• 検索結果がありません。

Final Solution 最近の更新履歴 yyasuda's website

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

シェア "Final Solution 最近の更新履歴 yyasuda's website"

Copied!
5
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

1

Final Exam: Solution 

Date: March 25, 2009 

Subject: Game Theory (ECO290E)  Instructor: Yosuke YASUDA   

 

1. Backward Induction (20 points, easy) 

See the following game tree. 

                 

a) Translate  this  game  into  normal‐form  and  draw  the  corresponding  payoff  matrix.    (6 points) 

Hint: Remember that a strategy in dynamic games is a complete action plan.  Answer: The payoff matrix below expresses the game in normal‐form. 

1    /    2  CE  CF  DE  DF 

A  4, 1  4, 1  1, 0  1, 0 

B  2, 3  3, 2  2, 3  3, 2 

 

b) Find all pure‐strategy Nash equilibria. How many are there? (6 points)  Answer: There are three Nash equilibria: (A, CE), (A, DF), (B, DE). 

 

c) Solve this game by backward induction. (8 points) 

Answer:  (A,  CE)  is  the  unique  outcome  derived  by  backward  induction,  and  the  resulting payoff is (4, 1). 

   

2. Subgame Perfect Nash Equilibrium (20 points, moderate) 

See the following game tree. 

1

2

2 A

B

C

D E

F

(4, 1) (1, 0) (2, 3) (3, 2)

(2)

2

                         

a) How  many  information  sets  (containing  two  or  more  decision  nodes)  does  this  game have? (5 points) 

Answer: There is a one information set which contains two or more decision nodes.   

b) How many subgames (including the entire game) does this game have? (5 points)  Answer: There are five sugbames including the entire game. 

 

c) Find all (pure‐strategy) subgame perfect Nash equilibria. (10 points) 

Answer:  There  are  two  subgame  perfect  Nash  equilibria:  (ADGI,  LN)  and  (BDGI,  KN).  The resulting payoff is (2, 0) in the former and (3, 4) in the latter equilibrium. 

   

3. Finitely Repeated Games (20 points, hard) 

Consider the following two persons 3 x 3 game.   

1    /    2  X  Y  Z 

A  5,5  8,4  0,0 

B  4,8  7,7  1,9 

C  0,0  9,1  0,0 

 

a) Find all the pure‐strategy Nash equilibria of this game. (8 points)  Answer: There are three Nash equilibria: (A, X), (B, Z), (C, Y). 

 

1

2

2

1 1

1

A F

C

K

L

M

N

D E

G B

H

I H

I

(2, 0) (3, 4)

(1, 3)

(1, 1) (0, 4) (4, 0) (3, 3) (1, 4) (0, 2)

(3)

3

b) Consider  the  two‐period  repeated  game  in  which  the  above  stage  game  will  be  played twice. Suppose the payoffs are simply the sum of the payoffs in each stage  game. Then, is there a subgame perfect Nash equilibrium that can achieve (B, Y) in  the first period? If so, describe the equilibrium. If not, explain why. (12 points)  Answer:  Yes,  the  players  can  achieve  (B,  Y)  in  the  first  period  by  using  the  following  (dynamic) strategy: 

i. Play (B, Y) in the first period. 

ii. If no one or both players deviate, then play (A, X) in the second period.  iii. If only player 1 deviates, then play (B, Z) in the second period. 

iv. If only player 2 deviates, then play (C, Y) in the second period. 

Note  that  the  all  the  strategies  (potentially)  played  in  the  second  period  are  Nash  equilibria, so the above strategy does not rely on non‐credible threat. The key is to use  (B,  Z)  for  the  punishment  of  player  1  and  (C,  Y)  for  that  of  player  2.  Since  the  (maximum) deviation gain in the first period (2 = 9 – 7) is smaller than the punishment  loss (4 = 5 – 1) in the second period, each player has no incentive to deviate from this  dynamic strategy. 

   

4. Bayesian Nash Equilibrium (20 points, tricky) 

Each  of  two  individuals  receives  a  ticket  on  which  there  is  an  integer  from  1  to  10  indicating the size of a prize ($) she may receive. Assume the payoff of receiving the  prize  $X  is  X.  The  individuals’  tickets  are  assigned  randomly  and  independently;  the  probability of an individual receiving each possible number is 1/10. Each individual is  given the option of exchanging her prize for the other individual’s prize; the individuals  are  given  this  option  simultaneously.  If  both  individuals  wish  to  exchange,  then  the  prizes  are  exchanged;  otherwise  each  individual  receives  her  own  prize.  Each  individual’s objective is to maximize her expected monetary payoff.   

a) Consider the above situation as a Bayesian game. Then, what are the individuals’  strategies? (6 points) 

Answer:  The  strategy  is  a  function  from  the  received  seize  of  a  prize  X  to  the  binary  decision (Exchange, Not). Since there are 10 possible prizes, each player has to decide  whether or not to exchange in these 10 different occasions. 

 

b) If an individual receives the ticket with $10, will she have an incentive to exchange  or not? Explain why. (6 points) 

Answer:  No,  she  does  not  have  such  incentive.  Suppose  player  1  has  an  incentive  to 

(4)

4

exchange.  Then,  it  must  be  the  case  that  player  2  is  going  to  exchange  only  if  he  receives $10 (otherwise, player 1’s expected value from exchange becomes strictly less  than $10). However, given that player 1 with $10 will exchange, player 2 with $1 always  has  a  strict  incentive  to  exchange  since  the  expected  value  from  exchange  is  strictly  more  than  $1  for  him,  which  lead  to  a  contradiction.  Therefore,  in  Bayesian  Nash  equilibria, players with $10 never exchange. 

