Реферат по предмету "Математика"


Теория игр, рафический метод в теории игр

--PAGE_BREAK--2.Матричные игры
Матричной игрой называется конечная игра двух игроков с нулевой

суммой, в которой задается выигрыш игрока 1 в виде матрицы, строка матрицы

соответствует номеру применяемой стратегии игрока 1, столбец – номеру применяемой стратегии игрока 2; на пересечении строки и столбца матрицы

находится выигрыш игрока 1, соответствующий применяемым стратегиям.

Пусть играют 2 игрока P1 и P2. Матрица         

элементы aij – выигрыш игрока P1, если P1 – выбирает i строку, а P2 – выбирает j столбец, называется платежной матрицей игры.


Пусть игрок P1 выбирает i строку с вероятностью xi, P2 выбирает j столбец с

вероятностью yj, тогда  и   будут называться соответственно смешанными стратегиями 1-ого и 2-ого игроков.

Замечание: так как компонентами смешанных стратегий X и Y являются

вероятности, то и . Если среди компонентов смешанной стратегии X только одна 1, остальные 0, то стратегия называется чистой.

  — i-ая чистая стратегия. Любую смешанную стратегию можно представить в виде выпуклой комбинации чистых стратегий, т.е. 




Пример. Представить смешанную стратегию  в виде выпуклой

комбинации чистых стратегий.

Решение.



Платежной функцией  (X ,Y ) первого игрока называется математическое

ожидание его выигрыша, т.е.

 (X ,Y )=

Решением матричной игры называют пару смешанных стратегий    и

число v называемое ценой игры, удовлетворяющих следующим условиям:

1)

Если P1 придерживается своей оптимальной стратегии X*, то какую бы

чистую стратегию не принимал второй игрок P2, P1 получит выигрыш не меньше чем цена игры v.

2)

Если P2 придерживается своей оптимальной стратегии Y*, то какую бы чистую стратегию не применял второй игрок P1, то P2 проиграет не более чем цена игры v.

Теорема
1. Если игрок P1 придерживается своей оптимальной стратегии X*,

а P2 придерживается своей оптимальной стратегии Y*, то.

Теорема
2. Любая матричная игра имеет решение в смешанных стратегиях.

3.Решение матричной игры в чистых стратегиях
Рассмотрим матричную игру с игроками P1 и P2 и платежной матрицей



1) Перед игроком P1 стоит задача выбора чистой стратегии, в результате применения которой он получит максимально возможный гарантированный

выигрыш. Если игрок P1 выбрал стратегию , то его выигрышем может быть один из выигрышей  , расположенный в i-ой строке платежной

матрицы, в зависимости от выбранной стратегии игроком P2. Предполагая поведение игрока P1 крайне осмысленным, необходимо считать, что игрок P2 сыграет наилучшим для себя образом и на выбор игроком P1 стратегии Xiвыберет ту стратегию Yj, при которой выигрыш игрока P1 окажется минимальным.

Обозначим минимальный среди выигрышей через αi:

, (αi –показатель эффективности стратегии Xi).

Продолжая действовать разумно, игрок P1 должен выбрать ту стратегию,

которая максимизирует показатель эффективности, т.е. для которой число αi максимально.


Обозначим:

Число α называется нижней ценой игры в чистых стратегиях, а стратегия

Xi0, которая максимизирует показатель эффективности αi называется максиминной стратегией игрока P1.

Таким образом, если игрок P1 в игре будет следовать максиминной стратегии, то ему при любой игре противника P2 гарантирован выигрыш в чистых стратегиях, не меньший α.

2) Рассмотрим игру с точки зрения игрока P2, который стремиться минимизировать выигрыш игрока P1. Если P2 выберет стратегию , то выигрышем игрока P1 может быть один из выигрышей . Но так как игрок P2 предполагает, что игрок P1 играет наилучшим для себя образом, то выигрышем игрока P1 будет максимальное из этих чисел, обозначим βj:

 (βj –показатель неэффективности стратегии Yj).

Таким образом, для любой стратегии Yj игрока P2 наибольший его проигрыш равен βj. В интересах игрока P2 выбрать стратегию с минимальным показателем неэффективности. Наименьшее из чисел βj обозначим β:




Число β называется верхней ценой игры в чистых стратегиях, а стратегия Yj0, которая максимизирует показатель неэффективности βj называется минимаксной стратегией игрока P2.

