Kimin Olasılığı Değişir?
İşçinin kendi kazancı c değişse de işçinin karışımı p* = 3/4 olarak kalır; değişen, müdürün denetleme olasılığı q*'dır. Her oyuncunun denge olasılığını rakibinin kazançları belirler.
Karışık Strateji
Adım Adım: Kayıtsızlık Yöntemiyle Karışık Denge
Ayşe saklanır (satır), Bora arar (sütun); hücrede keyif puanı (Ayşe, Bora). Bora bahçede bulursa 3, evde bulursa 1 alır; Ayşe bahçede bulunmazsa 2, evde bulunmazsa 1.
Altını çizince hiçbir hücrede iki çizgi yok: en iyi tepkiler bir döngü kurar (oklar). Saf Nash dengesi yok → karışık denge aranır.
Değişkenler: Ayşe Bahçe'yi p, Bora Bahçe'yi q olasılıkla seçer. Ayşe karıştırıyorsa iki seçeneği ona eşit kazanç vermeli; bu eşitlik q'yu verir.
Ayşe Bahçe'de: Bora q ile bahçeye bakar (0), 1 − q ile eve bakar (2). Beklenen kazanç 2 − 2q.
Ayşe Ev'de: Bora bahçeye bakarsa (q) 1, eve bakarsa 0. Beklenen kazanç q.
Eşitle ve çöz: 2 − 2q = q ⇒ q* = 2/3. Bora bahçeye 2/3 olasılıkla bakmalı ki Ayşe kayıtsız kalsın.
Aynısı Bora için: Bora'nın iki seçeneği, Ayşe'nin p'sine göre: E[Bahçe] = 3p, E[Ev] = 1 − p.
3p = 1 − p ⇒ p* = 1/4. Dikkat: p*, Ayşe'nin değil Bora'nın sayılarından çıktı.
Kontrol: 0 < 1/4 < 1 ve 0 < 2/3 < 1 ✓. Kazançlar: Ayşe 2 − 2·(2/3) = 2/3, Bora 3·(1/4) = 3/4. Bahçeyi seven Ayşe orada yalnız %25 saklanır.
Karışık Strateji
Kod İzleme: karisik_2x2(A, B)
Cinsiyetler Savaşı: A satır, B sütun oyuncusunun kazançları (0 = Opera, 1 = Futbol).
Satır oyuncusunun kazanç farklarından payda: da = 3 − 0 − 0 + 2 = 5.
da ≠ 0, denetim geçilir. u₁(Opera, q) = 3q, u₁(Futbol, q) = 2(1 − q) eşitlenir ⇒ q = (2 − 0)/5 = 2/5: sütun oyuncusu Opera'yı 2/5 olasılıkla oynar.
Şimdi sütun oyuncusunun kazançları: db = 2 − 0 − 0 + 3 = 5.
db ≠ 0. u₂(p, Opera) = 2p, u₂(p, Futbol) = 3(1 − p) eşitlenir ⇒ p = 3/5: satır oyuncusu Opera'yı 3/5 olasılıkla oynar.
0 < p, q < 1 doğru: iki olasılık da gerçek bir karışım ⇒ iç karışık denge var, return None atlanır.
Beklenen kazanç u₁ = 3·(2/5) + 0·(3/5) = 6/5; u₂ = 2·(3/5) = 6/5. İki saf dengenin (2 ya da 3) ikisinden de kötü.
Sonuç (3/5, 2/5, 6/5). Bedava Para'da q = 0 ⇒ None. Mahkûmun İkilemi'nde da = 0 ⇒ ilk denetim None döndürür.
