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Théorie des Jeux

Lundi 17 octobre 2005
J’aimerais vous parler d’une discipline «nouvelle ». Sa formalisation strict date des années 1960, mais on en trouve des traces et mêmes des bout de théories bien avant. Je ne saurais vous conseiller le très bon ouvrage de M Borel sur le Poker (version simpliste du poker en trois cartes) qui est très très pointu au niveau des maths et qui avant les concepts d’équilibre permet de bien comprendre l’utilité d’une telle discipline dans la vie de tous les jours.
L’essor de la discipline s’est fait suite a un jeu simple : le dilemme du Prisonnier.

Quel est le but de cette discipline ?

Comme son nom ne l’indique pas, il faut trouver le coup qui « permet de gagner a coup sûr ».
Mais pour attendre ce fameux coup il faut prendre quelques hypothèses qui rende toute cette jolie théorie un peu inutilisable dans la vie de tous les jours.
En effet, il y a trois hypothèses fondamentales :
Les joueurs sont tous égoïstes.
Les joueurs sont des êtres supra rationnels.
Les joueurs cherchent toujours maximiser son gain.

 Comment les mathématiques peuvent intervenir dans quelque chose d’aussi vaste et peu accessible. Simplement un peu comme au début de la Topologie on classe les objets par propriétés simple, en théorie on a séparé les jeux e, fonction qu’ils soient coopératif ou non, des jeux a somme nulle, ou non etc…Puis on a formalisé le Jeu lui-même.
 
Qu’est ce qu’un jeu axiomatiquement ?
 
Un jeu est une série d’actions basées sur des règles que bien sûr l’homo œconomicus ne transgresse jamais. On sent bien qu’il existe une relation presque évidente entre le jeu et la règle, si on veut jouer il faut au moins savoir à quoi et comment.
Une règle de jeu se définit comme ceci :

* Joueurs notés N={1,2,3,…,n} le nombre de joueurs sera donc Card{N}=n

* stratégies possibles par exemple dans le dilemme du prisonnier Si ={‘dénoncer’, ‘se taire’}. L’ensemble de toutes les stratégies sera donc S= π Si,.

* les gains pour les joueurs c'est-à-dire quand ils gagnent et combien. Nous utiliserons la notation suivante Ui(Si,S-i) qui est le gain pour la personne i quand elle joue Si et que les autres joueurs jouent leur stratégie. Nous considérons aussi S-i le vecteur privé du ieme élément. S-i=(S1,S2,S3,…Si-1,Si+1,….,Sn-1,Sn)

 

Un exemple avant d’aller plus loin : Le dilemme du prisonnier

 

On a deux personnes qui ont dévalisé une banque sans laisser aucune trace. Mais il se font arrêter pour un motif quelconque et les policiers ont de gros doutes sur eux alors ils séparent les deux compères et les interrogent a part. les cambrioleurs sûr d’eux de parle pas. Alors la police a cette idée là : si personne ne parle ils auront 1 ans de prison ferme tout les deux, si l’un dénonce mais pas l’autre, le dénonciateur aura 0 et l’autre 10, si les deux se dénoncent mutuellement ils purgent 5 ans de prisons.

Donc si on devait donner les règles du jeu on aurait ceci
N={1,2}
 
Si={parler, taire}

Les gains seraient  plus complexes à formuler car ils dépendent de ce que fait l’autre.

Mais on aurait Ui(T,T)=1, Ui(P,T)=0, Ui(T,P)=10, Ui(P,P)=5.

On peut résumer le jeu avec ce tableau
 
dénoncer
Taire
Dénoncer
5/5
0/10
Taire
10/0
1/1
En colonne on a le joueur 1 et en ligne le joueur 2.
 

Pourquoi ce jeu est a la base de toute une théorie qui a tout révolutionné dans le monde moderne de l’économie ?

