非傳遞賽局
非傳遞賽局是一個通過多種策略得到一個或者更多「循環」選擇的賽局。在非傳遞賽局中,如果策略A優於策略B,策略B優於策略C,並不能推導出策略A優於策略C。
非傳遞賽局的雛形是剪刀、石頭、布。在概率賽局(probabilistic games)中,比如賭便士以一種更微妙的方式違反傳遞律,常常被表述為一個概率悖論(probability paradox)。
例子
一些非傳遞賽局的例子:
- 剪刀、石頭、布
- 賭便士
- 非傳遞骰子
- 加州側斑蜥蜴 (side-blotched lizard),雄性蜥蜴的喉嚨有橘色、黃色及藍色三種,橘喉蜥蜴採用侵略策略,地盤範圍大,地盤內有許多雌蜥蜴。黃喉蜥蜴則採用偷偷摸摸策略來反制,趁著橘喉蜥蜴一不注意,就溜進去橘喉蜥蜴的地盤和雌蜥蜴交配。但黃喉蜥蜴的策略又會被藍喉蜥蜴破解,因為藍喉蜥蜴生性妒忌,而且設下的地盤較小,後宮嬪妃少,陌生蜥蜴休想暗地偷情。然而,橘喉蜥蜴又會直接侵略藍喉蜥蜴的地盤,掠奪藍喉蜥蜴的妻妾。如此一來,三者之間形成美麗的對稱。
- 當合作者、搭便車者、獨處者的「三難」選擇:
- 獨處者不加入團體,只能得到一小筆錢。
- 自願加入團體,成為合作者,就能得到比較大的獎勵。
- 自願加入團體再選擇作弊而成為搭便車者,贏得的獎勵則又更大。
- 但如果太多人選擇當搭便車者,則合作者和搭便車者得到的獎勵都會大減,反而還不如當個獨處者。
- 以下的三種細菌族群:
那麼,在培養皿中,A族群能殺死附近的B族群,B族群則能靠著生長速度來排擠C族群,而C族群又能靠著自體免疫力來排擠A族群!
- 假定以下四人各有一粒骰子,要兩兩相互比大小,擲出較大點數者獲勝,各人的骰子每面分別為:
此時,如果我們讓路人乙和路人甲比賽,會有以下四種結果:
- 5比4,路人乙勝(機率 )
- 5比3,路人乙勝(機率 )
- 0比4,路人甲勝(機率 )
- 0比3,路人甲勝(機率 )
因此,賭局對路人乙有利,她贏的機率為 。
類似的分析可知:路人甲勝路人丙,機率 ,路人丙勝路人丁,機率 ,但這並不表示路人乙一定也可以打敗路人丁,因為,若真叫兩人上場比賽,怪的是,路人丁會有 的機率獲勝!
這說明了機率的不可遞移性。
更經典的例子是下列三人的骰子:
三人各有 的機率打敗另一人。(路人庚打敗路人戊,路人戊打敗路人己,而路人己又能打敗路人庚)
- 也有超過兩個立場相互對抗的情況,假定以下七人各有一粒骰子,要三個三個相互比大小,擲出最大點數者獲勝,各人的骰子每面分別為:
- 小丸子: 7, 7, 10, 10, 16, 16
- 小玉: 6, 6, 8, 8, 19, 19
- 花輪: 5, 5, 13, 13, 15, 15
- 美環: 4, 4, 11, 11, 18, 18
- 丸尾: 3, 3, 9, 9, 21, 21
- 濱崎: 2, 2, 14, 14, 17, 17
- 野口: 1, 1, 12, 12, 20, 20
則我們可以發現小丸子能打敗小玉、花輪、丸尾;小玉能打敗花輪、美環、濱崎;花輪能打敗美環、丸尾、野口;美環能打敗小丸子、丸尾、濱崎;丸尾能打敗小玉、濱崎、野口;濱崎能打敗小丸子、花輪、野口;野口能打敗小丸子、小玉、美環(各有 的機率)。因此,對於任意兩人,都有第三個人同時能夠打敗他們!
- 或者是以下五人的骰子:
- 兩津:4, 4, 4, 4, 4, 9
- 大原:3, 3, 3, 3, 8, 8
- 本田:2, 2, 2, 7, 7, 7
- 中川:1, 1, 6, 6, 6, 6
- 麗子:0, 5, 5, 5, 5, 5
則:
- 兩津打敗大原,大原打敗本田,本田打敗中川,中川打敗麗子,麗子打敗兩津。
- 兩津打敗本田,本田打敗麗子,麗子打敗大原,大園打敗中川,中川打敗兩津。
因此,對於當中的任意兩人,都有第三個人同時能夠打敗他們。
參考資料
- Martin Gardner, "The Colossal Book of Mathematics", W.W. Norton & Company (2001).