from fractions import Fraction as F def karisik_2x2(A, B): da = A[0][0] - A[0][1] - A[1][0] + A[1][1] if da == 0: return None # denklem yok q = F(A[1][1] - A[0][1], da) # satır kayıtsız db = B[0][0] - B[0][1] - B[1][0] + B[1][1] if db == 0: return None p = F(B[1][1] - B[1][0], db) # sütun kayıtsız if not (0 < p < 1 and 0 < q < 1): return None # iç denge yok u1 = A[0][0] * q + A[0][1] * (1 - q) return p, q, u1
Karışık Strateji
Altı Klasik Oyunun Karışık Dengeleri
| Oyun | Saf NE | Karışık NE (p*, q*) | (u₁, u₂) | Karışık dengede ne olur? |
|---|---|---|---|---|
| Yazı-Tura Eşleştirme | 0 | 1/2, 1/2 | (0, 0) | Dört sonuç %25'er; tek denge budur, kimse sömürülemez |
| Tavuk (kavşak) | 2 | 9/10, 9/10 | (−1/10, −1/10) | Çarpışma (1/10)² = %1; çarpışma −k olsaydı kırma (k − 1)/k |
| Cinsiyetler Savaşı | 2 | 3/5, 2/5 | (6/5, 6/5) | Buluşamama 0,36 + 0,16 = %52 |
| Geyik Avı (geyik 4, tavşan 3) | 2 | 3/4, 3/4 | (3, 3) | Ayrı düşme 3/8 = %37,5; birlikte geyik 9/16 ≈ %56 |
| Saf Koordinasyon | 2 | 1/3, 1/3 | (10/3, 10/3) | Farklı karar 4/9 ≈ %44; parti ne kadar cazipse o kadar az seçilir |
| Bedava Para | 2 | yok (yalnız uç: 0, 0) | — | q > 0 ise Yazı kesin daha iyi; kayıtsızlık yalnız q = 0'da |
Karışık Strateji
Sık Yapılan Hatalar: Karışık Denge
Varlık ve Denge Seçimi
Nash'in Varlık Teoremi (1950)
- İspat fikri: “herkes herkese en iyi tepki veriyor” koşulunu sağlayan bir karışık profil her zaman vardır; bunu sabit nokta teoremleri (Kakutani, Brouwer) garanti eder. Bu profil Nash dengesidir.
- Garanti karışık stratejiler içindir; saf denge olmayabilir (Yazı-Tura).
- Sonsuz strateji kümelerinde denge olmayabilir (ör. “en büyük sayıyı söyleyen kazanır”).
Denetim oyunu: iki en iyi tepki eğrisinin kesişimi = denge
Varlık ve Denge Seçimi
Adım Adım: Kanal Paylaşımında Üç Denge
İki cihaz aynı kanala paket göndermek ister. İkisi gönderirse çarpışır (−2'şer); biri gönderirse o 3, bekleyen 1 alır; ikisi de beklerse kanal boşa gider (0). Tavuk oyunu yapısı.
Cihaz 1 (ilk sayılar): karşısı Gönder derse −2 < 1 → Bekle; karşısı Bekle derse 3 > 0 → Gönder. Karşısının tersini yapmak ister.
Cihaz 2 için aynısı (ikinci sayılar). İki çizgili hücreler: (Gönder, Bekle) = (3, 1) ve (Bekle, Gönder) = (1, 3): iki saf denge.
Üçüncü denge karışık: q = P(Cihaz 2 Gönder). Cihaz 1'in Gönder'den beklentisi −2q + 3(1 − q) = 3 − 5q.
Bekle'den beklentisi: karşısı gönderirse 1, beklerse 0 → q.
Kayıtsızlık: 3 − 5q = q ⇒ q* = 1/2. Oyun simetrik olduğu için Cihaz 2'nin kayıtsızlığı da p* = 1/2 verir.
En iyi tepki eğrileri: BR₁ (düz) ve BR₂ (kesikli) üç noktada kesişir: iki köşe saf dengeler, orta nokta karışık denge.
Karışık denge adil ama verimsiz: zamanın ¼'ünde çarpışma, ¼'ünde boş kanal; her cihaz ortalama ½ alır. Ağ protokollerindeki rastgele bekleme (backoff) bu rastgeleleştirmenin uygulamadaki karşılığıdır.
Varlık ve Denge Seçimi
Kaç Denge Olur? Tek Sayı Kuralı
| Oyun | Saf denge | Karışık denge | Toplam |
|---|---|---|---|
| Mahkûmun İkilemi | 1 | 0 | 1 |
| Saklambaç, Denetim, Yazı-Tura | 0 | 1 | 1 |
| Kanal paylaşımı, Tavuk, Cinsiyetler Savaşı, Geyik Avı, Saf Koordinasyon | 2 | 1 | 3 |
| Dil seçimi (3×3) | 2 | 1 (Ayşe Python'u 3/4, Bora Python'u 1/5 olasılıkla seçer) | 3 |
| Zayıf Baskılamanın Tuzağı (eşitlikli) | 3 | sonsuz | — |
| Bedava Para (eşitlikli) | 2 | 0 | 2 (çift) |
Varlık ve Denge Seçimi
Çoklu Denge: Geyik Avı
Geyik Avı: geyik ancak birlikte avlanır (4'er); tavşan, ortak ne yaparsa yapsın tek başına 3 garanti eder.
En iyi tepkiler iki hücrede çakışır: (Geyik, Geyik) ve (Tavşan, Tavşan). Hangisi oynanacak?
