TEORIA DEI GIOCHI OBIETTIVI FORMATIVI

Transcript

1 DIPARTIMENTO DI MATEMATICA E INFORMATICA Corso di laurea in Matematica Anno accademico 2016/ anno - Curriculum APPLICATIVO TEORIA DEI GIOCHI MAT/09-6 CFU - 1 semestre Docente titolare dell'insegnamento LAURA ROSA MARIA SCRIMALI scrimali@dmi.unict.it Edificio / Indirizzo: Dipartimento di Matematica e Informatica, Viale Andrea Doria 6 Telefono: Orario ricevimento: OBIETTIVI FORMATIVI Il corso è finalizzato a introdurre le basi metodologiche della teoria dei giochi statici ed evolutivi. Il corso si propone dunque di fornire gli strumenti analitici per modellare e prevedere situazioni in cui gli agenti (consumatori, imprese, partiti, governi...) interagiscono strategicamente tra loro. Particolare enfasi sarà data alle applicazioni nei settori socio-economici, ambientale, biologico e ingegneristico. Alla fine del corso lo studente acquisirà le basi su cui fondare lo studio di sistemi complessi formati da agenti in mutua interazione. Il corso si propone i seguenti obiettivi: Conoscenza e capacità di comprensione (knowledge and understanding): l'obiettivo del corso è fornire agli studenti gli strumenti analitici e metodologici per affrontare problemi di interazione strategica. Capacità di applicare conoscenza e comprensione (applying knowledge and understanding): lo studente acquisirà le competenze necessarie a riconoscere i problemi di interazione strategica e sviluppare modelli matematici di problemi decisionali. In particolare, gli studenti saranno in grado di calcolare le soluzioni di giochi statici e dinamici in condizioni di informazione completa. Autonomia di giudizio (making judgements): gli studenti acquisiranno autonomia nelle scelte modellistiche e risolutive relative a problemi decisionali complessi. Abilità comunicative (communication skills): gli studenti saranno in grado di sostenere una conversazione e di leggere testi su argomenti riguardanti i modelli di giochi e acquisiranno abilità comunicative e di appropriatezza espressiva nell'impiego del linguaggio tecnico. Capacità di apprendimento (learning skills): il corso si propone di fornire agli studenti le conoscenze e le competenze nel campo della teoria dei giochi che sorgono in varie aree, quali la matematica, l'economia, la biologia e l'ingegneria.

2 PREREQUISITI RICHIESTI Nessuno FREQUENZA LEZIONI Fortemente consigliata. CONTENUTI DEL CORSO 1. INTRODUZIONE ALLA TEORIA DEI GIOCHI Cenni storici. Definizioni e classificazione dei giochi. Relazione di preferenza e funzione utilità. Nozioni preliminari di topologia ed analisi multivoca. Esempi classici di giochi: il dilemma del prigioniero; la battaglia dei sessi; pari e dispari; morra cinese. Giochi di puro coordinamento e pura competizione. 2. GIOCHI STATICI AD INFORMAZIONE COMPLETA Rappresentazione di un gioco. Forma strategica ed estesa di un gioco. Dominanza. Strategie strettamente e debolmente dominate. Eliminazione iterata delle strategie strettamente e debolmente dominate. Strategie razionalizzabili. Equilibri di Nash. Strategie pure. Multifunzioni di miglior risposta. Equilibri di Nash. Teorema di Nash. Equilibri di Nash ed eliminazione iterata delle strategie strettamente dominate. Giustificazione dell'equilibrio di Nash. Calcolo degli equilibri di Nash in strategie pure. Strategie miste. Strategie miste ed eliminazione iterata delle strategie strettamente dominate. Calcolo degli equilibri di Nash in strategie miste. Curve di reazione. Applicazioni degli equilibri di Nash. Il dilemma del prigioniero. Duopolio di Cournot. Giochi a somma zero. Strategie di minimax. Equilibri di Nash e giochi a somma zero. Teorema di von Neumann. Calcolo delle soluzioni di minimax. Calcolo delle soluzioni di minimax in giochi a due giocatori di cui uno con tre o più strategie. 3. GIOCHI DINAMICI AD INFORMAZIONE COMPLETA Principio di razionalità sequenziale. Credibilità delle strategie. Principio di razionalità sequenziale. Insieme informativo. Giochi ad informazione perfetta ed imperfetta. Principio di induzione a ritroso. Applicazioni. Duopolio di Stackelberg. Perfezione nei sottogiochi. Equilibri di Nash perfetti nei sottogiochi. Teorema di Selten. Calcolo degli equilibri di Nash perfetti nei sottogiochi. Induzione a ritroso e perfezione nei sottogiochi. Giochi ripetuti. Gioco costituente. Aggiornamento dei pagamenti. Fattore di sconto e valore attuale dei pagamenti. Il dilemma del prigioniero ripetuto un numero finito e infinito di volte. Teorema di Friedman. 4. GIOCHI STATICI AD INFORMAZIONE INCOMPLETA