Теорема
3. Для элементов платежной матрицы имеют место неравенства:

 и, следовательно, нижняя цена игры не больше ее верхней цены в чистых стратегиях:.

Пример. Найти решение игры, заданной платежной матрицей.



Решение:

Решим игру. Пусть  – оптимальная стратегия первого игрока,  – оптимальная стратегия второго игрока, v – цена игры.

Рассмотрим матрицу

                               min

  max(-1,-2,4)=4=
max 6 7 4 10

min(6,7,5,10)=5=

— нижняя цена игры.

— верхняя цена игры.

 — максиминная стратегия, — минимаксная стратегия

Если    то элемент  называется седловым элементом матрицы


A=

 Теорема
4. (о разрешимости матричной игры в чистых стратегиях) Если платежная матрица A имеет седловой элемент , то матричная игра имеет решение в чистых стратегиях, при этом оптимальной стратегий первого игрока является X
i
чистая стратегия, а для второго – Yj0 чистая стратегия, а цена игры       v =  .

Пример. Найти решение игры, заданной платежной матрицей  A=

Решение:

Решим игру. Пусть -оптимальная стратегия первого игрока,   — оптимальная стратегия второго игрока, v– цена игры.

Рассмотримматрицу

                min

      

max  2    3

 v==2 цена игры v = 2, существует седловой элемент =, тогда решение в чистых стратегиях имеет вид:

  оптимальная стратегия первого игрока:

оптимальная стратегия второго игрока:

Ответ: оптимальные стратегии игроков ; , цена игры     v =2 .

    продолжение
--PAGE_BREAK--4.Принцип доминирования
Рассмотрим игру с платежной матрицей

A=.

Если   , то говорят, что j-ая строка доминируется i-ой строкой, при этом i-ая строка называется доминирующей для первого игрока P1; j-ая строка – доминируемой строкой для P1.

Если , то говорят, что i-ый столбец доминируется j-ым столбцом, при этом j-ый столбец называется доминирующим для второго игрока P2; i-ый столбец – доминируемый для P2. Доминируемую для игрока P1 строку и доминируемый для  P2  столбец можно вычеркнуть (удалить).

Пример. Упростить платежную матрицу A=, используя принцип доминирования.

Решение.

1 способ: , т.к. — доминирующая строка, -

доминируемая строка (1)
2 способ:, (1)



5.Решение матричной игры 2×2 в смешанных стратегиях
Решить игру с платежной матрицей



Платежная функция



Решить игру с платежной матрицей 


Положим  . Тогда 


. Тогда
Если — оптимальная стратегия первого игрока, то по определению

решения матричной игры 
Если игра с нулевой суммой, то (-цена игры).
Решая систему, получим .


Аналогично для второго игрока:




 Тогда



 Тогда

Если — оптимальная стратегия второго игрока.

Если игра с нулевой суммой, то  (-цена игры).
Решая систему, получим .

Пример.  Найти решение игры заданной платежной матрицей A= .

Решение:

Решим игру. Пусть — оптимальная стратегия первого игрока,             — оптимальная стратегия второго игрока,-цена игры. Тогда оптимальные стратегии игроков и цену игры можно найти, решив системы:

                                          

                                   

                                            

                                        

                                                                          

Ответ:оптимальные стратегии игроков , цена игры .





    продолжение
--PAGE_BREAK--Геометрическое решение игры 1.Решение игр с платежной матрицей 2×n
Решить игру с платежной матрицей  A=


Алгоритм:

1)                Через концы горизонтального отрезка [0;1] провести два перпендикуляра к нему: левый и правый. Каждой точке отрезка [0;1] будем ставить некоторую смешанную стратегию (x;1− x).

2)                На левом перпендикуляре от точки 0 отложить элементы . На правом перпендикуляре от точки 1 отложить элементы .

Замечание. Масштабы на левом и правом перпендикулярах должны быть

одинаковы, не обязательно совпадающие с масштабом горизонтального отрезка [0;1].

3)                Соединить отрезками элементы .

4)                Выделить нижнюю огибающую всех построенных отрезков, и  найти максимальную точку (точки). Пусть точка является пересечением отрезков и . Тогда оптимальную стратегию можно найти при помощи матрицы .

Решить игру с платежной матрицей  A= графически.


Решение:

1.                Через концы горизонтального отрезка [0;1] проведем 2 перпендикуляра к нему. Каждой точке отрезка [0;1] будем ставить смешанную стратегию (x; 1− x).