Üçüncü denge karışık: karşı taraf Geyik'i q ile seçiyorsa 4q = 3 ⇒ q = ¾. Geyik ancak ortağın ≥ %75 olasılıkla geleceğine inanılırsa en iyi tepkidir.
Pareto baskınlık: (Geyik, Geyik) iki avcıya da daha çok verir (4 > 3) → verimlilik ölçütü onu seçer.
Risk baskınlık (Harsanyi–Selten): sapma kayıpları çarpımı (G,G): (4−3)·(4−3) = 1; (T,T): (3−0)·(3−0) = 9 → (Tavşan, Tavşan) daha “güvenli”.
Oyuncu adları: satırda Avcı 1, sütunda Avcı 2; hücrede (Avcı 1, Avcı 2).
Varlık ve Denge Seçimi
Denge Seçimi: Hangisi Oynanır?
Varlık ve Denge Seçimi
Varsayımı Değiştir: Ya Bir Oyuncu Hata Yaparsa?
| Sessiz | İhanet | |
|---|---|---|
| Sessiz | (−1, −1) | (−3, 0) |
| İhanet | (0, −3) | (−2, −2) |
| Geyik | Tavşan | |
|---|---|---|
| Geyik | (4, 4) | (0, 3) |
| Tavşan | (3, 0) | (3, 3) |
Sessiz: −1·p − 3·(1 − p) = 2p − 3
İhanet: 0·p − 2·(1 − p) = 2p − 2
İhanet her p için 1 yıl daha iyi.
Geyik: 4·(1 − q) · Tavşan: her durumda 3
Geyik ancak 4(1 − q) ≥ 3, yani q ≤ 1/4 iken en iyi tepki. q daha büyükse güvenli seçim risk baskın Tavşan'dır.
| Sessiz | İhanet | |
|---|---|---|
| Sessiz | (−1, −1) | (−3, 0) |
| İhanet | (0, −3) | (−2, −2) |
| Geyik | Tavşan | |
|---|---|---|
| Geyik | (4, 4) | (0, 3) |
| Tavşan | (3, 0) | (3, 3) |
Sessiz: −1·p − 3·(1 − p) = 2p − 3
İhanet: 0·p − 2·(1 − p) = 2p − 2
İhanet her p için 1 yıl daha iyi.
Geyik: 4·(1 − q) · Tavşan: her durumda 3
Geyik ancak 4(1 − q) ≥ 3, yani q ≤ 1/4 iken en iyi tepki. q daha büyükse güvenli seçim risk baskın Tavşan'dır.
| Sessiz | İhanet | |
|---|---|---|
| Sessiz | (−1, −1) | (−3, 0) |
| İhanet | (0, −3) | (−2, −2) |
| Geyik | Tavşan | |
|---|---|---|
| Geyik | (4, 4) | (0, 3) |
| Tavşan | (3, 0) | (3, 3) |
Sessiz: −1·p − 3·(1 − p) = 2p − 3
İhanet: 0·p − 2·(1 − p) = 2p − 2
İhanet her p için 1 yıl daha iyi.
Geyik: 4·(1 − q) · Tavşan: her durumda 3
Geyik ancak 4(1 − q) ≥ 3, yani q ≤ 1/4 iken en iyi tepki. q daha büyükse güvenli seçim risk baskın Tavşan'dır.
Varlık ve Denge Seçimi
Korelasyonlu Denge (Aumann, 1974): Kavşakta Trafik Işığı
Işıksız kavşağa iki sürücü aynı anda gelir: yol verir (Kır) ya da geçer (Düz git). Bu bir Tavuk oyunudur: iki saf denge birer sürücüyü kayırır; koordinasyon yoksa simetrik karışık dengede her sürücü 9/10 olasılıkla kırar, %1 çarpışma olur ve beklenen kazanç −1/10'dur.
Bir aracı (trafik ışığı) ortak olasılık dağılımı μ'den bir hücre çeker ve her sürücüye yalnız kendi önerisini fısıldar.
Öneri “Kır” ise Bayes kuralıyla rakip ½–½ Kır/Düz; uymak (−½) sapmaktan (−4,5) iyidir.
Öneri “Düz git” ise rakibe kesin “Kır” denmiştir; uymak (1) sapmaktan (0) iyidir. Hiçbir öneriden sapmak kârlı değil ⇒ korelasyonlu denge.
Beklenen kazanç 0'ar (karışık dengedeki −1/10'dan iyi), çarpışma hiç yok. Her Nash dengesi bir korelasyonlu dengedir; tersi doğru değil. Korelasyonlu denge doğrusal programla polinom zamanda bulunur; ışık sürelerini yoğunluğa göre ayarlamak ise ayrı bir tasarım kararıdır.
