7 Dynamische Spiele mit unvollständiger Information 7.1 Einleitung
7 Dynamische Spiele mit unvollständiger Information 7.1 Einleitung
7 Dynamische Spiele mit unvollständiger Information 7.1 Einleitung
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Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-1 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
7 <strong>Dynamische</strong> <strong>Spiele</strong> <strong>mit</strong> <strong>unvollständiger</strong><br />
<strong>Information</strong><br />
Literaturhinweise zu Kapitel 7:<br />
Osborne (2004), Kapitel 10<br />
Gibbons (1992), Kapitel 4<br />
MasColell, Whinston, Green (1995), Kapitel 9C+D<br />
Fudenberg und Tirole (1991), Kapitel 8, 9 und 11.2<br />
<strong>7.1</strong> <strong>Einleitung</strong><br />
In dynamischen <strong>Spiele</strong>n <strong>mit</strong> <strong>unvollständiger</strong> <strong>Information</strong> stellt<br />
sich wie in dynamischen <strong>Spiele</strong>n <strong>mit</strong> vollständiger <strong>Information</strong><br />
das Problem, Gleichgewichte, die auf unglaubwürdigen<br />
Drohungen beruhen, zu eliminieren.<br />
Beachten Sie, dass Teilspielperfektheit bei <strong>unvollständiger</strong><br />
<strong>Information</strong> keinen Biss hat. Da die <strong>Spiele</strong>r die Typen ihrer<br />
Gegenspieler nicht kennen, gibt es keine einelementigen<br />
<strong>Information</strong>smengen mehr, nachdem die Natur die Typen<br />
gezogen hat. Das einzige Teilspiel ist das gesamte Spiel.<br />
Klaus M. Schmidt 2007
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-2 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Verallgemeinerung der Idee der Teilspielperfektheit für “Fortsetzungsspiele”<br />
(continuation games).<br />
Ein Fortsetzungsspiel kann auch in einer mehrelementigen<br />
<strong>Information</strong>smenge beginnen. Aber der <strong>Spiele</strong>r, der in einer<br />
mehrelementigen <strong>Information</strong>smenge am Zug ist, muss<br />
einen “Belief”, d.h. eine Wahrscheinlichkeitsverteilung darüber<br />
haben, in welchem Entscheidungsknoten der Menge<br />
er sich befindet.<br />
So können wir erneut “sequentiell rationales Verhalten” analysieren,<br />
d.h., Verhalten, das in allen Fortsetzungsspielen des<br />
ursprünglichen Spiels optimal ist, sowohl auf als auch außerhalb<br />
des Gleichgewichtspfades.<br />
Das wird uns zu einem neuen Gleichgewichtskonzept führen:<br />
Perfektes Bayesianisches Gleichgewicht.<br />
In dem Maße, in dem die <strong>Spiele</strong>, die wir betrachten, komplizierter<br />
werden, müssen wir zusätzliche Anforderungen stellen,<br />
um nicht-überzeugende Gleichgewichte auszuschließen.<br />
Beachten Sie jedoch, dass die Gleichgewichtsbegriffe nicht<br />
willkürlich sind, sondern systematisch aufeinander aufbauen.<br />
Wir werden sehen, dass perfekte Bayesianische Gleichgewichte<br />
übereinstimmen <strong>mit</strong><br />
teilspielperfekten Gleichgewichten, wenn es sich um ein<br />
dynamisches Spiel <strong>mit</strong> vollständiger <strong>Information</strong> handelt;
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-3 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Bayesianischen Nash-Gleichgewichten, wenn es um ein<br />
statisches Spiel <strong>mit</strong> <strong>unvollständiger</strong> <strong>Information</strong> geht;<br />
Nash-Gleichgewichten, wenn es sich um ein statisches<br />
Spiel <strong>mit</strong> vollständiger <strong>Information</strong> handelt.<br />
Zunächst wenden wir die Idee sequentieller Rationalität auf<br />
<strong>Spiele</strong> <strong>mit</strong> vollständiger, aber unvollkommener <strong>Information</strong><br />
an. Der Schritt zu <strong>Spiele</strong>n <strong>mit</strong> <strong>unvollständiger</strong> <strong>Information</strong><br />
ist dann nicht mehr groß.<br />
7.2 Sequentielle Rationalität<br />
Betrachten Sie zunächst das Spiel in Abb. <strong>7.1</strong>, das auf Selten<br />
(1975) zurückgeht.<br />
1<br />
①<br />
<br />
2<br />
<br />
①<br />
<br />
ℓ r<br />
<br />
<br />
2<br />
1<br />
0<br />
0<br />
L M<br />
R<br />
①<br />
<br />
<br />
ℓ<br />
0<br />
2<br />
Abb. <strong>7.1</strong><br />
r<br />
<br />
0<br />
1<br />
<br />
1<br />
3<br />
Wie sollte sich <strong>Spiele</strong>r 2 in diesem Spiel verhalten?
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-4 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Wenn <strong>Spiele</strong>r 2 am Zug ist, hat er eine dominante Strategie:<br />
ℓ. Gegeben, dass 2 ℓ spielen wird, ist es für <strong>Spiele</strong>r 1 optimal,<br />
ebenfalls L zu spielen.<br />
Gibt es noch andere Gleichgewichte in diesem Spiel?<br />
❅❅<br />
❅<br />
❅<br />
❅<br />
1<br />
L<br />
M<br />
R<br />
2<br />
ℓ<br />
r<br />
2, 1 0, 0<br />
0, 2 0, 1<br />
1, 3 1, 3<br />
Abb. 7.2: Normalform des Spiels in Abb. <strong>7.1</strong><br />
Analyse der Normalform des Spiels zeigt, dass es noch ein<br />
zweites Nash-Gleichgewicht in reinen Strategien gibt: (R, r).<br />
Ist dieses Gleichgewicht (R, r) teilspielperfekt?<br />
Ja! In diesem Spiel ist das einzige Teilspiel das gesamte<br />
Spiel. Da (R, r) im gesamten Spiel ein Nash-Gleichgewicht<br />
ist, ist es auch teilspielperfekt. Aber es ist ganz sicher nicht<br />
sequentiell rational.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-5 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Wie können wir dieses unglaubwürdige Gleichgewicht ausschließen?<br />
Betrachten Sie das Fortsetzungsspiel, dasbeginnt,<br />
wenn <strong>Spiele</strong>r 2 am Zug ist. Dieses Fortsetzungsspiel<br />
beginnt in einer mehrelementigen <strong>Information</strong>smenge und<br />
ist darum kein Teilspiel. Trotzdem wollen wir verlangen, dass<br />
die Strategien auch in solchen Fortsetzungsspielen optimales<br />
Verhalten vorschreiben.<br />
Welches Verhalten in einem Fortsetzungsspiel optimal ist,<br />
hängt im allgemeinen von den Wahrscheinlichkeiten ab, die<br />
ein <strong>Spiele</strong>r den verschiedenen Knoten in seiner <strong>Information</strong>smenge<br />
zuordnet.<br />
Zusätzliche Anforderungen an ein Gleichgewicht:<br />
Bedingung <strong>7.1</strong> In jeder <strong>Information</strong>smenge muss<br />
der <strong>Spiele</strong>r, der am Zug ist, einen Belief darüber<br />
haben, an welchem Knoten er sich befindet. Ein Belief<br />
ist eine Wahrscheinlichkeitsverteilung über die<br />
möglichen Knoten. Ein System von Beliefs für alle<br />
<strong>Information</strong>smengen bezeichnen wir <strong>mit</strong> μ.<br />
Bedingung 7.2 Gegeben seine Beliefs muss das Verhalten<br />
eines jeden <strong>Spiele</strong>rs sequentiell rational<br />
sein, d.h., gegeben seine Beliefs muss seine Strategie<br />
in jedem Fortsetzungsspiel eine beste Antwort gegen<br />
die Strategien seiner Gegenspieler sein.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-6 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Diese Bedingungen schließen das Gleichgewicht (R, r) aus.<br />
Ganz gleich, welchen Belief <strong>Spiele</strong>r 2 in seiner <strong>Information</strong>smenge<br />
hat, es ist immer besser, ℓ zu spielen, als r.<br />
In diesem Beispiel spielt es keine Rolle, welche Beliefs <strong>Spiele</strong>r<br />
2 hat. Im allgemeinen wird die optimale Aktion eines <strong>Spiele</strong>rs<br />
jedoch von seinen Beliefs abhängen. Darum können wir<br />
nicht beliebige Beliefs zulassen, sondern müssen verlangen,<br />
dass diese Beliefs konsistent <strong>mit</strong> den Strategien der <strong>Spiele</strong>r<br />
und der bisherigen Geschichte des Spiels sind.<br />
Bedingung 7.3 Die Beliefs eines <strong>Spiele</strong>rs in jeder<br />
<strong>Information</strong>smenge (entlang und abseits des Gleichgewichtspfades)<br />
ergeben sich aus den Gleichgewichtsstrategien<br />
der <strong>Spiele</strong>r und aus Bayes’ Regel, wann immer<br />
diese Regel angewandt werden kann.<br />
Beispiele:<br />
Betrachten Sie erneut Abb. <strong>7.1</strong> und das Gleichgewicht<br />
(L, ℓ). Wenn die <strong>Information</strong>smenge von <strong>Spiele</strong>r 2 erreicht<br />
wird, muss <strong>Spiele</strong>r 2 glauben, dass er sich <strong>mit</strong><br />
Wahrscheinlichkeit 1 im linken Knoten befindet.<br />
Angenommen, es gäbe in diesem Spiel ein Gleichgewicht<br />
in gemischten Strategien, in dem <strong>Spiele</strong>r 1 <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit<br />
p, q und 1 − p − q nach L bzw. M bzw.<br />
R geht. Wenn jetzt die <strong>Information</strong>smenge von <strong>Spiele</strong>r
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-7 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
2 <strong>mit</strong> den Knoten L und M erreicht wird, muss <strong>Spiele</strong>r<br />
p<br />
2 glauben, dass er sich <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit p+q in<br />
q<br />
Knoten L und <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit p+q in Knoten M<br />
befindet.<br />
Exkurs: Bayes’ Regel<br />
Betrachten wir eine Wahrscheinlichkeitsverteilung p und zwei<br />
Ereignisse E und F . Dann besagt Bayes’ Regel, dass<br />
prob(E|F )=<br />
prob(E und F )<br />
.<br />
prob(F )<br />
Beispiel: <strong>Spiele</strong>r 1 geht <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit p nach L,<br />
<strong>mit</strong> W. q nach M, und <strong>mit</strong> W. 1 − p − q nach R. Wie<br />
hoch ist die bedingte Wahrscheinlichkeit, dass <strong>Spiele</strong>r 1 in<br />
Knoten L gelandet ist, wenn wir wissen, dass er entweder<br />
in Knoten L oder M ist?<br />
E = L<br />
F = {L, M}<br />
prob(E und F )=p<br />
prob(F )=p + q<br />
prob(E|F )= p<br />
p+q
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-8 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
7.3 Gleichgewichtsdefinition<br />
Definition <strong>7.1</strong> Ein perfektes Bayesianisches<br />
Gleichgewicht (PBGG) ist ein Profil von Strategien<br />
und ein System von Beliefs (σ, μ), sodass<br />
die Strategien aller <strong>Spiele</strong>r sequentiell rational<br />
sind gegeben das System von Beliefs μ;<br />
die Beliefs (entlang und abseits des Gleichgewichtspfades)<br />
aus den Gleichgewichtsstrategien der <strong>Spiele</strong>r<br />
<strong>mit</strong> Hilfe von Bayes’ Regel abgeleitet werden,<br />
wann immer diese Regel anwendbar ist<br />
Bemerkungen:<br />
1) Wenn die <strong>Spiele</strong>r vollständig gemischte Strategien verwenden,<br />
werden alle Knoten <strong>mit</strong> positiver Wahrscheinlichkeit<br />
erreicht. Dann können wir Bayes’ Regel immer<br />
anwenden, um die Beliefs der <strong>Spiele</strong>r zu “aktualisieren”.<br />
2) Wenn die Strategien nicht vollständig gemischt sind,<br />
werden bestimmte <strong>Information</strong>smengen <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit<br />
0 erreicht. In solchen <strong>Information</strong>smengen kann<br />
es sein, dass Bayes’ Regel nicht anwendbar ist. Dann<br />
lässt das Konzept des PBGG beliebige Beliefs zu, sodass<br />
oft sehr viele Ergebnisse als PBGG gestützt werden<br />
können. Deshalb werden wir weitere Verfeinerungen des<br />
Gleichgewichtskonzepts benötigen (siehe unten).