 Simplement ici le jeu a un comportement très spécial. Déjà avant c’est un jeu purement non coopératif, car si on dénonce on a toujours moins que si on coopère avec son complice.Mais n’oublions pas l’hypothèse crucial dans cette théorie : nous sommes très rationnel.
Donc tentons de rationaliser notre choix.Je vois que si je ne dénonce pas je prends le risque de me faire d énoncer et donc prendre 10 ans de prisons… on se doute que le joueur préférera avoir 1 an de prisons plutot que 10ans.alors que si il dénonce il sait qu’il fait au plus 5 ans de prisons. C’est bien plus élevé que l’unique année s’il se taisait, oui mais si le joueur 2 se tait (ce qui le place dans la situation qu’un an de prison) dans cette configuration il ne fera pas de prison. Donc quoi qu’il se passe il jouera la dénonciation. L’autre joueur étant lui aussi rationnel, fera le même raisonnement donc dénoncera.

Le problème évident est que le manque de coopération fait que les joueurs feraient moins de prisons si il coopérait. Ce qui pour la première fois en économie prouver formellement que le libéralisme économique pouvait porter préjudice à l’intérêt général.

Nous verrons prochainement un dégradé de stratégies et de points particuliers.

Par Evariste Galois
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Dimanche 6 novembre 2005

Lors de cette nuit blanche téléphonique, j’ai appris cette jolie expression a propos des plaidoiries très engagées d’avocat : « jouer de la manchette ».
Et toi tu as appris cette définition naïve des probabilités : une probabilité est une application de Ω dans [0,1]. Donc avant de parler de probabilité il faut parler de l’espace sur lequel on travaille.

Je prend l’exemple classique : je sonne a la porte d’une famille que je sais avoir 2 enfants. Une fille m’ouvre la porte. Quelle est la probabilité que l’autre enfant soit un garçon ?
Intuitivement tout le monde se dit : « un sur deux, soit fille soit garçon ». Oui mais le problème est que l’on doit définir son espace de probabilité :

Quelles sont toutes les possibilités ? celles-ci {(F,G) ;(F,F) ;(G,G) ;(G,F)} le probleme est qu’ici l’exo nous dit que c’est une fille qui ouvre la porte donc la possibilité (G,G) n’appartient pas à Ω. Donc on peut dire que Ω={(F,G) ;(F,F);(G,F)} et card(Ω)=3.

Maintenant combien de possibilités intègrent l’élément recherché , id est, un garçon ? on peut les mettre dans l’esemble E={(F,G) ;(G,F)} et card(E)= 2.

Une probabilité étant card(E)/card(Ω) on obtient que la solution de la question est 2/3.

Etonant non ?

Par Evariste Galois
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Jeudi 18 mai 2006

Les marchés pour les économistes sont tous d'une banalité affligeante. Tous ? Non ! il y en a un qui malgré tout leur cause des soucis: les marchés financiers.

Qu’est ce qu’un marché pour un économiste ?
C’est avant tout un ensemble de règles permettant des échanges entre plusieurs acteurs économiques. Il doit y avoir une interaction forte entre demandeur offreur, ce qui fait naître un prix d’échange.

Il y a par exemple le marché du Travail : un ouvrier va sur ce marché et propose sa force de travail contre un certain salaire, un patron sur le marché propose un salaire pour un certain travail. Les deux se rencontrent et forment un contrat s'ils s’entendent sur le Salaire et le travail à faire.
Mais les marchés financiers sont plus subtils, puisque pour le marché du travail par exemple, il y a une action humaine lors de la création du contrat. Le patron et le salarié peuvent discuter du salaire, le patron peut monter un peu le sien, le salarié quant à lui diminuer le sien… Or sur les marchés financiers tout le monde est price taker, que l’on soit vendeur, ou acheteur. Pourtant le fait d’acheter ou de vendre crée une pression acheteuse ou vendeuse.

l'interet des marchés financiers résident dans le coté Price Taker- Price Maker. Puisqu'on est les deux en même temps et très peu de temps.