Minimaks ve Karmaşıklık
Sıfır Toplamlı Oyun: Maksimin ve Minimaks
Sıfır toplamlı: hücrede yalnızca satır oyuncusunun kazancı var; sütun oyuncusu aynı miktarı kaybeder (u2 = −u1).
Satır oyuncusu kötümser düşünür: her satırda rakibin ona bırakacağı en kötü değer: 3, 1, 0.
Maksimin = max(3, 1, 0) = 3 (satır A). Satır oyuncusu en az 3'ü garanti eder.
Sütun oyuncusu da kötümser: her sütunda satır oyuncusunun alabileceği en yüksek değer: 5, 3, 6.
Minimaks = min(5, 3, 6) = 3 (sütun Y). Sütun oyuncusu en fazla 3 kaybetmeyi garanti eder.
Maksimin = minimaks = 3 ⇒ eyer noktası (A, Y): satırının en küçüğü, sütununun en büyüğü. Saf Nash dengesidir; oyunun değeri v = 3.
Minimaks ve Karmaşıklık
Eyer Noktası Yoksa: Penaltı Atışı
- Satır min. 60, 70 → maksimin 70; sütun maks. 90, 95 → minimaks 90. 70 < 90: eyer noktası yok.
- Satır min. 60, 70 → maksimin 70; sütun maks. 90, 95 → minimaks 90. 70 < 90: eyer noktası yok.
- Atıcı p ile Sol: kaleci Sol ⇒ 60p + 90(1−p) = 90 − 30p; kaleci Sağ ⇒ 95p + 70(1−p) = 70 + 25p.
- Satır min. 60, 70 → maksimin 70; sütun maks. 90, 95 → minimaks 90. 70 < 90: eyer noktası yok.
- Atıcı p ile Sol: kaleci Sol ⇒ 60p + 90(1−p) = 90 − 30p; kaleci Sağ ⇒ 95p + 70(1−p) = 70 + 25p.
- Kaleci gol yüzdesini en aza indirir: atıcının garantisi iki doğrunun alt zarfı.
- Satır min. 60, 70 → maksimin 70; sütun maks. 90, 95 → minimaks 90. 70 < 90: eyer noktası yok.
- Atıcı p ile Sol: kaleci Sol ⇒ 60p + 90(1−p) = 90 − 30p; kaleci Sağ ⇒ 95p + 70(1−p) = 70 + 25p.
- Kaleci gol yüzdesini en aza indirir: atıcının garantisi iki doğrunun alt zarfı.
- Alt zarfın tepesi: 90 − 30p = 70 + 25p ⇒ p* = 4/11 ≈ 0,36, v = 870/11 ≈ %79,1.
- Satır min. 60, 70 → maksimin 70; sütun maks. 90, 95 → minimaks 90. 70 < 90: eyer noktası yok.
- Atıcı p ile Sol: kaleci Sol ⇒ 60p + 90(1−p) = 90 − 30p; kaleci Sağ ⇒ 95p + 70(1−p) = 70 + 25p.
- Kaleci gol yüzdesini en aza indirir: atıcının garantisi iki doğrunun alt zarfı.
- Alt zarfın tepesi: 90 − 30p = 70 + 25p ⇒ p* = 4/11 ≈ 0,36, v = 870/11 ≈ %79,1.
- Kaleci q ile Sol: 60q + 95(1−q) = 90q + 70(1−q) ⇒ q* = 5/11; kalecinin garantisi de %79,1 ⇒ maks-min = min-maks.
Örnek değerler (gerçek veride benzer yapı: Palacios-Huerta, 2003). Sol/Sağ atıcıya göredir.
Minimaks ve Karmaşıklık
Güvenlik Oyunları (Security Games): Rastgele Devriye
- Sınırlı kaynakla çok sayıda hedef korunur: havalimanı, liman, orman devriyesi. Savunucu n hedeften k'sini korur: C(n, k) saf strateji; n = 20, k = 5 için 15.504.
- Saldırgan devriye düzenini gözlemleyebilir: sabit düzen atlatılır, bu yüzden savunucu rastgeleleştirir. Los Angeles Havalimanı'nda ARMOR sistemi (2007) devriyeleri bu modelle planladı (Tambe, 2011).
Havalimanı H değeri 4, liman L değeri 2. Bekçi H'yi p, L'yi 1 − p olasılıkla korur; korunmayan hedefe saldıran değerini kazanır, korunana saldıran 0.
