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Exercícios caps. 7-8 Teoria dos Jogos Economia UFF 1º semestre de 2014 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 2 Exercício 7.1 Jogo do cartel como jogo simultâneo Empresa 1 Coopera Não coopera Empresa 2 Coopera 1.152, 1.152 960, 1.280 Não coopera 1.280, 960 1.024, 1.024 Suponha que o jogo acima seja o jogo-base (stage game) de um jogo repetido em dois estágios a. Representar os subjogos desse jogo repetido finito na forma estratégica. b. Resolver o jogo, encontrando o equilíbrio perfeito. Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 3 Exercício 7.1: “representação informal” Jogo do cartel como jogo simultâneo Empresa 1 Coopera Não coopera Empresa 2 Coopera 1.152, 1.152 960, 1.280 Não coopera 1.280, 960 1.024, 1.024 Jogo do cartel como jogo simultâneo Empresa 1 Coopera Não coopera Empresa 2 Coopera 1.152, 1.152 960, 1.280 Não coopera 1.280, 960 1.024, 1.024 Jogo do cartel como jogo simultâneo Empresa 1 Coopera Não coopera Empresa 2 Coopera 1.152, 1.152 960, 1.280 Não coopera 1.280, 960 1.024, 1.024 Jogo do cartel como jogo simultâneo Empresa 1 Coopera Não coopera Empresa 2 Coopera 1.152, 1.152 960, 1.280 Não coopera 1.280, 960 1.024, 1.024 Jogo do cartel como jogo simultâneo Empresa 1 Coopera Não coopera Empresa 2 Coopera 1.152, 1.152 960, 1.280 Não coopera 1.280, 960 1.024, 1.024 C, C NC, NC C, NC NC, C 1ª etapa 2ª etapa 4 Exercício 7.1 Resultado da primeira etapa Empresa 1 Empresa 2 Coopera Não coopera Subjogo 1, a partir de (Coopera, Coopera) Coopera 2304, 2304 2112, 2432 Não coopera 2432, 2112 2176, 2176 Subjogo 2, a partir de (Não Coopera, Coopera) Coopera 2112, 2432 1920, 2560 Não coopera 2240, 2240 1984, 2304 Subjogo 3, a partir de (Coopera, Não Coopera) Coopera 2432, 2112 2240, 2240 Não coopera 2560, 1920 2304, 1984 Subjogo 4, a partir de (Não Coopera, Não Coopera) Coopera 2176, 2176 1984, 2304 Não coopera 2304, 1984 2048, 2048 b. O equilíbrio perfeito consiste em ausência de cooperação Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 5 Exercício 7.4 DP indicado acima: infinitamente repetido Suponha que os jogadores adotem uma estratégia: Alternam (Coopera, Coopera) com (Não coopera, Não coopera) Não cooperam nunca mais se o outro rompe o combinado Calcular fator de desconto para o qual esta combinação de estratégias constitua EN perfeito Dilema dos prisioneiros Jogador 2 Coopera Não coopera Jogador 1 Coopera 1, 1 -1, 2 Não coopera 2, -1 0, 0 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 6 Exercício 7.4 Caso o jogador adote a estratégia de iniciar cooperando e depois seguir alternando, sua recompensa será: Caso o jogador abandone a estratégia no primeiro período, então sua recompensa será: Portanto, estratégia será EN sempre que: (Resposta errada no Fiani, p. 380) Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 7 Exercício 7.6 DP indicado acima: infinitamente repetido Calcular fator de desconto que induza a cooperação, supondo que o outro jogador adote estratégia severa Jogador 1 Jogador 2 Coopera Não coopera Coopera 3, 3 0, 5 Não coopera 5, 0 1, 1 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 8 Exercício 7.6 Vejamos ganhos do jogador i: (ii) ao cooperar desde o período inicial. (i) ao não cooperar no período inicial. Ganho de cooperar sempre (“não desviar”): VPND = 3 + 3.d + 3.d² + 3.d3 … = 3 + (3d)/(1-d) Ganho de não cooperar (“desviar”): VPD = 5 + 1.d + 1.d² + 1.d3 … = 5 + (1d)/(1-d) Condição para haver cooperação: VPND > VPD 3 + (3d)/(1-d) ≥ 5 + (1d)/(1-d) d >½ (Resposta errada no Fiani, p. 380) Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 9 Exercício 7.7 Mesmo jogo do exercício 7.6 Calcular fator de desconto que induza a cooperação, supondo que o outro jogador adote olho-por-olho Jogador 1 Jogador 2 Coopera Não coopera Coopera 3, 3 0, 5 Não coopera 5, 0 1, 1 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 10 Exercício 7.7 Vejamos ganhos do jogador i: (ii) ao cooperar sempre, desde o período inicial. (i) ao não cooperar no período inicial: neste caso, terá que voltar a cooperar no período 2, para que o outro jogador volte a cooperar no período 3. Ganho de cooperar sempre (“não desviar”): VPND = 3 + 3.d + 3.d² + 3.d3 … Ganho de não cooperar (“desviar”): VPD = 5 + 0.d + 3.d² + 3.d3 … Condição para haver cooperação: VPND > VPD 3 + 3.d + 3.d² + 3.d3 … ≥ 5 + 0.d + 3.d² + 3.d3 … 3 + 3.d > 5 d > 2/3 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 11 Exercício 7.8 Jogo do cartel como jogo simultâneo Empresa 1 Coopera Não coopera Empresa 2 Coopera 1.152, 1.152 960, 1.280 Não coopera 1.280, 960 1.024, 1.024 Suponha que o jogo acima seja o jogo-base (stage game) de um jogo infinitamente repetido Calcular fator de desconto que induza a cooperação, supondo que o outro jogador adote estratégia severa Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 12 Exercício 7.8 Vejamos ganhos do jogador i: (ii) ao cooperar desde o período inicial. (i) ao não cooperar no período inicial; Ganho de cooperar sempre (“não desviar”): VPND = 1152 + 1152.d + 1152.d² + … = 1152/(1-d) Ganho de não cooperar (“desviar”): VPD = 1280 + 1024.d + 1024.d² + … = 1280 + (1024d)/(1-d) Condição para haver cooperação: VPND > VPD d > ½ (Resposta errada no Fiani, p. 381) Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 13 Exercício 7.10 Desenhar gráfico como o da Figura 7.12 para o jogo-base do exercício 7.6, infinitamente repetido Jogador 1 Jogador 2 Coopera Não coopera Coopera 3, 3 0, 5 Não coopera 5, 0 1, 1 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 14 Exercício 7.10 • Área limitada pelo paralelogramo: trata-se de vetores factíveis • Mais informações no próximo slide… Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 15 Exercício 7.10 1. Limites definidos pelo teorema popular: em vermelho e amarelo • Trata-se de equilíbrios possíveis e plausíveis 2. Conjunto de ótimos de Pareto: em vermelho Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 16 Para ex. 8.1: breve revisão Jogo da subcontratação, variante 1 Multinacional Contrata Não contrata Fornecedor Age responsavelmente 2, 2 0, -1 Age irresponsavelmente -1, -2 -1, 0 Jogo da subcontratação, variante 2 Multinacional Contrata Não contrata Fornecedor Age responsavelmente -1, 2 0, -1 Age irresponsavelmente 2, -2 1, 0 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 17 Para ex. 8.1: breve revisão Para analisar jogo com informação incompleta, como o da multinacional, seguimos procedimento de Harsanyi, que envolve duas etapas: 1. Transformar jogo de informação incompleta em jogo de informação imperfeita Relembrando: transformar jogo em que características dos jogadores não são de conhecimento comum em… … jogo no qual algum jogador, em algum momento do jogo, tem de fazer suas escolhas sem conhecer