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-9 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
7.4 Beispiele<br />
Beispiel 1 hat ein echtes Teilspiel <strong>mit</strong> einem eindeutigen<br />
Gleichgewicht: (L, r). Deshalb ist das eindeutiges PBGG:<br />
(D, L, r), μ =1. Dies ist auch das einzige TPGG.<br />
Es gibt noch weitere Nash-Gleichgewichte, z.B. (A, L, ℓ).<br />
In diesem Gleichgewicht wird die <strong>Information</strong>smenge von<br />
<strong>Spiele</strong>r 3 <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit 0 erreicht.<br />
Wenn wir nur verlangen, dass Bayes’ Regel auf dem<br />
Gleichgewichtspfad verwendet werden muss, dann sind<br />
die Beliefs von <strong>Spiele</strong>r 3 beliebig. Insbesondere ist μ =0<br />
möglich. Mit μ =0ist es für <strong>Spiele</strong>r 3 tatsächlich optimal,<br />
ℓ zu wählen.<br />
Wir verlangen jedoch zusätzlich, dass Bayes’ Regel auch<br />
außerhalb des Gleichgewichtspfades angewendet werden<br />
soll, wann immer das möglich ist. Hier ist es möglich.<br />
Gegeben die Strategie von <strong>Spiele</strong>r 2, L, schreibt Bayes’<br />
Regel vor: μ =1.Darumistℓ für <strong>Spiele</strong>r 3 nicht optimal<br />
und (A, L, ℓ) so<strong>mit</strong> kein PBGG.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-10 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
1<br />
①<br />
<br />
2 ① <br />
3<br />
<br />
①<br />
<br />
ℓ r<br />
⎛ <br />
⎞<br />
⎛ <br />
⎞<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎟<br />
⎠<br />
1<br />
2<br />
1<br />
D<br />
A<br />
L R<br />
[μ] [1−μ] 3<br />
3<br />
3<br />
①<br />
ℓ<br />
⎛ <br />
⎞<br />
<br />
⎜ ⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ ⎠<br />
Abb. 7.3: Beispiel 1 – Bayes’ Regel anwendbar<br />
1<br />
①<br />
<br />
2 ① <br />
3<br />
<br />
①<br />
<br />
ℓ r<br />
⎛ <br />
⎞<br />
⎛ <br />
⎞<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎟<br />
⎠<br />
1<br />
2<br />
1<br />
D<br />
0<br />
1<br />
2<br />
A<br />
A ′<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
L R<br />
[μ] [1−μ] 3<br />
3<br />
3<br />
①<br />
ℓ<br />
⎛ <br />
⎞<br />
<br />
⎜ ⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ ⎠<br />
Abb. 7.4: Beispiel 2 – Bayes’ Regel nicht anwendbar<br />
0<br />
1<br />
2<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
r<br />
0<br />
1<br />
1<br />
r<br />
0<br />
1<br />
1<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
2<br />
0<br />
0<br />
2<br />
0<br />
0<br />
0<br />
2<br />
0<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-11 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
In Beispiel 2 hat <strong>Spiele</strong>r 2 die Option, das Spiel zu beenden<br />
(A ′ ). Das alte Gleichgewicht (D, L, r) <strong>mit</strong> μ =1ist<br />
nach wie vor ein PBGG. Jetzt gibt es aber noch ein zweites<br />
PBGG: (A, A ′ ,ℓ) und μ ≤ 1<br />
3 .<br />
Wenn in diesem Gleichgewicht <strong>Spiele</strong>r 2 zum Zug kommt,<br />
wählt er sowohl L als auch R <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit 0.<br />
Bayes’ Regel greift deshalb nicht.<br />
⇒ Die Beliefs von <strong>Spiele</strong>r 3 sind beliebig; insbesondere<br />
ist μ ≤ 1<br />
3 möglich.<br />
⇒ Für 3 ist es tatsächlich optimal, ℓ zu spielen.<br />
⇒ Für 2 ist es tatsächlich optimal, A ′ zu spielen.<br />
⇒ Für 1 ist es tatsächlich optimal, A zu wählen.<br />
Beispiel 3 illustriert ein PBGG in gemischten Strategien:<br />
1<br />
① <br />
2<br />
<br />
①<br />
<br />
ℓ r<br />
<br />
<br />
1<br />
1<br />
R<br />
L M<br />
[μ] [1−μ] 5<br />
0<br />
①<br />
<br />
<br />
ℓ<br />
3<br />
1<br />
r<br />
<br />
4<br />
3<br />
<br />
0<br />
2<br />
Abb. 7.5: Beispiel 3 – PBGG in gemischten Strategien
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-12 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Analyse des Spiels:<br />
Wenn die <strong>Information</strong>smenge von <strong>Spiele</strong>r 2 erreicht wird,<br />
ist ℓ genau dann optimal, wenn<br />
1 ≥ 3(1 − μ) ⇔ μ ≥ 2<br />
3 .<br />
sei Teil eines PBGG. Dann spielt<br />
<strong>Spiele</strong>r 2 ℓ und <strong>Spiele</strong>r 1 M. Daswürde jedoch μ =0<br />
implizieren, ein Widerspruch.<br />
Angenommen, μ> 2<br />
3<br />
sei Teil eines PBGG. Dann spielt<br />
<strong>Spiele</strong>r 2 r und <strong>Spiele</strong>r 1 L. Daswürde jedoch μ =1<br />
implizieren, erneut ein Widerspruch.<br />
Angenommen, μ< 2<br />
3<br />
Also muss μ = 2 sein. Jetzt ist <strong>Spiele</strong>r 2 indifferent und<br />
3<br />
muss im Gleichgewicht ℓ <strong>mit</strong> einer Wahrscheinlichkeit p<br />
spielen, so dass <strong>Spiele</strong>r 1 ebenfalls indifferent zwischen<br />
L und M ist. Das ist genau dann der Fall, wenn<br />
p +5(1−p) =3p +4(1−p) ⇔ p = 1<br />
3 .<br />
Also ist das eindeutige PBGG in diesem Spiel:<br />
– Strategie von <strong>Spiele</strong>r 1: 2<br />
3<br />
– Strategie von <strong>Spiele</strong>r 2: 1<br />
3<br />
1 , 3<br />
2 , 3<br />
– Beliefs von <strong>Spiele</strong>r 2: μ = 2<br />
3 .<br />
, 0,
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-13 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
7.5 Sequentielle und Perfekte Gleichgewichte<br />
Perfekte Bayesianische Gleichgewichte sind erst relativ spät<br />
in die Literatur eingeführt worden (Fudenberg und Tirole<br />
1991). Die Idee, ein Gleichgewicht als Kombination aus<br />
Strategien und Beliefs aufzufassen, um so sequentielle Rationalität<br />
auch in <strong>Spiele</strong>n <strong>mit</strong> unvollkommener oder <strong>unvollständiger</strong><br />
<strong>Information</strong> definieren zu können, stammt von<br />
Kreps und Wilson (1982). Sie hatten das etwas strengere<br />
Konzept des sequentiellen Gleichgewichts eingeführt,<br />
das wir wie folgt definieren können:<br />
Definition 7.2 Ein sequentielles Gleichgewicht<br />
ist ein Profil von Strategien und ein System von Beliefs<br />
(σ, μ) <strong>mit</strong> den folgenden Eigenschaften:<br />
(σ, μ) ist ein perfektes Bayesianisches Gleichgewicht.<br />
Es existiert eine Folge von vollständig gemischten<br />
Strategien {σk } ∞ k=1 <strong>mit</strong> limk→∞ σk = σ, sodass<br />
μ = limk→∞ μk , wobei μk dasjenige System von<br />
Beliefs bezeichnet, das sich aus den Strategien<br />
σk und Bayes’ Regel ergibt.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-14 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Sequentielle Gleichgewichte verlangen also zusätzlich, dass<br />
sich die Beliefs rechtfertigen lassen durch ein Profil vollständig<br />
gemischter Strategien, die sehr “nahe” bei den<br />
Gleichgewichtsstrategien liegen. Da bei vollständig gemischten<br />
Strategien alle <strong>Information</strong>smengen <strong>mit</strong> positiver Wahrscheinlichkeit<br />
erreicht werden, kann man Bayes’ Regel immer<br />
anwenden.<br />
Bemerkungen:<br />
1) Alle sequentiellen Gleichgewichte sind PBGGe, aber die<br />
Umkehrung gilt nicht. Sequentielle Gleichgewichte lassen<br />
bestimmte Beliefs außerhalb des Gleichgewichtspfades<br />
nicht zu.<br />
2) Insbesondere impliziert die Definition eines sequentiellen<br />
Gleichgewichts, dass alle <strong>Spiele</strong>r ihre Beliefs außerhalb<br />