3 Giochi Bayesiani. Informazioni private e conoscenza comune. Interpretazione di Harsanyi. Rappresentazione ex ante ed ex post. Equilibri di Nash Bayesiani. Applicazioni degli equilibri Bayesiani. Aste in busta sigillata. Duopolio di Cournot con informazione asimmetrica. Equilibri correlati. Relazioni con gli equilibri di Nash. Esistenza degli equilibri correlati. 5. GIOCHI COOPERATIVI Rappresentazione di un gioco cooperativo. Funzione caratteristica. Giochi ad utilità trasferibile e non trasferibile. Giochi ad utilità trasferibile. Soluzioni insiemistiche: imputazioni. Nucleo. Soluzioni puntuali: valore di Shapley. Calcolo del valore di Shapley. Nucleolo. Applicazioni. Il modello di economia di pura scambio Walras. Il gioco dei guanti. Il dilemma del prigioniero. TESTI DI RIFERIMENTO F. Colombo, Introduzione alla Teoria dei giochi, Carocci, 2008 R. Gibbons, Teoria dei giochi, Il Mulino, 1992 F. Patrone, Decisori (razionali) interagenti, Edizioni Plus, 2006 M. Li Calzi, Teoria dei Giochi, Edizioni Etas, 2010 PROGRAMMAZIONE DEL CORSO * Argomenti Riferimenti testi 1 INTRODUZIONE ALLA TEORIA DEI GIOCHI 2 GIOCHI STATICI AD INFORMAZIONE COMPLETA. Rappresentazione di un gioco. Forma strategica ed estesa di un gioco 3 * Soluzioni per dominanza ed equilibri di Nash 4 Il dilemma del prigioniero. Duopolio di Cournot Colombo: pp ; e dispensa Teoria dei Giochi.pdf nella sezione Documenti su Studium Colombo: pp ; Gibbons pp ; e dispensa Teoria dei Giochi.pdf nella sezione Documenti su Studium Colombo: pp ; ; Gibbons: pp ; e dispensa Teoria dei Giochi.pdf nella sezione Documenti su Studium Gibbons pp e dispensa Teoria dei Giochi.pdf nella sezione Documenti su Studium 5 * Giochi a somma nulla dispensa Teoria dei Giochi.pdf nella sezione Documenti su Studium

4 6 * GIOCHI DINAMICI AD INFORMAZIONE COMPLETA. Principio di razionalità sequenziale Gibbons: pp ; Duopolio di Stackelberg Gibbons: pp * Perfezione nei sottogiochi Colombo: pp ; Gibbons: pp Giochi ripetuti Gibbons: pp Giochi bayesiani Colombo: pp ; ; e dispense: Torre giochi_bayesiani_slides.pdf; battaglia dei sessi ad info incompleta.pdf nella sezione Documenti su Studium 11 Equilibri correlati Dispense: equilibri _correlati1.pdf e equilibri_correlati2.pdf nella sezione Documenti su Studium 12 * Giochi cooperativi Dispensa: giochi cooperativi_fragnelli.pdf nella sezione Documenti su Studium * Conoscenze minime irrinunciabili per il superamento dell'esame. N.B. La conoscenza degli argomenti contrassegnati con l'asterisco è condizione necessaria ma non sufficiente per il superamento dell'esame. Rispondere in maniera sufficiente o anche più che sufficiente alle domande su tali argomenti non assicura, pertanto, il superamento dell'esame. MATERIALE DIDATTICO Il materiale didattico è reperibile nella sezione Documenti su Studium. VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO MODALITÀ DI VERIFICA DELL'APPRENDIMENTO Le competenze e le conoscenze acquisite dagli studenti saranno verificate tramite un esame orale con risoluzione di esercizi. DATE DEGLI APPELLI Si rimanda al link: mi PROVE IN ITINERE Sentito il parere degli Studenti, è possibile prevedere una prova in itinere. In tal caso, essa sarà in forma scritta, consisterà in esercizi e quesiti teorici e corrisponderà a 3 CFU del programma del corso. Verterà sui giochi statici ad informazione completa e sui giochi dinamici fino al duopolio di Stackelberg (si

5 rimanda al programma del corso). Si terrà alla fine del mese di novembre. PROVE DI FINE CORSO L'esame finale mira a valutare le competenze acquisite dagli studenti. Esso consisterà nella risoluzione di un esercizio e in una discussione teorica. Nel caso in cui gli studenti abbiamo sostenuto la prova in itinere, la prova finale riguarderà i rimanenti 3 CFU del programma del corso. Il voto sarà dato dalla media artimetica dei voti ottenuti durante la prova in itinere e l'esame finale. ESEMPI DI DOMANDE E/O ESERCIZI FREQUENTI Definizione di equilibrio di Nash. Definizione di strategia di minimax. Calcolo degli equilibri di Nash in strategie pure e miste. Soluzioni pe dominanza. Soluzioni di un gioco a somma nulla. Teorema di Nash. Teorema di von Neumann. Dilemma del prigioniero ripetuto. Giochi cooperativi. Imputazioni e nucleo.