Eşitle: 4(1 − p) = 2p ⇒ p = 2/3; saldırganın kazancı 4/3. Bekçi hep H'yi korusa saldırgan L'den 2 alırdı.
Minimaks ve Karmaşıklık
von Neumann Minimaks Teoremi (1928)
Nash teoremi, minimaks teoreminin sıfır toplamlı olmayan n kişilik oyunlara genellemesi olarak görülebilir; ama genel oyunda değer tek değildir ve LP ile çözülemez.
Minimaks ve Karmaşıklık
Kod İzleme: maksimin(A) — 2 × n Sıfır Toplamlı
A = [[4, 1, 3], [0, 3, 2]]: satır oyuncusu p ile 1. satırı oynarsa her sütun bir doğru verir. Saf maksimin 1, minimaks 3: eyer noktası yok.
n = 3 sütun. Adaylar önce uç noktalar: p = 0 ve p = 1.
Sütun X ile Y: d = 6 ≠ 0 ⇒ doğrular p = 1/2'de kesişir, aday listesine eklenir.
Sütun X ile Z: d = 3 ≠ 0 ⇒ doğrular p = 2/3'te kesişir, aday listesine eklenir.
Sütun Y ile Z: d = −3 ≠ 0 ⇒ doğrular p = 1/3'te kesişir, aday listesine eklenir.
g(p) = minj [p·A[0][j] + (1 − p)·A[1][j]]: sütun oyuncusu her p'ye en kötü sütunla yanıt verir (alt zarf).
max, adayı dener: g(0) = 0. Şimdiye kadarki en iyi.
max, adayı dener: g(1) = 1. Şimdiye kadarki en iyi.
max, adayı dener: g(1/2) = 2. Şimdiye kadarki en iyi.
max, adayı dener: g(2/3) = 5/3.
max, adayı dener: g(1/3) = 4/3.
En büyük garanti p = 1/2'de: v = 2. Z sütununun doğrusu zarfın üstünde kalır: sütun oyuncusu Z'yi hiç oynamaz.
Dönüş (1/2, 2). Minimaks tarafı: sütun oyuncusu X'i 1/3, Y'yi 2/3 ile oynarsa satır en fazla 2 alır ⇒ max-min = min-max = 2.
from fractions import Fraction as F def maksimin(A): # A: 2 x n n, aday = len(A[0]), [F(0), F(1)] for j in range(n): for k in range(j + 1, n): d = A[0][j] - A[1][j] - A[0][k] + A[1][k] if d != 0: aday.append(F(A[1][k] - A[1][j], d)) g = lambda p: min(p*a+(1-p)*b for a, b in zip(*A)) p = max((c for c in aday if 0 <= c <= 1), key=g) return p, g(p)
Minimaks ve Karmaşıklık
Dengeyi Hesaplamak Ne Kadar Zor?
| Problem | Karmaşıklık | Yöntem / kaynak |
|---|---|---|
| Saf Nash dengesi (matris verili) | Polinom | En iyi tepki işaretleme, O(mn) |
| İki kişilik sıfır toplamlı, karışık | Polinom | Doğrusal programlama (minimaks) |
| İki kişilik genel oyun, karışık | PPAD-tam | Chen–Deng (2006) |
| Üç ve daha çok oyuncu, tam denge | FIXP-tam | Etessami–Yannakakis (2007) |
| Üç ve daha çok oyuncu, ε-yaklaşık denge | PPAD-tam | Daskalakis–Goldberg–Papadimitriou (2006) |
| En yüksek refahlı denge / tek denge mi? | NP-zor | Gilboa–Zemel (1989); Conitzer–Sandholm (2008) |
- Destek sayımı ve Lemke–Howson pratikte çalışır ama en kötü durumda üsteldir.
- Üç oyunculu oyunlarda denge irrasyonel olabilir; bu yüzden ε-yaklaşık denge (sapmanın en çok ε kazandırdığı profil) aranır. İki kişilik oyunlarda dengeler rasyoneldir.
- İleri okuma: son satır “özel bir dengeyi” aramanın zorluğudur. Sabit ε (ör. 0,1) için iki kişilik oyunlarda yarı-polinom algoritma vardır (Lipton–Markakis–Mehta, 2003); çok oyunculu oyunlarda PPAD-zor kalır (Rubinstein, 2015).
Minimaks ve Karmaşıklık
PPAD: Var Olduğu Bilinen Çözümü Bulmak
- Nash dengesi her zaman vardır → “denge var mı?” sorusu önemsiz; NP-tamlık bu tür (çözümü garanti) problemler için uygun değildir.
- PPAD (Papadimitriou, 1994): çözümün var olduğu kesin bilinen, ama bulmak için çok uzun bir yolu adım adım izlemek gerekebilen problemlerin sınıfı.