Par Evariste Galois
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Jeudi 18 mai 2006

C’est ici que les places financières sont intéressantes. Elles ne sont que le reflet d’une économie perçu par une myriade d’intervenants qui donnent leur avis et font bouger les cours.


Donc les marchés financiers bougent en fonction de l’état mental de chaque intervenant, et est doté d’une psychologie changeante.
Pourtant bon nombre de mathématiciens s’acharnent à essayer de trouver la fameuse formule magique qui ferait gagner sans travailler et dans tous les sens et tous les types de marchés…

Ce qui est du point de vue mathématiques une aberration.
Si formule il y avait, tout le monde (au bout d’un certain temps) l’aurait et donc tout le monde gagnerait. Mais si tout le monde agissait de la même manière, tout le monde achèterait en même temps (donc action achetées par tout le monde a un prix élevé), puis n’achèterait plus, donc le prix l’action ne bougerait plus, donc la formule dirait de vendre après un moment, ce qui ferait diminuer le prix de vente de l’action donc tout le monde perdrait de l’argent.

La formule ne serait plus magique et les places pourront reprendre leurs méandres éternels.

Par Evariste Galois
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Mardi 20 juin 2006

Récemment j’ai découvert ce jeu et je suis resté bouche bée. Pourquoi ? Parce que les candidats suivent la loi des petits nombres tellement fortement que l’on pourrait croire à un cas d’école.

J’aimerai d’abord dire, sait on jamais si un futur candidat venait à me lire, que c’est un jeu en gros de « partage », même si cela ne se voit pas immédiatement. On vous demande de retirer des boites contenant des sommes d’argents ou des objets. Après 3 retraits (il me semble) le banquier vous téléphone et vous propose une somme d’argent (qui correspond un peu de chose près à votre espérance de gain).

Les candidats pensent qu’ils sont plus chanceux que les autres et que le banquier les vole (enfin ceci est entretenu par l’animateur). C’est justement ici qu’intervient la loi des petits nombres. Vous pensez que la nature rétablie très rapidement ses excès. Par exemple dans une série de pile ou face si il y a 4 piles de suite, vous aurez tendance très fortement a jouer face le coup d’après car pour vous c’est impossible que la nature puisse engendrer 10 piles de suite… alors que si c’est tout a fait possible et moins rare que vous le pensez. M’enfin me direz vous ici il ne faut pas prédire le future mais juste choisir des boites et voir si on est d’accord avec le partage du banquier, c’est pareil puisqu’il faut arriver a dire quelles sommes vont être retirées aux prochaines boites.

En toute logique, vous n’aviez rien au début, vous êtes cupide mais pas stupide, donc on vous propose une somme sûre, vous l’acceptez puisque sinon vous prenez le risque de repartir avec moins. C’est comme dans un partage : je trouve 100€ je décide de le partager avec vous, je prends 80€ et vous en donne 20€. Vous n’avez aucune raison de refuser puisque avant vous n’aviez rien eu, même si le partage n’est pas égalitaire, équitable, juste etc… mais il n’est pas irrationnel.

Donc la bonne stratégie pour un candidat c’est de retirer les premières boites au hasard et repartir avec le partage du banquier. Heureusement pour les producteurs le candidat ne fait pas ce calcul, sinon ils seraient ruinés.

Par Evariste Galois
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Samedi 8 juillet 2006
J'avais lu un livre sur la psychologie avançant la thèse suivante : un adulte ne peut pas voir les mêmes choses qu'un enfant... L'enfant met toujours une part de rêve dans ce qu'il voit s'il ne le comprend pas immédiatement. On a tous au moins une experience dans ce genre. Pour ma part, c'etait un panneau du code de la route indiquant une chaussée glissante, où je voyais une voiture palmée!
Alors pour développer, et retrouver votre sens de la vision enfantine, je mettrai en ligne de temps a autre des visages suggerés comme celui-ci, censé représenter la surprise.
Par Evariste Galois
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