exatamente a história do jogo até ali 2. Procurar ENs na versão reformulada do jogo 18 Para ex. 8.1: breve revisão 2, 2 Natureza Tipo A (p) Age resp. Multinacional Fornecedor Fornecedor Contrata Tipo B (1-p) Age resp. Age irresp. Age irresp. Multinacional Multinacional Multinacional 0, -1-1, -2 -1, 0 0, -1 -1, 2 2, -2 1, 0 Contrata Contrata Contrata NC NC NC NC Notem que nó do pseudojogador é vazado Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 19 Para ex. 8.1: breve revisão Ação do fornecedor Recompensas esperadas do fornecedor caso multinacional contrate Recompensas esperadas do fornecedor caso multinacional não contrate C NC AR, AR 2p + (–1)(1 – p) 3p – 1 0p + 0(1 – p) 0 AR, AI 2p + 2(1 – p) 2 0p + 1(1 – p) 1 – p AI, AR –1p + (–1)(1 – p) –1 –1p + 0(1 – p) –p AI, AI –1p + 2(1 – p) –3p + 2 –1p + 1(1 – p) –2p + 1 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 20 Para ex. 8.1: breve revisão Ação do fornecedor Recompensas esperadas da multinacional caso contrate Recompensas esperadas da multinacional caso não contrate C NC AR, AR 2p + 2(1 – p) 2 –1p + [–1(1 – p)] –1 AR, AI 2p + [–2(1 – p)] 4p – 2 –1p + 0(1 – p) –p AI, AR –2p + 2(1 – p) –4p + 2 0p + (–1) (1 – p) p – 1 AI, AI –2p + [(– 2)(1 – p)] –2 0p + 0(1 – p) 0 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 21 Para ex. 8.1: breve revisão Fornecedor Multinacional C NC AR, AR (3p – 1), 2 0, –1 AR, AI 2, (4p – 2) (1 – p), –p AI, AR –1, (–4p – 2) –p, (p – 1) AI, AI (–3p + 2), –2 (–2p + 1), 0 Forma estratégica usual Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 22 Para ex. 8.1: breve revisão Fornecedor Multinacional C NC AR, AR ½, 2 (c) 0, -1 AR, AI (l) 2, 0 (c) (l) ½, -½ AI, AR -1, 0 -½, ½ (c) AI, AI ½, –2 0, 0 (c) Sendo p = ½, teríamos, como equilíbrio de Nash bayesiano… … a combinação de estratégias {(AR, AI), C} Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 23 Exercício 8.1 Fornecedor Multinacional C NC AR, AR (3p – 1), 2 0, –1 AR, AI 2, (4p – 2) (1 – p), –p AI, AR –1, (–4p – 2) –p, (p – 1) AI, AI (–3p + 2), –2 (–2p + 1), 0 Para o jogo acima, calcule p mínimo que garanta que será vantajoso para a Multinacional contratar o fornecedor. A linha em verde é a relevante, pois comporta melhores respostas para o fornecedor (cf. árvore do jogo, nos próximos slides...) Calculemos então o valor de p tal que a recompensa associada a contratar seja maior que aquela associada a não contratar… 24 Exercício 8.1 2, 2 Natureza Tipo A (p) Age resp. Multinacional Fornecedor Fornecedor Contrata Tipo B (1-p) Age resp. Age irresp. Age irresp. Multinacional Multinacional Multinacional 0, -1 -1, -2 -1, 0 0, -1 -1, 2 2, -2 1, 0 Contrata Contrata Contrata NC NC NC NC Notem que nó do pseudojogador é vazado Caso a multinacional garantisse que contrataria o fornecedor, a melhor resposta do fornecedor: • Se ele fosse do tipo A, seria AR (2 > -1). • Se ele fosse do tipo B, seria AI (2 > -1). Portanto: AR, AI 25 Exercício 8.1 2, 2 Natureza Responsável (p) Age resp. Multinacional Fornecedor Fornecedor Contrata Irresponsável (1-p) Age resp. Age irresp. Age irresp. Multinacional Multinacional Multinacional 0, -1 -1, -2 -1, 0 0, -1 -1, 2 2, -2 1, 0 Contrata Contrata Contrata NC NC NC NC Notem que nó do pseudojogador é vazado Caso a multinacional garantisse que não contrataria o fornecedor, a melhor resposta do fornecedor: • Se ele fosse do tipo A, seria AR (0 > -1). • Se ele fosse do