- Benzetme: bir yolun başından yürüyüp sonunu aramak; yolun sonu kesin vardır, ama yol üstel uzunlukta olabilir.
- Nash dengesi bulmak bu sınıftadır. Sonuç: genel oyunlarda denge verimli bulunamayabilir → oyuncular dengeyi “bulur” mu?
Minimaks ve Karmaşıklık
Pratikte: Yaklaşık Denge ve Hesaplama Araçları
- ε-Nash dengesi: kazançlar [0, 1] aralığına ölçeklenmişken hiçbir oyuncu tek taraflı sapmayla ε'dan fazla kazanamaz. Gerçek zamanlı sistemler (reklam açık artırmaları, piyasalar) çoğu zaman buna yetinir.
- Tam dengeyi bulmak zor olabilir, ama “neredeyse kimsenin sapmak istemediği” bir profil çoğu zaman hızlıca bulunur; az sayıda stratejiyi karıştıran basit profiller bile iyi yaklaşıklık verir.
- İleri okuma: iki en iyi tepki ve bir yarı yarıya karıştırmayla kurulan ½-yaklaşık denge (Daskalakis–Mehta–Papadimitriou, 2006); küçük destekli ε-dengeler (Lipton–Markakis–Mehta, 2003).
import nashpy as nash A = [[2, 2], [0, 4]] # işçi: Çalış / Kaytar B = [[1, 2], [-1, -4]] # müdür: Denetle / Denetleme oyun = nash.Game(A, B) for x, y in oyun.support_enumeration(): print(x, y) # [0.75 0.25] [0.5 0.5]
Denetim oyunu Nashpy ile: destek sayımı p* = 3/4, q* = 1/2 dengesini verir. Gambit de aynı işi (destek sayımı, Lemke–Howson, LP) arayüzle yapar.
Özet
Tartışma: Denge, Adalet ve Rasyonellik
Özet
Özet
| Kavram | Ne söyler? | Nasıl bulunur? |
|---|---|---|
| Nash dengesi | Kimse tek başına sapmak istemez | Karşılıklı en iyi tepki |
| Baskın strateji eleme | Rasyonel oyuncu baskılananı oynamaz | Kesin baskılananları yinelemeli sil |
| Karışık denge | Destekteki stratejiler eşit kazandırır | Kayıtsızlık denklemleri |
| Varlık (Nash 1950) | Sonlu oyunda karışık denge hep var | Kakutani / Brouwer sabit noktası |
| Çoklu denge | Kuram tek sonucu seçmeyebilir | Pareto / risk baskınlık, odak noktası |
| Korelasyonlu denge | Aracının önerisine uymak herkesin çıkarına | Uyma kısıtları + doğrusal programlama |
| Minimaks | Sıfır toplamlıda maks-min = min-maks = v | Eyer noktası ya da LP |
| Karmaşıklık | Genel oyunda denge PPAD-tam | Lemke–Howson, destek sayımı |
Özet
Kontrol Listesi: Bir Oyunu Adım Adım Çözmek
Özet
Kendini Sına (1/2)
| Oyun B | Sol | Sağ |
|---|---|---|
| Üst | (2, 1) | (0, 0) |
| Alt | (0, 0) | (1, 2) |
- Oyun A'da sütun oyuncusunun baskın stratejisi var mı?
- Oyun A'nın saf Nash dengelerini altını çizerek bulun.
- Oyun B'nin kaç dengesi vardır? Karışık dengede p = P(Üst) ve q = P(Sol) nedir?
- Oyun B'de karışık dengedeki beklenen kazançlar saf dengelerinkinden iyi mi?
Cevapları göster
- Evet: Orta. Üst satırında 2 > 1, 2 > 0; Alt satırında 3 > 2, 3 > 1.
- Satır en iyileri: Sol → Üst, Orta → Alt, Sağ → Üst; sütun en iyileri: Orta, Orta. Tek denge (Alt, Orta) = (2, 3).
- Üç: (Üst, Sol), (Alt, Sağ) ve karışık. Satır kayıtsız: 2q = 1 − q ⇒ q = 1/3; sütun kayıtsız: p = 2(1 − p) ⇒ p = 2/3.
- Hayır: karışıkta ikisi de 2/3 alır; saf dengelerde en az 1.
Özet
Kendini Sına (2/2)
Doğru mu, yanlış mı?
- Kesin baskılanan bir strateji bir Nash dengesinde oynanabilir.
- Karışık dengede satır oyuncusunun olasılığı kendi kazançlarından hesaplanır.