des Gleichgewichtspfades konsistent <strong>mit</strong>einander aktualisieren<br />
müssen. Wenn <strong>Spiele</strong>r 2 und 3 einen Zug von<br />
<strong>Spiele</strong>r 1 außerhalb des Gleichgewichtspfades beobachten,<br />
dann müssen <strong>Spiele</strong>r 2 und 3 denselben Belief über<br />
den Typ von <strong>Spiele</strong>r 1 bilden.<br />
3) Kreps und Wilson haben gezeigt, dass sequentielle Gleichgewichte<br />
in allen endlichen <strong>Spiele</strong>n existieren.<br />
4) Die zusätzliche (Limes-)Bedingung lässt sich typischerweise<br />
nur sehr schwer überprüfen. Darum wird in der Li-
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-15 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
teratur eigentlich immer nur <strong>mit</strong> PBGG gearbeitet, auch<br />
wenn viele Autoren von “sequentiellen Gleichgewichten”<br />
reden.<br />
5) Fudenberg und Tirole (1991) geben (recht restriktive)<br />
Bedingungen an, unter denen die beiden Gleichgewichtsbegriffe<br />
zu identischen Ergebnissen führen. Dies ist z.B.<br />
in den Signalisierungsspielen des folgenden Abschnitts<br />
der Fall. Ebenso sind diese Bedingungen in der Lösung<br />
des Handelsketten-Paradoxons in Abschnitt <strong>7.1</strong>3 erfüllt.<br />
6) Kreps und Wilson (1982) haben gezeigt, dass die Menge<br />
aller sequentiellen Gleichgewichte generisch <strong>mit</strong> der<br />
Menge aller (trembling hand) perfekten Gleichgewichte<br />
übereinstimmt.<br />
Das Konzept des perfekten Gleichgewichts (trembling<br />
hand perfect equilibrium) wurde von Selten (1975) eingeführt.<br />
Die Idee ist, dass jeder <strong>Spiele</strong>r “zittert” und in jeder<br />
<strong>Information</strong>smenge, in der er am Zug ist, jede mögliche Aktion<br />
<strong>mit</strong> einer positiven Wahrscheinlichkeit wählt.<br />
Dazu führt man ɛ-beschränkte Strategien ein, bei denen<br />
jeder <strong>Spiele</strong>r jede Aktion mindestens <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit<br />
ɛ>0 wählen muss, und betrachtet die resultierenden<br />
ɛ-beschränkten Nash-Gleichgewichte. Dann läßt man das<br />
“Zittern” (ɛ) gegen 0 gehen.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-16 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Definition 7.3 Ein perfektes Gleichgewicht ist<br />
ein Nash-Gleichgewicht <strong>mit</strong> der Eigenschaft, dass es<br />
eine Folge von ɛ-beschränkten Nash-Gleichgewichten<br />
gibt, die gegen dieses Gleichgewicht konvergieren,<br />
wenn ɛ gegen 0 geht.<br />
Bemerkungen:<br />
1) Das Zittern hat zur Folge, dass jede <strong>Information</strong>smenge<br />
<strong>mit</strong> positiver Wahrscheinlichkeit erreicht wird. Dadurch<br />
werden Nash-Gleichgewichte, die nicht sequentiell rational<br />
sind, eleminiert.<br />
2) Selten (1975) hat gezeigt, dass perfekte Gleichgewichte<br />
in allen endlichen <strong>Spiele</strong>n existieren.<br />
3) Perfekte Gleichgewichte sind grundsätzlich auch für <strong>Spiele</strong><br />
<strong>mit</strong> <strong>unvollständiger</strong> <strong>Information</strong> definiert. Aber: Perfekte<br />
Gleichgewichte sind ohne Referenz auf Beliefs definiert.<br />
Das macht es sehr schwer, zu überprüfen, ob ein<br />
Gleichgewicht perfekt ist oder nicht.<br />
4) Alle perfekten Gleichgewichte sind sequentiell, aber nicht<br />
umgekehrt, d.h., Perfektheit stellt stärkere Anforderungen.<br />
Aber: Für generische <strong>Spiele</strong> stimmen beide Konzepte<br />
überein.<br />
5) Da es sich sehr viel leichter prüfen lässt, ob ein Gleichgewicht<br />
sequentiell oder perfekt Bayesianisch als (tremb-
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-17 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
ling hand) perfekt ist, werden perfekte Gleichgewichte<br />
bei <strong>Spiele</strong>n <strong>mit</strong> <strong>unvollständiger</strong> <strong>Information</strong> kaum verwendet.<br />
6) Für eine ausführliche Diskussion der technischen Eigenschaften<br />
beider Konzepte siehe Fudenberg und Tirole<br />
(1991, Kapitel 8).<br />
7.6 Signalisierungsspiele<br />
Wir betrachten jetzt <strong>Spiele</strong> <strong>mit</strong> <strong>unvollständiger</strong> <strong>Information</strong>.<br />
Eine wichtige Klasse solcher <strong>Spiele</strong> sind sogenannte<br />
Signalisierungsspiele, die die folgende Struktur haben:<br />
Es gibt zwei <strong>Spiele</strong>r, einen Sender und einen Empfänger.<br />
1) Die Natur wählt den Typ t des Senders aus einer Menge<br />
T = {t1,...,tI} entsprechend der W-Verteilung μ(t).<br />
2) Der Sender erfährt seinen Typ und wählt eine Botschaft<br />
m aus M = {m1,...,mJ}.<br />
3) Der Empfänger beobachtet die Botschaft (aber nicht<br />
ti) und wählt dann eine Aktion a aus der Menge der<br />
möglichen Aktionen A ∈{a1,...,aK}.<br />
4) Die Auszahlungen sind US(t, m, a) und UE(t, m, a).
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-18 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Solche Signalisierungsspiele sind in vielen Bereichen der VWL<br />
angewendet worden.<br />
Beispiele:<br />
Job market signaling: Der Sender ist ein Arbeiter, dessen<br />
Fähigkeiten private <strong>Information</strong> sind. Er wählt ein Ausbildungsniveau.<br />
Der Unternehmer beobachtet die Ausbildung,<br />
aber nicht die Fähigkeit, und entscheidet über<br />
ein Lohnangebot.<br />
Initial public offering: Der Sender ist ein Unternehmer,<br />
der den Wert seines Unternehmens kennt. Er wählt einen<br />
Anteil seiner Firma, den er auf dem Aktienmarkt verkaufen<br />
will. Der Markt beobachtet diesen Anteil, nicht aber<br />
den Wert des Unternehmens, und entscheidet über die<br />
Bewertung der Aktien.<br />
Li<strong>mit</strong> pricing: Der Sender ist ein Monopolist, der seine<br />
Grenzkosten kennt. Er wählt seine Produktionsmenge<br />
in der ersten Periode. Der Empfänger ist ein potentieller<br />
Marktzutreter. Er beobachtet die gewählte Menge, nicht<br />
aber die Grenzkosten des Monopolisten, und entscheidet<br />
dann über Marktzutritt.<br />
Wir betrachten zunächst ein abstraktes Signalisierungsspiel<br />
<strong>mit</strong> zwei Typen, zwei Botschaften des Senders und zwei<br />
Aktionen des Empfängers:
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-19 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Sender<br />
<br />
a1<br />
a1<br />
<br />
m1 t1 m2<br />
① ①<br />
①<br />
<br />
a2<br />
a2<br />
<br />
μ0<br />
① Natur<br />
<br />
1 − μ0<br />
a1<br />
a1<br />
<br />
①<br />
①<br />
①<br />
<br />
m1 t2 m2<br />
<br />
a2<br />
a2<br />
<br />
Empfänger Empfänger<br />
Sender<br />
Abb. 7.6: Struktur eines Signalisierungsspiels<br />
In diesem Spiel hat jeder <strong>Spiele</strong>r vier mögliche Strategien.<br />
Beachten Sie, dass eine Strategie für jede <strong>Information</strong>smenge,<br />
in der <strong>Spiele</strong>r i am Zug ist, angeben muss, wie sich<br />
<strong>Spiele</strong>r i dort verhalten soll.<br />
Eine mögliche Strategie des Senders ist (m2,m1): “<strong>Spiele</strong><br />
m2, wennDuTypt1 bist, und m1, wennDuTypt2<br />
bist.”<br />
Eine mögliche Strategie des Empfängers ist (a2,a1):<br />
“<strong>Spiele</strong> a2, wenn der Sender m1 gesendet hat, und a1,<br />
wenn der Sender m2 gesendet hat.”