 

c) Solve for the Bayesian Nash equilibrium. Can the exchange happen in equilibrium?  (8 points) 

Answer:  By  (b),  we  know  that  players  with  $10  never  exchange.  Given  that,  it  is  straightforward to see that players with $9 never exchange, since the expected value  from exchange is strictly lower than $9 (the same argument as in (b). This logic goes  through  until  players  with  $2.  That  is,  players  with  $2  or  higher  never  exchange  in  Bayesian Nash equilibria. Players with $1 are indifferent between “exchange” and “not  exchange” since the expected value from exchange is $1. Thus, trade can happen only  when both players happen to receive $1. The Bayesian Nash equilibrium is: 

Not  exchange  if  a  player  receives  $2  or  higher  prize,  and  either  exchange  or  not  exchange if she receives $1 (for each player). 

   

5. Cournot Model (40points, moderate) 

Suppose two firms produce an identical good. The (inverse) demand function for the  good is given as P = 130 – Q, where Q is the total quantity produced by the two firms.  Each firm has a constant marginal cost 10 of producing the good. 

a) Suppose that firms compete as quantity setting duopolists. Find the Cournot Nash  equilibrium  of  this  game.  What  quantities  will  they  produce,  what  is  the  market  price and how much profit does each firm earn? (8 points) 

Answer: q1 = q2 = 40, p = 50, π1 = π2 = 1600.   

b) What  happens  if  firm  2’s  marginal  cost  becomes  private  information  and  takes  either 0 or 20 with probability 1/2 each? Note that only firm 2 knows the true cost  while  firm  1  cannot  observe  it.  Assume  firm  1’s  cost  remains  to  be  10  and  this  information is common knowledge. Find a Bayesian Nash equilibrium of this game.  What quantities will they produce? (8 points) 

Hint:  Note  that  firm  2’s  strategy  is  a  function  (or,  a  complete  plan  of  actions  depending on realized costs) from each possible cost to its output. 

(5)

5

Answer: q1 = 40, q2(0) = 45, q2(20) = 35.   

c) Now suppose firm 2’s marginal cost becomes common knowledge and is 10. Thus,  as in (a), there is no asymmetric information (we assume this in (d) and (e) as well).  Suppose that firm 1 decides how much to produce first; firm 2 chooses only after  observing firm 1’s choice. Find the subgame perferct Nash equilibrium (Stackelberg  equilibrium)  of  this  game.  What  quantities  will  they  produce,  what  is  the  market  price and how much profit does each firm earn? (8 points) 

Answer: q1 = 60, q2 = 30, p = 40, π1 = 1800, π2 = 900.   

d) Suppose  the  firms  form  a  cartel:  each  firm  produced  the  same  output  and  maximizes their joint profit. What quantity would each firm produce? What would  be the market price? What would be the profit of each firm? (8 points) 

Answer: q1 = q2 = 30, p = 70, π1 = π2 = 1800.   

e) Now  suppose  that  the  firms  play  this  Cournot  game  infinitely  many  times,  and  discount  future  profits  at  a  discount  factor  δ.  For  what  value  of  δ  is  there  an  equilibrium where firms follow the “trigger strategies” discussed in class? (8 points)  Hint: In trigger strategies, each firm produces the cartel output (your answer in (d))  as long as long as no firm has deviated before, and starts producing the Cournot  output forever after someone deviates. 

Answer: Suppose firm 1 deviates. Since firm 2 produces q2 = 30 in a collusive path, firm  1’s most profitable deviation is achieved when q1 = 60 ‐  q2/2 = 45 (by the first order  condition or best reply of firm 1). The firm 1’s profit becomes 452 = 2025. Now, we can  write the payoff streams in both the collusive and the deviation paths as follows: 

 

Collusion  1800  1800  1800  1800  … 

Deviation  2025  1600  1600  1600  … 

Difference  ‐225  200  200  200  … 

 

The collusion can be sustained (by the trigger strategy) if and only if:  225   200δ/1‐δ  δ   9/17. 

 

参照

関連したドキュメント

We have formulated and discussed our main results for scalar equations where the solutions remain of a single sign. This restriction has enabled us to achieve sharp results on

The fact that the intensity of the stochastic perturbation is zero if and only if the solution is at the steady-state solution of 3.1 means that this stochastic perturbation

We give another global upper bound for Jensen’s discrete inequal- ity which is better than already existing ones.. For instance, we determine a new converses for generalized A–G and

The basic idea is that, due to (2), if a Fuchsian system has finite linear monodromy group then the solution to the isomonodromy equations, controlling its deformations, will only

It is natural to expect that if the solution of the limiting equation blows up in finite time, then so does the solution of the time-oscillating equation for |ω| large, but

Abstract. The backward heat problem is known to be ill possed, which has lead to the design of several regularization methods. In this article we apply the method of filtering out

Examples of directly refinable modules are semisimple modules, hollow modules [1], dual continuous modules [2], and strongly supplemented modules [6].. In [B, lroposition

A pointed regular category is subtractive if and only if every span in it is subtractive, and moreover, the functor S not only preserves but also reflects subtractive spans..