tipo B, seria AI (1 > 0). Portanto: AR, AI Exercício 8.1 O valor de p tal que a recompensa associada a contratar seja maior que aquela associada a não contratar é dada por 4p – 2 > – p p > 2/5 Na tabela abaixo, indicam-se recompensas com p = 2/5 Há dois Eqs. Nash: multinacional é indiferente entre contratar ou não Com p =0,41, vale a pena contratar Com p = 0,39, não vale a pena Fornecedor Multinacional C NC AR, AR 1/5, 2 (c) 0, –1 AR, AI (l) 2, -2/5 (c) (l) 3/5, -2/5 (c) AI, AR –1, 2/5 (c) –2/5, -3/5 AI, AI 4/5, –2 1/5, 0 (c) Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 26 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 27 Exercício 8.2 - Harsanyi Jogo da subcontratação, variante 1 Multinacional Contrata Não contrata Fornecedor Age reponsavelmente 2, 1 0, -1 Age irresponsavelmente -1, -5 -1, 0 Jogo da subcontratação, variante 2 Multinacional Contrata Não contrata Fornecedor Age reponsavelmente -2, 1 0, -1 Age irresponsavelmente -1, -5 1, 0 Em grupo: executem a primeira etapa da transformação de Harsanyi (transformar jogo de informação incompleta em jogo de informação imperfeita) 28 Exercício 8.2 - árvore 2, 1 Natureza Tipo 1 (p) Age resp. Multinacional Fornecedor Fornecedor Contrata Tipo 2 (1-p) Age resp. Age irresp. Age irresp. Multinacional Multinacional Multinacional 0, -1 -1, -5 -1, 0 0, -1 -2, 1 -1, -5 1, 0 Contrata Contrata Contrata NC NC NC NC Notem que nó do pseudojogador é vazado Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 29 Exercício 8.2 – modelo de tabela (fornecedor) Ação do fornecedor Recompensas esperadas do fornecedor caso multinacional contrate Recompensas esperadas do fornecedor caso multinacional não contrate C NC AR, AR (p)(_) + (1-p)(_) (p)(_) + (1-p)(_) AR, AI (p)(_) + (1-p)(_) (p)(_) + (1-p)(_) AI, AR (p)(_) + (1-p)(_) (p)(_) + (1-p)(_) AI, AI (p)(_) + (1-p)(_) (p)(_) + (1-p)(_) Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 30 Exercício 8.2 – tabela preenchida (fornecedor) Ação do fornecedor Recompensas esperadas do fornecedor caso multinacional contrate Recompensas esperadas do fornecedor caso multinacional não contrate C NC AR, AR (p)(2) + (1-p)(-2) 4p – 2 (p)(0) + (1-p)(0) 0 AR, AI (p)(2) + (1-p)(-1) 3p – 1 (p)(0) + (1-p)(1) 1 – p AI, AR (p)(-1) + (1-p)(-2) p – 2 (p)(-1) + (1-p)(0) – p AI, AI (p)(-1) + (1-p)(-1) – 1 (p)(-1) + (1-p)(1) 1 – 2p Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 31 Exercício 8.2 – modelo de tabela (multinacional) Ação do fornecedor Recompensas esperadas da multinacional caso multinacional contrate Recompensas esperadas da multinacional caso multinacional não contrate C NC AR, AR (p)(_) + (1-p)(_) (p)(_) + (1-p)(_) AR, AI (p)(_) + (1-p)(_) (p)(_) + (1-p)(_) AI, AR (p)(_) + (1-p)(_) (p)(_) + (1-p)(_) AI, AI (p)(_) + (1-p)(_) (p)(_) + (1-p)(_) Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 32 Exercício 8.2 – tabela preenchida (multinacional) Ação do fornecedor Recompensas esperadas da multinacional caso multinacional contrate Recompensas esperadas da multinacional caso multinacional não contrate C NC AR, AR (p)(1) + (1-p)(1) 1 (p)(-1) + (1-p)(-1) –1 AR, AI (p)(1) + (1-p)(-5) 6p – 5 (p)(-1) + (1-p)(0) –p AI, AR (p)(-5) + (1-p)(1) 1 – 6p (p)(0) + (1-p)(-1) p–1 AI, AI (p)(-5) + (1-p)(-5) 5 (p)(0) + (1-p)(0) 0 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 33 Exercício 8.2 Fornecedor Multinacional C NC AR, AR (4p-2), 1 0, (-1) AR, AI (3p-1), (6p-5) (1-p), (-p) AI, AR (p-2),(1-6p) (-p), (p-1) AI, AI -1, 5 (1-2p), 0 Forma estratégica usual Em grupo: sendo p = ½, qual é o EN bayesiano? Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 34 Exercício 8.2 Fornecedor Multinacional C NC AR, AR 0, 1 (c) (l)0, -1 AR, AI (l) ½, -2 (l) 0, -½ (c) AI, AR - 3/2, -2 -½, -½ (c) AI, AI -1, 5 (c) (l) 0, 0 EN bayesiano é {(AR, AI), NC} Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 35 Exercício 8.3 Possibilidade de joint-venture entre empresas 1 e 2 Custos da Empresa 1 para participar da empreitada: Elevados (c=3): com 90% de probabilidade Reduzidos (c=1): com 10% de probabilidade Calcule EN bayesiano. Joint-venture vale a pena? Joint-venture Empresa 2 Investe Pega carona Empresa 1 Investe 4 - c, 5/2 4 - c, 4 Pega carona 4, 5/2 0, 0 Exercício 8.3 Empresa 1 Empresa 2 I PC I, I 1.2, 2.5 (l) 1.2, 4 (c) I, PC 1.3, 2.5 0.9, 3.6 (c) PC, I 3.9, 2.5 (c) 0.3, 0.4 PC, PC (l) 4, 2.5 (c) 0, 0 I = Investe; PC = Pega carona Em verde: EN bayesianos Equilíbrio {(PC, PC), I}: Empresa 2 investe, enquanto Empresa 1, qualquer que seja seu tipo, pega carona Equilíbrio {(I, I), PC}: Empresa 1 investe, qualquer que seja seu tipo, enquanto Empresa 2 pega carona Diante da perspectiva de haver uma empresa free-rider, é pouco provável que joint-venture seja formalizada 36 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 37 Exercício 8.4 DP com informação incompleta Jogador 2 “conciliador” Coopera Não coopera Jogador 1 Coopera 0, 0 4, -2 Não coopera -2, 7 5, 5 a. Calcular EN bayesiano para uma probabilidade p=90% de que Jogador 2 seja do tipo “conciliador”. b. Idem para p=20% DP com informação incompleta Jogador 2 “agressivo” Coopera Não coopera Jogador 1 Coopera 0, -2 4, 0 Não coopera -2, 5 5, 7 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 38 Exercício 8.4 Respostas do Fiani: a. Com p=90%,no EN bayesiano, o Jogador 1 cooperará, enquanto o Jogador 2 cooperará se for do tipo “conciliador”, mas não se for do tipo “agressivo”. b. Com p=20%,no EN bayesiano, o Jogador 1 não cooperará, enquanto o Jogador 2 cooperará se for do tipo “conciliador”, mas não se for do tipo “agressivo”. Concluímos que a probabilidade de o Jogador 2 ser de um tipo ou de outro tem efeito sobre a estratégia do Jogador 1 Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 39 Exercício 8.5 Comparação de modelo de Cournot com informação incompleta com: a. Empresa 2 possui custo C2 = 2q2. b. Empresa 2 possui custo C2 = 4q2. Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 40 Exercício 8.5 Cournot com info. incompleta (aula recente): q1 = 33 q2 A = 31,5 q2 B = 32,5 a. Se a empresa 2 possui custo C2 = 2q2, as empresas serão iguais e teremos EN-Cournot simétrico: q1 = q2 = 32,7. b. Se a empresa 2 possui custo C2 = 4q2, não teremos EN-Cournot simétrico: q1 = 33,33 q2 = 31,3 Exercício 8.9 Suponha que dois jogadores tenham valores independentes privados de um objeto de leilão. Suponha ainda que as avaliações dos dois jogadores, representadas por v1 e v2, possuam distribuição uniforme idêntica entre 0 e 1. Responda quais serão as ofertas dos jogadores: a) Num leilão de primeiro preço v1/2 e v2/2 b) Num leilão holandês Idem (Leilões são ditos estrategicamente equivalentes Jogadores comportam-se da mesma forma Resultado final é o mesmo) Teoria dos Jogos - Prof. Waltenberg 41
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