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-20 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Außerdem muss der Empfänger nach beiden Botschaften<br />
einen Belief darüber haben, an welchem Knoten er sich<br />
befindet. Da es für den Empfänger zwei mögliche <strong>Information</strong>smengen<br />
gibt, gibt es auch zwei Beliefs (μ1,μ2).<br />
Es gibt zwei mögliche Arten von Gleichgewichten in reinen<br />
Strategien:<br />
Separierende Gleichgewichte: Unterschiedliche Typen<br />
des Senders wählen unterschiedliche Botschaften.<br />
Pooling-Gleichgewichte: Beide Typen des Senders<br />
wählen dieselbe Botschaft.<br />
Bei mehr als zwei Typen kann es auch halb-separierende<br />
Gleichgewichte geben: Einige Botschaften werden nur von<br />
einigen Typen und nicht von anderen gewählt, aber die Separierung<br />
ist nicht perfekt.<br />
Bei gemischten Strategien sind auch hybride Gleichgewichte<br />
möglich: Ein Typ sendet eine Botschaft <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit<br />
1, der andere Typ randomisiert zwischen beiden<br />
Botschaften.<br />
7.6.1 Ein Beispiel<br />
Suchen wir jetzt alle Gleichgewichte in reinen Strategien in<br />
dem folgenden Beispiel:
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-21 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
<br />
1<br />
3<br />
<br />
4<br />
0<br />
<br />
2<br />
4<br />
<br />
0<br />
1<br />
o<br />
Sender<br />
<br />
<br />
[μl]<br />
L t1 R<br />
[μr]<br />
① ①<br />
①<br />
<br />
u<br />
<br />
1<br />
2<br />
① Natur<br />
1<br />
<br />
o<br />
2<br />
<br />
①<br />
①<br />
①<br />
<br />
[1 − μl] L t2 R [1−μr] <br />
<br />
Empfänger Empfänger<br />
u<br />
Sender<br />
Abb. 7.7: Ein Signalisierungsspiel<br />
o<br />
u<br />
o<br />
u<br />
<br />
2<br />
1<br />
<br />
0<br />
0<br />
<br />
1<br />
0<br />
<br />
1<br />
2<br />
1) Pooling auf L: Angenommen es gibt ein PBGG, in<br />
dem beide Typen L wählen.<br />
⇒ μl = 1<br />
2 .<br />
⇒ Empfänger reagiert <strong>mit</strong> o.<br />
Ist es für beide Typen tatsächlich optimal, L zu wählen?<br />
Für t2 auf jedem Fall, für t1 nur, wenn der Empfänger<br />
<strong>mit</strong> u reagiert, wenn der Sender R spielen würde.<br />
Was wird der Empfänger tun, wenn er R beobachtet?<br />
Für ihn ist u optimal, falls μr ≤ 2<br />
3 . Beachten Sie, dass<br />
Bayes’ Regel hier nicht angewandt werden kann, um μr<br />
festzulegen.<br />
Also sind die folgenden Strategien und Beliefs PBGGe:
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-22 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
(L, L) (Strategie des Senders)<br />
(o, u) (Strategie des Empfängers)<br />
(Belief des Empfängers nach L)<br />
(Belief des Empfängers nach R)<br />
2) Pooling auf R:<br />
⇒ μr = 1<br />
2 .<br />
⇒ Empfänger reagiert <strong>mit</strong> u.<br />
⇒ Sender vom Typ t1 bekommt 0.<br />
Das kann kein Gleichgewicht sein, denn t1 kann sich<br />
eine Auszahlung von mindestens 1 garantieren, wenn er<br />
L spielt.<br />
3) Separierung (L,R):<br />
⇒ μl =1, μr =0.<br />
⇒ Empfänger reagiert auf L <strong>mit</strong> o und auf R <strong>mit</strong> u.<br />
⇒ Beide Typen des Senders erhalten Auszahlung 1.<br />
Das kann kein Gleichgewicht sein: Typ t2 stellt sich besser,<br />
wenn er L wählt, worauf der Empfänger <strong>mit</strong> o reagiert,<br />
was dem Sender 2 statt 1 gibt.<br />
4) Separierung (R,L):<br />
μl = 1<br />
2<br />
μr ≤ 2<br />
3<br />
⇒ μl =0, μr =1.<br />
⇒ Empfänger reagiert auf L <strong>mit</strong> o und auf R <strong>mit</strong> o.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-23 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
⇒ Beide Typen des Senders erhalten Auszahlung 2.<br />
Kein Typ kann sich durch Wechsel seiner Strategie verbessern.<br />
Also sind die folgenden Strategien und Beliefs ein PBGG:<br />
(R, L) (Strategie des Senders)<br />
(o, o) (Strategie des Empfängers)<br />
μl =0 (Belief des Empfängers nach L)<br />
μr =1 (Belief des Empfängers nach R)<br />
7.6.2 Signalisierung durch Ausbildung<br />
Das folgende Modell von Spence (1973) ist das klassische<br />
Signalisierungsmodell. Es zeigt, dass asymmetrische <strong>Information</strong><br />
zu ineffizientem Signalisierungsverhalten führen kann.<br />
Zeitstruktur:<br />
1) Die Natur bestimmt den Typ, θ, eines Arbeiters: Mit<br />
Wahrscheinlichkeit μ0 hat er eine hohe Produktivität<br />
(θH), <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit 1 − μ0 hat er eine niedrige<br />
Produktivität (θL).<br />
2) Der Arbeiter lernt seine Fähigkeiten und wählt ein Ausbildungsniveau,<br />
e.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-24 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
3) Zwei Unternehmen beobachten das Ausbildungsniveau<br />
des Arbeiters, nicht aber seine Fähigkeiten, und machen<br />
konkurrierende Lohnangebote.<br />
4) Der Arbeiter akzeptiert das höhere Lohnangebot oder<br />
randomisiert 50:50 bei identischen Angeboten.<br />
Auszahlungen:<br />
Ein Unternehmen, das den Arbeiter zum Lohn w einstellt,<br />
bekommt<br />
Π(θ, w) =θ − w.<br />
Ein Arbeiter vom Typ θ <strong>mit</strong> Ausbildungsniveau e erhält<br />
U(θ, w, e) =w − c(e, θ).<br />
Um den Effekt des Modells besonders klar herauszuarbeiten,<br />
nehmen wir an, dass die Produktivität des Arbeiters<br />
überhaupt nicht von seiner Ausbildung abhängt!<br />
Diese Annahme könnten wir leicht aufgeben, ohne die qualitativen<br />
Resultate zu verändern (siehe Gibbons).<br />
Annahme <strong>7.1</strong> Die Ausbildungskosten des Arbeiters<br />
sind private, nicht beobachtbare Kosten, für die gilt:<br />
1) c(0,θ)=0für θ ∈{θL,θH};
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-25 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
2) ce(e, θ) = ∂c(e,θ)<br />
∂e > 0 und<br />
cee(e, θ) = ∂2c(e,θ) ∂e2 > 0 für θ ∈{θL,θH};<br />
3) c(e, θL) >c(e, θH) für alle e>0;<br />
4) ce(e, θL) >ce(e, θH) für alle e>0.<br />
Die zentrale Annahme ist, dass der schlechte Typ sowohl<br />
höhere Kosten als auch höhere Grenzkosten als der gute<br />
Typ hat (single crossing property).<br />
Die Indifferenzkurven der beiden Typen im (e, w)-Raum illustriert<br />
Abb. 7.8.<br />
w<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Abb. 7.8: Indifferenzkurven im Spence-Modell<br />
<br />
<br />
<br />
e
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-26 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Betrachten Sie die letzte Stufe des Spiels. Nehmen wir zunächst<br />
an, es gäbe keine Ausbildung, d.h., keine Möglichkeit, die<br />
Fähigkeiten zu signalisieren. In diesem Fall werden beide<br />
Firmen dem Arbeiter einen Lohn anbieten, der seiner erwarteten<br />
Produktivität entspricht:<br />
ˆw = μ0θH +(1− μ0)θL<br />
Nehmen wir jetzt an, dass Signalisierung durch Ausbildung<br />
möglich ist. Nachdem sie das Ausbildungsniveau beobachtet<br />
haben, werden beide Firmen ihre Beliefs über den Typ des<br />
Arbeiters aktualisieren. Wir nehmen an, dass beide Firmen<br />
auch außerhalb des Gleichgewichtspfades ihre Beliefs über<br />
den Typ des Arbeiters identisch aktualisieren (dies muss<br />
in einem sequentiellen Gleichgewicht notwendigerweise der<br />
Fall sein). Sei μ(e) die Wahrscheinlichkeit, die beide Unternehmen<br />
dem Ereignis zuordnen, dass der Arbeiter eine hohe<br />
Produktivität hat.<br />
In der letzten Stufe des Spiels herrscht Bertrand-Wettbewerb.<br />
Beide Firmen bieten deshalb den Lohn<br />
w(e) =μ(e) θH +(1− μ(e)) θL<br />
und der Arbeiter randomisiert, welches Angebot er annimmt.<br />
Beachten Sie, dass θL ≤ w(e) ≤ θH für alle e ≥ 0.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-27 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
w<br />
<br />
<br />
<br />
Abb. 7.9: Eine mögliche Lohnfunktion<br />
Separierende Gleichgewichte<br />
Im Gleichgewicht sei e ∗ (θ) das Ausbildungsniveau von Typ<br />
θ und w ∗ (e) die Lohnfunktion der Unternehmen. In einem<br />
separierenden GG muss gelten: e ∗ (θL) = e ∗ (θH).<br />
Lemma <strong>7.1</strong> In jedem separierenden Gleichgewicht<br />
muss gelten:<br />
w ∗ (e ∗ (θL)) = θL und w ∗ (e ∗ (θH)) = θH.<br />
Beweis: In einem PBGG müssen die Beliefs entlang des GG-<br />
Pfades <strong>mit</strong> Bayes’ Regel aktualisiert werden:<br />
e = e ∗ (θL) ⇒ μ(e) =0<br />
e = e ∗ (θH) ⇒ μ(e) =1<br />
<br />
<br />
<br />
e
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-28 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Die entsprechenden Löhne ergeben sich durch den Bertrand-<br />
Wettbewerb. Q.E.D.<br />
Lemma 7.2 In jedem separierenden Gleichgewicht<br />
ist e ∗ (θL) =0.<br />
Beweis: Angenommen e ∗ (θL) > 0. Wegen Lemma <strong>7.1</strong> bekommt<br />
Typ θL den Lohn w = θL. Wenn er ein niedrigeres<br />
Ausbildungsniveau wählt, sind seine Kosten niedriger, ohne<br />
dass sein Lohn weiter fallen kann. Also lohnt sich eine<br />
Abweichung. Q.E.D.<br />
Wegen Lemma 7.2 muss die relevante Indifferenzkurve von<br />
Typ θL wie folgt aussehen:<br />
w<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Abb. <strong>7.1</strong>0: Indifferenzkurve für Typ θL in einem<br />
separierenden Gleichgewicht<br />
<br />
<br />
<br />
e
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-29 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Die GG-Allokation für Typ θL ist der Punkt (0,θL).<br />
Die GG-Allokation für Typ θH muss auf der Geraden w =<br />
θH liegen. Sein Ausbildungsniveau e ∗ (θH) kann aber nicht<br />
links von e ′ liegen, sonst würde Typ θL den Punkt (e ∗ (θH),θH)<br />
seiner eigenen Allokation vorziehen.<br />
Behauptung: Der Punkt (e ′ ,θH) ist Teil eines separierenden<br />