- Alt oyun mükemmel denge (oyun ağacında geriye doğru çıkarımla bulunan denge) her zaman bir Nash dengesidir.
- Üç oyunculu oyunda iki oyuncunun birlikte sapması da denenir.
Sıralı oyun
- Oyuncu 1 Sol ya da Sağ der. Sağ → oyun (1, 1) ile biter. Sol → Oyuncu 2, a → (3, 0) ya da b → (0, 2) seçer. Geriye doğru çıkarımla dengeyi ve sonucu bulun.
- Oyuncu 2 “Sol derse a seçerim” sözü verse, Oyuncu 1 buna güvenmeli mi?
Cevapları göster
- Yanlış: kesin baskılanan strateji hiçbir duruma en iyi tepki değildir.
- Yanlış: rakibini kayıtsız bırakmalıdır; rakibin kazançlarından hesaplanır.
- Doğru; tersi doğru değildir (inandırıcı olmayan tehditler).
- Yanlış: Nash dengesi yalnız tek taraflı sapmaya bakar.
- Oyuncu 2, Sol'dan sonra b seçer (2 > 0) → değer (0, 2). Oyuncu 1: Sağ 1 > 0. Denge (Sağ; b), sonuç (1, 1).
- Hayır: o anda a, Oyuncu 2'ye 0, b ise 2 verir; söz inandırıcı değildir.
Özet
Örnek Problemler
| Oyun 1 | L | M | R |
|---|---|---|---|
| U | (2, 1) | (1, 2) | (0, 0) |
| D | (3, 0) | (0, 1) | (1, 3) |
| Oyun 2 | L | R |
|---|---|---|
| U | (4, 1) | (0, 3) |
| D | (1, 2) | (2, 0) |
- Oyun 1'in saf Nash dengelerini en iyi tepki işaretlemesiyle bulun.
- Oyun 2'nin karışık dengesini kayıtsızlık ilkesiyle bulun.
- Sıfır toplamlı A = [[3, −1, 2], [1, 0, 4], [−2, −3, 5]]: eyer noktası var mı? Değer?
- “Her Nash dengesi Pareto optimaldir.” Doğru mu?
- Varlık teoremi neden karışık stratejiler için ifade edilir?
- Cournot, P = 15 − Y, maliyet 0: Nash dengesindeki miktarlar? Üretimi eşit bölen kartelde her firma kaç üretir, kartel neden dengede değildir?
Cevapları göster
- Sütunlarda en iyi satır: D, U, D; satırlarda en iyi sütun: M, R. Dengeler: (U, M) ve (D, R).
- q = P(L): 4q = q + 2(1−q) ⇒ q = 2/5; p = P(U): p + 2(1−p) = 3p ⇒ p = 1/2.
- Maksimin = max(−1, 0, −3) = 0 = minimaks = min(3, 0, 5): eyer noktası (2. satır, 2. sütun), v = 0.
- Yanlış: Mahkûmun İkilemi'nde (İ, İ) dengedir ama (S, S) ikisine de daha iyidir.
- Saf denge olmayabilir (Yazı-Tura). Olasılıklar sürekli değişebildiği için sabit nokta teoremi karışık profillerde bir denge garanti eder.
- BR(y) = (15 − y)/2 ⇒ y* = 5, kâr 25; kartel (3,75'er) dengede değil: BR(3,75) = 5,625.
Özet
Alıştırmalar (1/2)
| Oyun 1 | Sol | Sağ |
|---|---|---|
| Üst | (4, 3) | (1, 2) |
| Alt | (3, 1) | (2, 4) |
| Oyun 2 | 0 | 1 | 2 |
|---|---|---|---|
| 0 | (2, 5) | (1, 3) | (3, 1) |
| 1 | (5, 2) | (3, 3) | (1, 2) |
| 2 | (0, 0) | (5, 5) | (0, 0) |
- Oyun 1'de baskın strateji var mı? Saf Nash dengelerini en iyi tepki işaretlemesiyle bulun.
- Oyun 2'de (satır i, sütun j) kesin baskılanan stratejileri yinelemeli olarak silin. Ne kalır? Saf Nash dengesiyle karşılaştırın.
- TKM'de rakip yarı yarıya Taş ve Kağıt oynuyor (hiç Makas yok). En iyi tepkiniz ve beklenen kazancınız nedir?
Cevapları göster
- Baskın strateji yok (satır: Sol'a Üst, Sağ'a Alt; sütun: Üst'e Sol, Alt'a Sağ). İki saf denge: (Üst, Sol) = (4, 3) ve (Alt, Sağ) = (2, 4).
