卡在這題?用 AI 解開它
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在一種剪刀石頭布的變體中,用布贏得 5 分、用石頭贏得 1 分、用剪刀贏得 2 分,輸家得對應的負分。玩家該採取什麼混合策略?這個賽局的值是多少?

Question

在一種剪刀石頭布的變體中,若用布獲勝則贏家得 55 分,用石頭獲勝得 11 分,用剪刀獲勝得 22 分;輸家得同一數額的負分,平手則得 00 分。玩家應該採取什麼樣的混合策略?這個賽局的值又是多少?

Step-by-step solution

  1. 先寫出報酬矩陣。 設列玩家分別以機率 pp、qq、rr 出石頭、布、剪刀,其中 p+q+r=1p+q+r=1 且三者都非負。布贏石頭(+5+5)、石頭贏剪刀(+1+1)、剪刀贏布(+2+2),輸的一方則得對應的負分。這個賽局是零和且對稱的 — 兩位玩家面對同一個矩陣 — 光這一點就告訴我們它的值必定是 00。

  2. 算出列玩家面對每一種純策略回應時的期望報酬。

    E石頭=0⋅p+5q−1⋅r=5q−r,E_{\text{石頭}}=0\cdot p+5q-1\cdot r=5q-r,
    E布=−5p+0⋅q+2r=−5p+2r,E_{\text{布}}=-5p+0\cdot q+2r=-5p+2r,
    E剪刀=1⋅p−2q+0⋅r=p−2q.E_{\text{剪刀}}=1\cdot p-2q+0\cdot r=p-2q.

  3. 加上「使對手無差異」的條件。 在混合均衡下,對手對三種回應必須無所偏好,否則他就會改出最好的那一種來佔我們便宜。所以

    5q−r=−5p+2r=p−2q=v,5q-r=-5p+2r=p-2q=v,

    再加上 p+q+r=1p+q+r=1。這個「讓對手無差異」的原則,就是整套方法的全部。

  4. 解這個線性方程組。 由 5q−r=p−2q5q-r=p-2q 得 p=7q−rp=7q-r。代入 p+q+r=1p+q+r=1:

    (7q−r)+q+r=8q=1  ⟹  q=18.(7q-r)+q+r=8q=1\;\Longrightarrow\;q=\tfrac18.

    由 5q−r=−5p+2r5q-r=-5p+2r 得 5p+5q=3r5p+5q=3r;配上 p=78−rp=\tfrac78-r 就變成 358−5r+58=3r\tfrac{35}{8}-5r+\tfrac58=3r,所以 8r=58r=5、r=58r=\tfrac58,於是 p=78−58=14.p=\tfrac78-\tfrac58=\tfrac14.

  5. 讀出賽局的值並驗證。 代入三個式子中的任何一個都得 v=p−2q=14−14=0v=p-2q=\tfrac14-\tfrac14=0。三個一起檢查:5q−r=58−58=05q-r=\tfrac58-\tfrac58=0 ✓、−5p+2r=−54+54=0-5p+2r=-\tfrac54+\tfrac54=0 ✓、p−2q=0p-2q=0 ✓,而且 p+q+r=28+18+58=1p+q+r=\tfrac28+\tfrac18+\tfrac58=1 ✓。值為 00 這一點,確認了步驟 1 的對稱性論證。

  6. 解讀這組權重。 剪刀出得最多(58\tfrac58),儘管用它獲勝只得 22 分 — 因為剪刀正是布的剋星,而布是對手報酬最高的武器,必須加以壓制。得分最高的布反而出得最少(18\tfrac18)。在這類均衡化的賽局裡,一手棋出現的機率反映的是「對手的最佳選項需要被壓制到什麼程度」,而不是這一手本身值多少分。

Answer

p石頭=14,p布=18,p剪刀=58,v=0p_{\text{石頭}}=\tfrac14,\quad p_{\text{布}}=\tfrac18,\quad p_{\text{剪刀}}=\tfrac58,\quad v=0

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