Gleichgewichts.<br />
Beweis: Die Punkte (0,θL) und (e ′ ,θH) sind für die Typen<br />
θL bzw. θH optimal, wenn die Lohnfunktion diese beiden<br />
Punkte berührt und an keiner Stelle links oberhalb von den<br />
Indifferenzkurven durch diese Punkte verläuft.<br />
Eine solche Lohnfunktion können wir leicht konstruieren.<br />
Beachten Sie, dass Bayes’ Regel nicht angewendbar ist,<br />
wenn der Arbeiter e ∈ {0,e ′ } wählt, so dass wir die Beliefs<br />
für diese e beliebig wählen können. Sei z.B.<br />
μ(e) =<br />
⎧<br />
⎪⎨<br />
Das erzeugt die Lohnfunktion<br />
w(e) =<br />
⎪⎩<br />
⎧<br />
⎪⎨<br />
⎪⎩<br />
0 falls e
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-30 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
w<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Abb. <strong>7.1</strong>1: Separierende Gleichgewichte<br />
Dieses Gleichgewicht ist offensichtlich nicht das einzige separierende<br />
Gleichgewicht:<br />
Jedes Ausbildungsniveau e ∈ [e ′ ,e ′′ ] kann in einem separierenden<br />
PBGG gestützt werden.<br />
Für jedes Ausbildungsniveau e ∈ [e ′ ,e ′′ ] gibt es viele verschiedene<br />
Beliefs außerhalb des Gleichgewichtspfades,<br />
die dieses Gleichgewicht stützen.<br />
Bemerkungen:<br />
Das Ausbildungsniveau e ′ ist das niedrigste Ausbildungsniveau,<br />
dass der gute Typ in einem separierenden Gleichgewicht<br />
wählen kann.<br />
<br />
<br />
<br />
e
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-31 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Der schlechte Typ ist in einem separierenden Gleichgewicht<br />
immer schlechter gestellt, als wenn Signalisierung<br />
unmöglich ist.<br />
Der gute Typ kann in einem separierenden Gleichgewicht<br />
besser gestellt sein, als wenn Signalierung unmöglich ist.<br />
Wenn μ0 jedoch groß genug ist, ist er immer schlechter<br />
gestellt. Beachten Sie, dass das Gleichgewicht oben<br />
unabhängig von μ0 ist. Wenn μ0 sehr groß ist, muss<br />
jeder der guten Arbeiter die teure Ausbildung absolvieren,<br />
nur um nicht <strong>mit</strong> einem der wenigen schlechten<br />
Arbeiter verwechselt zu werden.<br />
Die Möglichkeit von Signalisierung kann also zu einer<br />
Pareto-Verschlechterung führen!<br />
Die Gleichgewichte können nach dem Pareto-Kriterium<br />
geordnet werden.<br />
Pooling-Gleichgewichte<br />
Betrachten wir jetzt potentielle Pooling-Gleichgewichte, in<br />
denen beide Typen dasselbe Ausbildungsniveau, e ∗ (θL) =<br />
e ∗ (θH) =e ∗ ,wählen. Dann muss gelten:<br />
w ∗ (e ∗ )=μ0θH +(1− μ0)θL =ˆw.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-32 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Beachten Sie: Wenn der Arbeiter e = e ∗ wählt, sind wir<br />
außerhalb des Gleichgewichtspfads und Bayes’ Regel greift<br />
nicht. Also können wir hier beliebige Beliefs und da<strong>mit</strong> beliebige<br />
Lohnangebote zulassen.<br />
Welche Ausbildungsniveaus können Teil eines Pooling-Gleichgewichts<br />
sein?<br />
w<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Abb. <strong>7.1</strong>2: Pooling-Gleichgewichte<br />
Abb. <strong>7.1</strong>2 zeigt, dass alle Ausbildungsniveaus e ∈ [0, ˜e] als<br />
Pooling-Gleichgewichte gestützt werden können.<br />
<br />
<br />
<br />
e
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-33 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Bemerkungen:<br />
1) Wieder gibt es sehr viele unterschiedliche Gleichgewichtsergebnisse<br />
und noch mehr unterschiedliche Gleichgewichte<br />
(verschiedene Beliefs abseits des Gleichgewichtspfades<br />
bedeuten verschiedene Gleichgewichte, auch wenn<br />
das Ergebnis dasselbe ist).<br />
2) Die Pooling-Gleichgewichtsergebnisse können wieder nach<br />
dem Pareto-Kriterium geordnet werden.<br />
3) Pooling-Gleichgewichte <strong>mit</strong> e>0 werden gestützt durch<br />
die Furcht des Arbeiters, sich als Typ niedriger Produktivität<br />
zu entlarven, wenn er die Ausbildung nicht auf<br />
sich nimmt.<br />
4) Ein staatlicher Eingriff kann hier zu einer Pareto-Verbesserung<br />
führen, auch wenn der Staat nicht besser informiert<br />
ist als die Privaten: Er kann Ausbildung verbieten<br />
und da<strong>mit</strong> das Ergebnis (0, ˆw) herbeiführen.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-34 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
7.7 Multiple Gleichgewichte und “Refinements”<br />
Da es in Signalisierungsspielen sehr viele PBGGe gibt, fällt<br />
es uns schwer, das Ergebnis eines solchen Spiels vorherzusagen.<br />
Das Problem multipler Gleichgewichte rührt vor allem daher,<br />
dass wir die Beliefs außerhalb des Gleichgewichtspfades<br />
beliebig aktualisieren können.<br />
Beachten Sie: Das Aktualisieren von Beliefs außerhalb des<br />
Gleichgewichtspfades ist ein Spekulieren darüber, welcher<br />
Typ vom Gleichgewichtspfad abgewichen ist. Nicht alle Spekulationen<br />
sind gleich überzeugend.<br />
Zahlreiche Autoren haben eine Reihe von Verfeinerungen<br />
(Refinements) des Konzepts des PBGG vorgeschlagen, um<br />
das Aktualisieren der Beliefs außerhalb des GG-Pfades zu<br />
strukturieren und unplausible Gleichgewichte auszuschließen.<br />
Alle diese Verfeinerungen fragen: Für welchen Typ kann sich<br />
das Abweichen auf keinen Fall gelohnt haben? Welcher Typ<br />
hätte von einer Abweichung möglicherweise doch profitieren<br />
können?
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-35 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
7.8 Verfeinerung durch Dominanz-Argumente<br />
Betrachten Sie das folgende Spiel:<br />
1<br />
①<br />
<br />
2<br />
<br />
①<br />
<br />
ℓ r<br />
<br />
<br />
3<br />
1<br />
R<br />
L M<br />
[μ] [1−μ] 0<br />
0<br />
❅❅<br />
❅<br />
❅<br />
❅<br />
1<br />
L<br />
M<br />
R<br />
2<br />
ℓ<br />
①<br />
<br />
<br />
ℓ<br />
1<br />
0<br />
r<br />
3, 1 0, 0<br />
1, 0 0, 1<br />
2, 2 2, 2<br />
r<br />
<br />
0<br />
1<br />
<br />
2<br />
2<br />
Abb. <strong>7.1</strong>3: Ein Beispiel für das Dominanz-Argument
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-36 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Analyse:<br />
Die Analyse der Normalform dieses Spiels zeigt, dass<br />
es zwei Nash-Gleichgewichte in reinen Strategien gibt:<br />
(L, ℓ) und (R, r).<br />
Da es kein echtes Teilspiel gibt, sind beide Nash-Gleichgewichte<br />
teilspielperfekt.<br />
Was sind die entsprechenden PBGGe?<br />
– (L, ℓ, μ =1)<br />
– (R, r, μ ≤ 1).<br />
Beachten Sie: Wenn <strong>Spiele</strong>r 1 R spielt,<br />
2<br />
wird die <strong>Information</strong>smenge von <strong>Spiele</strong>r 2 nicht erreicht.<br />
Bayes Regel kann daher nicht angewandt werden,<br />
um μ zu bestimmen.<br />
Aber das zweite Gleichgewicht ist nicht überzeugend:<br />
M ist eine strikt dominierte Strategie im gesamten<br />
Spiel. Darum sollte <strong>Spiele</strong>r 2 nicht glauben, dass <strong>Spiele</strong>r<br />
1 M gewählt hat, wenn die <strong>Information</strong>smenge von<br />
<strong>Spiele</strong>r 2 erreicht wird. Also sollte μ =1sein.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-37 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Bemerkung:<br />
Angenommen, die Auszahlung für <strong>Spiele</strong>r 1 nach (L, ℓ)<br />
ist nicht 3, sondern 1,5. Dann sind sowohl L als auch<br />
M strikt dominierte Strategien. Wenn die <strong>Information</strong>smenge<br />
von <strong>Spiele</strong>r 2 erreicht wird, ist μ =1deshalb<br />
nicht mehr zwingend; wir müssen also wieder beliebige<br />
μ ∈ [0, 1] zulassen.<br />
Diese Diskussion motiviert die folgende zusätzliche Bedingung<br />
an perfekte Bayesianische Gleichgewichte:<br />
Bedingung 7.4 In einer <strong>Information</strong>smenge außerhalb<br />
des Gleichgewichtspfades sollten die Beliefs eines<br />
<strong>Spiele</strong>r einem Knoten Wahrscheinlichkeit 0 zuordnen,<br />
wenn dieser Knoten nur dann erreicht werden<br />
kann, wenn ein <strong>Spiele</strong>r in irgendeinem Fortsetzungsspiel<br />
eine strikt dominierte Strategie gewählt<br />
hat, vorausgesetzt, dass wenigstens ein anderer Knoten<br />
in dieser <strong>Information</strong>smenge existiert, der durch<br />
eine nicht strikt dominierte Strategie erreicht werden<br />
konnte.<br />
Bedingung 7.4 schließt das “unplausible” Gleichgewicht<br />
(R, r, μ ≤ 1<br />
2 ) aus.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-38 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Betrachten wir Bedingung 7.4 in einem Signalisierungsspiel:<br />
<br />
3<br />
2<br />
<br />
2<br />
0<br />
<br />
1<br />
0<br />
<br />
1<br />
1<br />
o<br />
Sender<br />
<br />
<br />
[μl]<br />
L t2 R<br />
[μr]<br />
① ①<br />
①<br />
<br />
u<br />
<br />
1<br />
2<br />
① Natur<br />
1<br />
<br />
o<br />
2<br />
<br />
①<br />
①<br />
①<br />
<br />
[1 − μl] L t1 R [1−μr] <br />
<br />
Empfänger Empfänger<br />
u<br />
Sender<br />
o<br />
u<br />
o<br />
u<br />
<br />
1<br />
0<br />
<br />
0<br />
1<br />
<br />
2<br />
1<br />
<br />
0<br />
0<br />
Abb. <strong>7.1</strong>4: Dominanz in einem Signalisierungsspiel<br />
Die folgenden Strategien und Beliefs sind Pooling-Gleichgewichte:<br />
[(L, L), (o, u),μl = 1<br />
2 ,μr ≥ 1<br />
2 ].<br />
Da R hier <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit 0 gespielt wird, sind die<br />
Beliefs μr unbestimmt.<br />
Das Pooling auf L wird gestützt durch den Belief μr ≥ 1<br />
2 .<br />
Aber: Für Typ t2 ist R eine strikt dominierte Strategie, nicht<br />
jedoch für Typ t1. Also verlangt Bedingung 7.4, dass μr =0.<br />
Fazit: Die obigen Pooling-Gleichgewichte überleben Bedingung<br />
7.4 nicht!