2.                На левом перпендикуляре от точки 0 отложить элементы 2, 3, 11. На правом перпендикуляре от точки 1 отложить элементы 7, 5, 2.

3.                Соединить отрезками элементы 2 и 7, 3 и 5, 11 и 2.


4. Выделим нижнюю огибающую всех построенных отрезков, и найдем

максимальную точку. Точка является пересечением отрезков [3;5] и [11;2]. Тогда оптимальную стратегию можно найти при помощи матрицы .

Решим игру с платежной матрицей .

Оптимальные стратегии игроков  и цену игры можно найти, решив системы:







                             
                             

                                            

Ответ:оптимальные стратегии игроков оптимальные стратегии игроков , цена игры



    продолжение
--PAGE_BREAK--2.Решение игр с платежной матрицей m×2
Решить игру с платежной матрицей A=.

Алгоритм:

1)                Через концы горизонтального отрезка [0;1] провести два перпендикуляра к нему: левый и правый. Каждой точке отрезка [0;1] будем ставить некоторую смешанную стратегию (y;1− y).

2)                На левом перпендикуляре от точки 0 отложить элементы  . На правом перпендикуляре от точки 1 отложить элементы .

3)                Соединить отрезками элементы .

4)                Выделить верхнюю огибающую всех построенных отрезков, и найти минимальную точку (точки). Пусть точка является пересечением отрезков Тогда оптимальную стратегию можно найти при помощи матрицы .

Пример. Решить игру с платежной матрицей A=.

Решение:

Решим графическим методом.

1.                Через концы горизонтального отрезка [0;1] проведем 2 перпендикуляра к нему. Каждой точке отрезка [0;1] будем ставить смешанную стратегию (y; 1− y).

2.                На левом перпендикуляре от точки 0 отложить элементы 6, 4, 2, 1. На правом перпендикуляре от точки 1 отложить элементы 5, 6, 7, 8.

3.                Соединить отрезками элементы 6 и 5, 4 и 6, 2 и 7, 1 и 8.



4.                Выделим верхнюю огибающую всех построенных отрезков, и найдем минимальную точку. Точка является пересечением отрезков [6;5] и [1;8]. Тогда оптимальную стратегию можно найти при помощи матрицы .

Решим игру с платежной матрицей

                      

                         

Ответ:оптимальные стратегии игроков оптимальные стратегии игроков , цена игры




Практическая Часть

1.     Решить Систему

1.1   По формулам Крамера



Решение.

1)Составим определитель  из коэффициентов стоящих при неизвестных в системе.
















2)Тогда по теореме Крамера:







3)Проверка:



Ответ:

1.2   Методом Гаусса



Решение.

1)Составим расширенную матрицу системы:



2)Преобразим расширенную матрицу к ступенчатому виду:



 

3)Расширенная приведена к расширенному виду. Получили следующую систему уравнений:














Ответ:

4. Решить транспортную задачу, заданную таблицей. Спланировать перевозки так, чтобы общая их стоимость была минимальной.

Пункт отправления

В1

В2

В3

B4

В5
Запасы,аi (тонн)
А1

14

8

17

5

3

120

А2

21

10

7

11

6

180

А3

3

5

8

4

9

230

Потребности, bj (тонн)

70

120

105

125

110

530
    продолжение
--PAGE_BREAK--


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Крестьянская реформа начала 20 века
Реферат Дисперсные системы. Истинные растворы
Реферат Антивоенный пафос в произведениях М Ремарка и Э Хемингуэя
Реферат Amistad Essay Research Paper In the beginning
Реферат The Philipines Essay Research Paper Justifying the
Реферат Мотивационно-ценностные отношения в профессиональном становлении студентов
Реферат Losing Battles Against Drugs Essay Research Paper
Реферат 3 Проблеми стандартизації в галузі передавання даних Роль систем передавання даних у сучасному суспільстві з кожним роком зростає
Реферат Развитие туризма в Украине
Реферат Кронштадтская крепость в годы Великой Отечественной войны
Реферат Расчет червячной передачи
Реферат Українські легенди про "Триблаженне древо", смерть Адама та главу його
Реферат Русская свадебная обрядность в контексте русской культуры: история и современность
Реферат Оценочная деятельность учителя как средство формирования учебно познавательной мотивации младших
Реферат Слободские люди