- Silme sırası: sütun 2 (baskılayan: 1) → satır 0 (baskılayan: 1) → sütun 0 (baskılayan: 1) → satır 1 (baskılayan: 2). Kalan hücre (2, 1) = (5, 5); aynı zamanda tek saf Nash dengesi.
- E[Taş] = −1/2, E[Kağıt] = +1/2, E[Makas] = 0 → hep Kağıt, beklenen kazanç +1/2.
Özet
Alıştırmalar (2/2)
- Sıfır toplamlı A = [[3, 1, 4], [2, 0, 1], [5, 2, 3]] ve B = [[0, 2], [3, 1]] matrislerinde maksimin ve minimaksı bulun. Hangisinde eyer noktası var?
- (X, X) = (4, 1), (Y, Y) = (1, 4), diğer hücreler (0, 0). Karışık dengede p* = P(satır X), q* = P(sütun X) ve buluşamama olasılığı nedir?
- Tavuk'ta çarpışma −10 yerine −20 olsaydı karışık dengede kırma ve çarpışma olasılıkları ne olurdu?
- Geyik Avı'nda (geyik 4, tavşan 3) tavşan 3 yerine 2 kazandırsaydı karışık dengede geyik olasılığı ne olurdu? Güven kolaylaşır mı?
Cevapları göster
- A: satır min'leri 1, 0, 2 → maksimin 2; sütun max'ları 5, 2, 4 → minimaks 2: eyer noktası (3. satır, 2. sütun), değer 2. B: maksimin 1 < minimaks 2, eyer yok; satır 1/2–1/2 karıştırınca değer 3/2.
- Satır kayıtsız: 4q = 1 − q ⇒ q* = 1/5; sütun kayıtsız: p = 4(1 − p) ⇒ p* = 4/5. Buluşamama (4/5)(4/5) + (1/5)(1/5) = 17/25 = %68.
- Çarpışma bedeli k iken kırma olasılığı (k − 1)/k = 19/20; çarpışma (1/20)² = 1/400.
- 4q = 2 ⇒ q* = 1/2 (önceki 3/4): ortağın gelme olasılığı %50 olması yeter; güven kolaylaşır.
Özet
Etkileşimli Oyunlar ve Laboratuvarlar
Özet
Kaynaklar
- J. F. Nash, “Equilibrium points in n-person games”, PNAS 36(1), 1950; “Non-cooperative games”, Annals of Mathematics 54(2), 1951.
- J. von Neumann, “Zur Theorie der Gesellschaftsspiele”, Mathematische Annalen 100, 1928.
- M. J. Osborne, An Introduction to Game Theory, Oxford University Press, 2004 (Bölüm 2–4).
- N. Nisan, T. Roughgarden, É. Tardos, V. Vazirani (ed.), Algorithmic Game Theory, Cambridge, 2007 (Bölüm 1–3).
- T. Roughgarden, Twenty Lectures on Algorithmic Game Theory, Cambridge, 2016 (Ders 13, 18 ve 20).
- C. Daskalakis, P. Goldberg, C. Papadimitriou, “The complexity of computing a Nash equilibrium”, SIAM J. Computing 39(1), 2009.
- K. Etessami, M. Yannakakis, “On the complexity of Nash equilibria and other fixed points”, SIAM J. Computing 39(6), 2010 · R. J. Lipton, E. Markakis, A. Mehta, “Playing large games using simple strategies”, ACM EC, 2003 · A. Rubinstein, “Inapproximability of Nash equilibrium”, STOC, 2015.
Özet
Kaynaklar (2/2)
- J. C. Harsanyi, R. Selten, A General Theory of Equilibrium Selection in Games, MIT Press, 1988.
- A. R. Karlin, Y. Peres, Game Theory, Alive, AMS, 2017 (sıfır toplamlı ve genel oyunlar, Nash teoremi).
- D. Easley, J. Kleinberg, Networks, Crowds, and Markets, Cambridge, 2010 (Bölüm 6: Oyunlar).
- M. Tambe, Security and Game Theory, Cambridge University Press, 2011 (güvenlik oyunları, ARMOR).
- D. Sally, “Conversation and cooperation in social dilemmas: a meta-analysis of experiments from 1958 to 1992”, Rationality and Society 7(1), 1995 · R. Wilson, “Computing equilibria of n-person games”, SIAM J. Applied Mathematics 21, 1971.
- Ders sayfaları: Roughgarden CS364A · Shah CSC304 · Araçlar: Gambit, Nashpy · Video: Game Theory 101
Son
Çalışma soruları · Terim sözlüğü