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-39 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
In Signalisierungsspielen können wir Bedingung 7.4 auch wie<br />
folgt formulieren:<br />
Beobachtung: In einem Signalisierungsspiel ist die<br />
Botschaft ˜m für den Sender vom Typ ti genau dann<br />
strikt dominiert, wenn es eine Botschaft ˆm gibt, so<br />
dass<br />
min<br />
a∈A US(ti, ˆm, a) > max<br />
a∈A US(ti, ˜m, a).<br />
Bedingung 7.4’: Wenn die <strong>Information</strong>smenge, die<br />
nach Botschaft ˜m erreicht wird, außerhalb des Gleichgewichtspfades<br />
liegt, und wenn diese Botschaft für<br />
den Sender vom Typ ti strikt dominiert ist, dann sollte<br />
der Empfänger dem Typ ti Wahrscheinlichkeit 0<br />
zuordnen, vorausgesetzt, es existiert wenigstens ein<br />
anderer Typ tj, für den ˜m nicht strikt dominiert ist.<br />
Dieses Dominanzargument erlaubt es uns, einige Gleichgewichte<br />
auszuschließen. Die Menge der PBGGe in einem Signalisierungsspiel,<br />
die Bedingung 7.4’ erfüllen, kann aber<br />
immer noch sehr groß sein.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-40 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
7.9 Gleichgewichtsdominanz: Das Intuitive<br />
Kriterium<br />
Betrachten wir das folgende Signalisierungs-Spiel:<br />
Der Empfänger muss sich entscheiden, ob er <strong>mit</strong> dem<br />
Sender einen Kampf anfängt oder nicht.<br />
Es gibt zwei Typen von Sendern:<br />
– Typ t1 ist ein “Schwächling”; p(t1) =μ0 =0, 1.<br />
– Typ t2 ist ein “Kraftprotz”; p(t2) =1− μ0 =0, 9.<br />
Der Empfänger möchte gern gegen den Schwächling,<br />
nicht aber gegen den Kraftprotz kämpfen.<br />
Der Sender kann durch die Wahl seines Frühstücks zwei<br />
mögliche Signale aussenden:<br />
– “Bier” oder “Quiche”.<br />
Die Auszahlungen sind wie folgt:<br />
– Empfänger: Wenn er nicht kämpft, bekommt er 0.<br />
Wenn er kämpft, bekommt er gegen den Schwächling<br />
1, gegen den Kraftprotz -1.<br />
– Sender: Beide Typen ziehen es vor, nicht zu kämpfen.<br />
Der Kraftprotz hat lieber Bier zum Frühstück, der<br />
Schwächling lieber Quiche. Das bevorzugte Frühstück<br />
gibt einen zusätzlichen Payoff von 1, nicht kämpfen<br />
zu müssen einen zusätzlichen Payoff von 2.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-41 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
<br />
<br />
1<br />
1<br />
<br />
3<br />
0<br />
0<br />
−1<br />
<br />
<br />
2<br />
0<br />
k [μq]<br />
Schwächling<br />
[μb] k<br />
<br />
<br />
Quiche t1 Bier<br />
① ①<br />
①<br />
<br />
n<br />
<br />
0, 1<br />
① Natur<br />
<br />
0, 9<br />
<br />
k<br />
①<br />
①<br />
①<br />
<br />
Quiche t2 Bier<br />
<br />
<br />
Empfänger Empfänger<br />
[1 − μq] [1 − μb]<br />
n<br />
Kraftprotz<br />
n<br />
Abb. <strong>7.1</strong>5: Das “Bier-Quiche”-Spiel<br />
n<br />
k<br />
<br />
<br />
0<br />
1<br />
<br />
2<br />
0<br />
1<br />
−1<br />
<br />
<br />
3<br />
0<br />
Betrachten Sie die folgenden Pooling-Gleichgewichte:<br />
[(Quiche, Quiche), (n, k), μq =0, 1, μb ≥ 1<br />
2 ].<br />
Entlang des Gleichgewichtspfades essen beide Typen Quiche,<br />
und es gibt keinen Kampf. Wenn der Empfänger jedoch<br />
Bier beobachtet, glaubt er, dass die Wahrscheinlichkeit des<br />
gesunken ist, und kämpft.<br />
Kraftprotzes auf unter 1<br />
2<br />
Erfüllen diese Gleichgewichte Bedingung 7.4’? Ja, denn Bier<br />
ist weder für den Kraftprotz noch für den Schwächling eine<br />
strikt dominierte Strategie.<br />
Sind diese Gleichgewichte plausibel? Stellen Sie sich vor, der<br />
Sender könnte, nachdem er Bier getrunken hat, die folgende<br />
Rede an den Empfänger halten:
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-42 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
“Die Tatsache, dass ich Bier getrunken habe, sollte<br />
Dich davon überzeugen, dass ich der Kraftprotz bin:<br />
Wenn ich der Schwächling wäre, könnte ich meine<br />
Situation durch Biertrinken unmöglich verbessern:<br />
Anstatt der Gleichgewichtsauszahlung von<br />
3würde ich entweder 0 oder 2 bekommen.<br />
Wenn ich jedoch der Kraftprotz bin, dann könnte<br />
ich meine Auszahlung von 2 auf 3 verbessern,<br />
nämlich wenn Dich mein Frühstück davon überzeugt,<br />
dass ich in der Tat der Kraftprotz bin.<br />
Also macht diese Abweichung nur Sinn, wenn ich<br />
tatsächlich der Kraftprotz bin.”<br />
Würde Sie diese Rede überzeugen? Wenn ja, dann überzeugt<br />
Sie auch die folgende Bedingung von Cho und Kreps<br />
(1987):<br />
Bedingung 7.5 (Intuitives Kriterium) Gegeben<br />
sei ein PBGG eines Signalisierungsspiels <strong>mit</strong> Senderstrategie<br />
m ∗ und Empfängerstrategie a ∗ .Wenndie<br />
<strong>Information</strong>smenge, die nach Botschaft ˜m erreicht<br />
wird, außerhalb des Gleichgewichtspfades liegt, und<br />
wenn die Botschaft ˜m für den Sender vom Typ ti<br />
gleichgewichtsdominiert ist, d.h.,<br />
U ∗ S(ti,m ∗ (ti),a ∗ (m ∗ (ti))) > max<br />
a∈A US(ti, ˜m, a),
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-43 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
dann sollte der Empfänger Typ ti Wahrscheinlichkeit<br />
0 zuordnen, vorausgesetzt, es existiert wenigstens ein<br />
anderer Typ tj, für den ˜m nicht gleichgewichtsdominiert<br />
ist.<br />
Bemerkungen:<br />
1) Das Intuitive Kriterium vergleicht die höchstmögliche<br />
Auszahlung, wenn ˜m gesendet wird, nicht <strong>mit</strong> der niedrigstmöglichen<br />
Auszahlung, die Typ ti durch eine andere<br />
Botschaft hätte erhalten können, sondern <strong>mit</strong> der<br />
(höheren) Auszahlung von Typ ti, wennersichandas<br />
Gleichgewicht gehalten hätte. Dieses Kriterium steht auf<br />
deutlich schwächeren Füßen als Bedingung 7.4.<br />
2) Wenn ein Gleichgewicht das Intuitive Kriterium erfüllt,<br />
dann muss es auch Bedingung 7.4 erfüllen.<br />
3) Das Intuitive Kriterium unterstellt eine Art “Hyperrationalität”:<br />
Wenn es zu Abweichungen vom Gleichgewichtspfad<br />
kommt, dann sollten die <strong>Spiele</strong>r versuchen,<br />
auch diese Abweichungen “rational” zu erklären. Dies<br />
steht im Gegensatz zur Idee nicht-intendierter Fehler<br />
(Zittern).<br />
4) Cho und Kreps zeigen, dass jedes Signalisierungsspiel<br />
wenigstens ein PBGG hat, das das Intuitive Kriterium<br />
erfüllt.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-44 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
<strong>7.1</strong>0 Das Intuitive Kriterium im Spence-<br />
Modell<br />
Wir hatten gesehen, dass es im Spence Modell sehr viele<br />
(Trenn- und Pooling-)Gleichgewichte gibt. Wir zeigen jetzt,<br />
dass nur ein einziges dieser Gleichgewichte das Intuitive Kriterium<br />
überlebt.<br />
1. Schritt: Bedingung 7.4’ impliziert μ(e) =1, falls e ′ <<br />
ee ′<br />
wählt, ist, dass er den Lohn w = θH bekommt. Der<br />
Punkt (e, θH) (e >e ′ ) ist aber schlechter als der Punkt<br />
(0,θL), was das mindeste ist, das der Arbeiter bekommen<br />
muss, wenn er e =0wählt. Also wird e>e ′ für<br />
Typ θL strikt von e =0dominiert.<br />
Falls e ′
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-45 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
w<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Abb. <strong>7.1</strong>6: Separierende Gleichgewichte und Bedingung<br />
7.4’ im Spence-Modell<br />
3. Schritt: Der 1. Schritt impliziert auch, dass Typ θH in<br />
allen Gleichgewichten wenigstens den Nutzen U(θH,e ′ ,θH)<br />
bekommen muss, den er im Punkt (e ′ ,θH) erhielte.<br />
Im letzten Schritt werden wir die Pooling-Gleichgewichte<br />
eliminieren. Dazu müssen wir zwei Fälle unterscheiden.<br />
<br />
<br />
<br />
e
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-46 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
4. Schritt, Fall 1: Die Wahrscheinlichkeit von Typ θH ist<br />
so niedrig, dass die konstante Lohnfunktion<br />
w(e) = ˆw = μ0θH +(1− μ0)θL<br />
unterhalb der Indifferenzkurve von Typ θH durch den Punkt<br />
(e ′ ,θH) verläuft:<br />
w<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Abb. <strong>7.1</strong>7: Pooling-Gleichgewichte – Fall 1<br />
In diesem Fall kann kein Pooling-Gleichgewicht existieren,<br />
das Bedingung 7.4’ erfüllt, weil Typ θH in einem solchen<br />
Gleichgewicht einen geringeren Nutzen hätte, als den, den<br />
er im Punkt (e ′ ,θH) erhielte.<br />
<br />
<br />
<br />
e
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-47 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
4. Schritt, Fall 2: Die Wahrscheinlichkeit von Typ θH ist<br />
so hoch, dass die konstante Lohnfunktion<br />
w(e) = ˆw = μ0θH +(1− μ0)θL<br />
die Indifferenzkurve von Typ θH durch den Punkt (e ′ ,θH)<br />
schneidet:<br />
w<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Abb. <strong>7.1</strong>8: Pooling Gleichgewichte – Fall 2<br />
Betrachten wir ein Pooling-Gleichgewicht auf e P . Hier hilft<br />
uns Bedingung 7.4’ nicht weiter, wohl aber das stärkere<br />
Intuitive Kriterium.<br />
Alle e>esind für Typ θL gleichgewichtsdominiert: Das<br />
beste, was Typ θL bekommen kann, wenn er ein solches e<br />
wählt, ist schlechter als seine Auszahlung bei e p . Dagegen<br />
sind alle e ∈ ]e, e[ für Typ θH nicht gleichgewichtsdominiert.<br />
<br />
<br />
<br />
e
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-48 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Wenn die Firmen e ∈ ]e, e[ beobachten, verlangt das Intuitive<br />
Kriterium also, dass sie glauben, <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit<br />
1TypθH gegenüberzustehen. Also werden sie in diesem Fall<br />
w = θH anbieten. Dann aber hat Typ θH einen Anreiz, von<br />
dem Pooling-Gleichgewicht abzuweichen, was dieses Gleichgewicht<br />
zerstört.<br />
Beachten Sie, dass dieses Argument für alle e p ≥ 0 gilt. Es<br />
existiert also kein Pooling-Gleichgewicht, das dem Intuitiven<br />
Kriterium genügt.<br />
Bemerkungen:<br />
1) Wenn es mehr als zwei Typen im Spence-Modell gibt,<br />
ist das Intuitive Kriterium zu schwach, um ein eindeutiges<br />
Gleichgewicht auszuzeichnen. Eine stärkere Verfeinerung<br />
ist dann notwendig, z.B.: “D1” (“universal divinity”).<br />
2) Es gibt eine ganze Reihe anderer Verfeinerungen. Fast<br />
alle wählen im Spence-Modell das sog. Riley-Ergebnis<br />
(das Pareto-beste separierende Gleichgewicht) als einziges<br />
Gleichgewicht aus. In komplizierteren <strong>Spiele</strong>n führen<br />
verschiedene Verfeinerungen aber oft zu einer unterschiedlichen<br />
Gleichgewichtsauswahl. Es existiert kein Konsens<br />
über die “richtige” Verfeinerung.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-49 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
<strong>7.1</strong>1 Reputationsmodelle<br />
Wir betrachten jetzt wiederholte <strong>Spiele</strong> <strong>mit</strong> asymmetrischer<br />
<strong>Information</strong>. Hier kann ein <strong>Spiele</strong>r, dessen Typ private <strong>Information</strong><br />
ist, versuchen, eine Reputation dafür aufzubauen,<br />
ein bestimmter Typ zu sein.<br />
Der Aufbau einer Reputation ist immer dann interessant,<br />
wenn es Com<strong>mit</strong>ment-Probleme (Probleme der Selbstbindung)<br />
gibt.<br />
Beispiele:<br />
Die Zentralbank möchte sich binden, nicht zu inflationieren.<br />
Ein Monopolist möchte sich binden, etwaige Marktzutreter<br />
rigoros zu bekämpfen.<br />
Die <strong>Spiele</strong>r im Gefangenendilemma möchten sich binden,<br />
“Tit-for-tat” zu spielen.<br />
Ein Verkäufer möchte sich binden, seinen Preis nicht zu<br />
senken.<br />
In allen diesen Fällen ist die Aktion, an die der <strong>Spiele</strong>r sich<br />
ex ante binden möchte, ex post nicht mehr optimal.<br />
In einmaligen <strong>Spiele</strong>n ist die Selbstbindung deshalb nicht<br />
glaubwürdig.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-50 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Wir haben bereits gesehen, dass in unendlich oft wiederholten<br />
<strong>Spiele</strong>n implizite Verträge möglich sind, die eine Selbstbindung<br />
stützen können.<br />
Jetzt betrachten wir einen anderen Mechanismus der Selbstbindung,<br />
der auch in endlich oft wiederholten <strong>Spiele</strong>n funktionieren<br />
kann: Reputationseffekte.<br />
<strong>7.1</strong>2 Das Handelsketten-Paradoxon<br />
Betrachten Sie erneut das folgende Marktzutrittsspiel:<br />
Zutreter<br />
①<br />
<br />
<br />
<br />
0<br />
a<br />
O I<br />
<br />
①<br />
k<br />
<br />
<br />
−1<br />
−1<br />
Monopolist<br />
n<br />
<br />
1<br />
0<br />
Abb. <strong>7.1</strong>9: Marktzutrittsspiel<br />
Dieses Spiel hat zwei Nash-Gleichgewichte in reinen Strategien:<br />
(I,n) und (O, k), aber das zweite ist nicht teilspielperfekt.<br />
Darum sollten wir erwarten, dass der Zutreter zutritt<br />
und der Monopolist den Markt teilt.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-51 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Betrachten Sie jetzt das folgende wiederholte Spiel:<br />
Der Monopolist hat eine Ladenkette <strong>mit</strong> Filialen in 20<br />
Orten.<br />
In jedem Ort gibt es einen lokalen potentiellen Marktzutreter.<br />
Die Marktzutreter müssen in einer festen Reihenfolge,<br />
einer pro Periode, über Marktzutritt entscheiden.<br />
Nach jedem Marktzutritt entscheidet der Monopolist,<br />
ob er kämpft.<br />
Auch dieses wiederholte Spiel hat ein eindeutiges TPGG:<br />
Alle Zutreter treten zu, der Monopolist gibt immer nach.<br />
Handelsketten-Paradoxon (Chain-Store Paradox)<br />
(Selten, 1978):<br />
Der Monopolist sollte die ersten Zutreter bekämpfen,<br />
um dadurch zukünftige Zutreter vom Zutritt abzuschrecken.<br />
Aber das ist kein TPGG.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-52 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
<strong>7.1</strong>3 Das Handelsketten-Spiel <strong>mit</strong> asymmetrischer<br />
<strong>Information</strong><br />
Angenommen, die Zutreter sind sich nicht sicher, welchem<br />
“Typen” von Monopolist sie gegenüberstehen:<br />
Der “normale” Typ (N) hat dieselben Auszahlungen wie<br />
in Abb. <strong>7.1</strong>9. Seine ex-ante-Wahrscheinlichkeit sei 1−ɛ.<br />
Der “Com<strong>mit</strong>ment”-Typ (C) hat die folgenden Auszahlungen:<br />
Zutreter<br />
①<br />
<br />
<br />
<br />
0<br />
a<br />
O I<br />
<br />
①<br />
k<br />
<br />
<br />
−1<br />
−1<br />
<br />
Monopolist<br />
n<br />
1<br />
−∞<br />
Abb. 7.20: Auszahlungen des “Com<strong>mit</strong>ment”-Typen<br />
Für C ist es eine streng dominante Strategie, jeden Zutreter<br />
zu bekämpfen. Seine ex-ante-Wahrscheinlichkeit<br />
sei ɛ.<br />
Wir nehmen an, dass a>1 und der Monopolist seine<br />
Auszahlungen nicht diskontiert.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-53 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Analyse des Spiels<br />
Wir bezeichnen die Zutreter <strong>mit</strong> Zt, wobei der Zeitindex<br />
“rückwärts” läuft und angibt, wieviele Zutreter (einschließlich<br />
Zt) noch kommen werden. Der erste Zutreter hat so<strong>mit</strong><br />
den Index T , der letzte den Index 1.<br />
Sei μt(ht) der Belief von Zutreter Zt, dass er dem Com<strong>mit</strong>ment-Typen<br />
gegenübersteht, gegeben, dass er die Geschichte<br />
ht beobachtet hat.<br />
Angenommen, der Monopolist hat gegen den Zutreter Zˆt<br />
nicht gekämpft. Da nicht zu kämpfen für C eine strikt dominierte<br />
Strategie ist, hat der Monopolist da<strong>mit</strong> offenbart,<br />
dass er nicht C ist. Das bedeutet:<br />
μt =0für alle t
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-54 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Die letzte Runde<br />
Z1 habe Belief μ1, der sich aus der Vorgeschichte des Spiels<br />
und den Gleichgewichtsstrategien aller <strong>Spiele</strong>r ergibt.<br />
Wenn Z1 zutritt, wird<br />
C kämpfen;<br />
N nicht kämpfen.<br />
Zutritt ist für Z1 genau dann strikt besser, wenn<br />
das heißt,<br />
(1 − μ1) · 1+μ1 · (−1) > 0,<br />
μ1 < 1<br />
2 .<br />
In der letzten Runde müssen Gleichgewichtsstrategien also<br />
folgendes vorschreiben:<br />
Wenn μ1 < 1<br />
2 ,trittZ1 zu.<br />
Wenn μ1 > 1<br />
2 , bleibt Z1 draußen.<br />
N kämpft nicht.<br />
Das Verhalten von Z1 bei μ1 = 1<br />
2 ist dabei (noch) unbestimmt.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-55 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Die vorletzte Runde<br />
Z2 habe Belief μ2.Diemöglichen Beliefs des Z1 hängen vom<br />
Verhalten des Z2 und des Monopolisten ab; wir bezeichnen<br />
sie <strong>mit</strong> μ1(I,n), μ1(I,k) und μ1(O). Dabei gilt μ1(I,n)=<br />
0 und μ1(O) =μ2.<br />
Wir müssen zwei Fälle unterscheiden:<br />
Fall 1: μ2 ≥ 1<br />
2 .<br />
Falls Z2 zutritt, wird auch N kämpfen; dies zeigen die folgenden<br />
Überlegungen:<br />
Nehmen wir einmal an, dass N <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit<br />
x2 < 1 kämpft.<br />
Dann ist nach Bayes’ Regel<br />
μ1(I,k)=<br />
μ2<br />
μ2 +(1− μ2) · x2<br />
>μ2 ≥ 1<br />
2 .<br />
Kämpfen heute würde also Zutritt morgen verhindern.<br />
Wegen UN,2(k) =−1 +a>0 würde es sich für N<br />
also lohnen, heute <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit 1 zu kämpfen<br />
– dies ist ein Widerspruch zur obigen Annahme.<br />
Wenn nach Zutritt von Z2 aber sicher gekämpft wird, bleibt<br />
Z2 besser draußen.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-56 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Fall 2: μ2 < 1<br />
2 .<br />
Gibt es ein Pooling-Gleichgewicht?<br />
Nehmen wir an, auch N kämpft.<br />
Dann ist μ1(I,k)=μ2 < 1<br />
2 .<br />
Das bedeutet Zutritt morgen.<br />
Es wäre für N daher besser, heute nicht zu kämpfen:<br />
Pooling ist also unmöglich.<br />
UN,2(k) =−1+0< 0.<br />
Gibt es ein separierendes Gleichgewicht?<br />
Nehmen wir an, N kämpft nicht.<br />
Dann ist μ1(I,k)=1.<br />
Kämpfen heute würde also Zutritt morgen verhindern.<br />
Es würde sich für N daher lohnen, heute doch zu kämpfen:<br />
UN,2(k) =−1+a>0.<br />
Separierung ist also auch unmöglich.<br />
Einzige verbleibende Möglichkeit: Hybrides Gleichgewicht.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-57 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Sei x2 die Wahrscheinlichkeit, <strong>mit</strong> der N bei Zutritt von Z2<br />
kämpft.<br />
Im Gleichgewicht muss x2 so gewählt sein, dass der aktualisierte<br />
Belief von Z1 nach Beobachtung von (I,k) diesen<br />
gerade indifferent macht zwischen Zutritt und Nicht-Zutritt.<br />
Gemäß Bayes’ Regel ist dieser Belief<br />
μ2<br />
μ1(I,k)=<br />
.<br />
μ2 +(1−μ2) · x2<br />
Indifferenz von Z1 erfordert μ1(I,k)= 1<br />
2 ,also<br />
x2 = μ2<br />
.<br />
1 − μ2<br />
Sei y1 die Wahrscheinlichkeit, <strong>mit</strong> der Z1 nach Beobachtung<br />
von (I,k) zutritt.<br />
Im Gleichgewicht muss y1 so gewählt sein, dass N tatsächlich<br />
indifferent zwischen k und n ist. Da<br />
UN,2(k) =−1+y1 · 0+(1− y1) · a,<br />
ist N indifferent genau dann, wenn<br />
y1 =<br />
a − 1<br />
a .
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-58 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Gegeben dieses Verhalten im Fortsetzungsspiel nach Marktzutritt<br />
von Z2, sollte Z2 zutreten?<br />
Wenn Z2 zutritt, erhält er die erwartete Auszahlung<br />
UZ2 (I) =μ2 · (−1) + (1 − μ2) · [x2 · (−1) + (1 − x2) · 1]<br />
= −μ2 +(1−μ2)(1 − 2x2)<br />
= −μ2 +(1−μ2) − 2μ2<br />
=1−4μ2. Zutritt ist also genau dann strikt besser für Z2, wenn<br />
μ2 < 1<br />
4 .<br />
Fazit:<br />
In der vorletzten Runde müssen Gleichgewichtsstrategien<br />
folgendes vorschreiben:<br />
Wenn μ2 < 1<br />
4 ,trittZ2 zu.<br />
Wenn μ2 > 1<br />
4 , bleibt Z2 draußen.<br />
N kämpft <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit min <br />
μ2<br />
1−μ2<br />
, 1.<br />
Das Verhalten von Z2 bei μ2 = 1 ist (noch) unbestimmt.<br />
4<br />
Dafür wissen wir nun, was Z1 tut, wenn er indifferent ist:<br />
(und es sich nicht um ein Ein-Perioden-<br />
Wenn μ1 = 1<br />
2<br />
Spiel handelt), tritt Z1 <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit a−1<br />
a zu.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-59 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Die drittletzte Runde<br />
Z3 habe Belief μ3.Diemöglichen Beliefs des Z2 hängen vom<br />
Verhalten des Z3 und des Monopolisten ab; wir bezeichnen<br />
sie <strong>mit</strong> μ2(I,n), μ2(I,k) und μ2(O). Dabei gilt μ2(I,n)=<br />
0 und μ2(O) =μ3.<br />
Wir müssen wieder zwei Fälle unterscheiden:<br />
Fall 1: μ3 ≥ 1<br />
4 .<br />
Falls Z3 zutritt, wird auch N kämpfen; dies zeigen die folgenden<br />
Überlegungen:<br />
Nehmen wir einmal an, dass N <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit<br />
x3 < 1 kämpft.<br />
Dann ist nach Bayes’ Regel<br />
μ2(I,k)=<br />
μ3<br />
μ3 +(1− μ3) · x3<br />
>μ3 ≥ 1<br />
4 .<br />
Kämpfen heute würde also den Zutritt von Z2 verhindern.<br />
Wegen UN,3(k) ≥−1+a>0 würde es sich für N<br />
also lohnen, heute <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit 1 zu kämpfen<br />
– dies ist ein Widerspruch zur obigen Annahme.<br />
Wenn nach Zutritt von Z3 aber sicher gekämpft wird, bleibt<br />
Z3 besser draußen.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-60 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Fall 2: μ3 < 1<br />
4 .<br />
Gibt es ein Pooling-Gleichgewicht?<br />
Nehmen wir an, auch N kämpft.<br />
Dann ist μ2(I,k)=μ3 < 1<br />
4 .<br />
Das bedeutet Zutritt morgen, worauf N indifferent zwischen<br />
Kämpfen und Marktaufteilung sein wird.<br />
Es wäre für N daher besser, heute nicht zu kämpfen:<br />
UN,3(k) =−1+UN,2(n) =−1+0+0< 0.<br />
Pooling ist also unmöglich.<br />
Gibt es ein separierendes Gleichgewicht?<br />
Nehmen wir an, N kämpft nicht.<br />
Dann ist μ2(I,k)=1.<br />
Kämpfen heute würde also Zutritt morgen verhindern.<br />
Es würde sich für N daher lohnen, heute doch zu kämpfen:<br />
UN,3(k) ≥−1+a>0.<br />
Separierung ist also auch unmöglich.<br />
Wir haben also wieder ein hybrides Gleichgewicht.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-61 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Sei x3 die Wahrscheinlichkeit, <strong>mit</strong> der N bei Zutritt von Z3<br />
kämpft.<br />
Im Gleichgewicht muss x3 so gewählt sein, dass der aktualisierte<br />
Belief von Z2 nach Beobachtung von (I,k) diesen<br />
gerade indifferent macht zwischen Zutritt und Nicht-Zutritt.<br />
Gemäß Bayes’ Regel ist dieser Belief<br />
μ3<br />
μ2(I,k)=<br />
.<br />
μ3 +(1−μ3) · x3<br />
Indifferenz von Z2 erfordert μ2(I,k)= 1<br />
4 ,also<br />
x3 = 3μ3<br />
.<br />
1 − μ3<br />
Sei y2 die Wahrscheinlichkeit, <strong>mit</strong> der Z2 nach Beobachtung<br />
von (I,k) zutritt.<br />
Im Gleichgewicht muss y2 so gewählt sein, dass N tatsächlich<br />
indifferent zwischen k und n ist. Da die Gesamtauszahlung<br />
von N nach Zutritt von Z2 gleich Null sein wird, ist<br />
UN,3(k) =−1+y2 · 0+(1− y2) · [a +0].<br />
Deshalb ist N vor Zutritt von Z2 genau dann indifferent,<br />
wenn<br />
a − 1<br />
y2 =<br />
a .
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-62 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Gegeben dieses Verhalten im Fortsetzungsspiel nach Marktzutritt<br />
von Z3, sollte Z3 zutreten?<br />
Wenn Z3 zutritt, erhält er die erwartete Auszahlung<br />
UZ3 (I) =μ3 · (−1) + (1 − μ3) · [x3 · (−1) + (1 − x3) · 1]<br />
= −μ3 +(1−μ3)(1 − 2x3)<br />
= −μ3 +(1−μ3) − 6μ3<br />
=1−8μ3. Zutritt ist also genau dann strikt besser für Z3, wenn<br />
μ3 < 1<br />
8 .<br />
Fazit:<br />
In der drittletzten Runde müssen Gleichgewichtsstrategien<br />
folgendes vorschreiben:<br />
Wenn μ3 < 1<br />
8 ,trittZ3 zu.<br />
Wenn μ3 > 1<br />
8 , bleibt Z3 draußen.<br />
N kämpft <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit min <br />
3μ3<br />
1−μ3<br />
, 1.<br />
Das Verhalten von Z3 bei μ3 = 1 ist (noch) unbestimmt.<br />
8<br />
Dafür wissen wir nun, was Z2 tut, wenn er indifferent ist:<br />
(und es sich nicht um ein Zwei-Perioden-<br />
Wenn μ2 = 1<br />
4<br />
Spiel handelt), tritt Z2 <strong>mit</strong> Wahrscheinlichkeit a−1<br />
a zu.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-63 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Das T -Perioden-Spiel<br />
Durch vollständige Induktion kann man zeigen, dass das<br />
Gleichgewicht des T -Perioden-Spiels die folgende Struktur<br />
hat.<br />
Wenn ɛ> 1<br />
2t, dann bleibt Zt draußen. (Beachten Sie<br />
hierbei, dass μt = ɛ, solange noch niemand zugetreten<br />
ist.)<br />
Der erste Marktzutritt erfolgt durch den ersten Zutreter<br />
Zt, für den ɛ< 1<br />
2t ist. (Im Grenzfall, dass es ein t gibt<br />
<strong>mit</strong> ɛ = 1<br />
2t, randomisiert Zt. Falls er draußen bleibt, tritt<br />
Zt−1 zu.)<br />
Ab dem ersten Marktzutritt randomisiert der normale<br />
Typ des Monopolisten so, dass der nächste Zutreter gerade<br />
indifferent ist, ob er zutreten soll, wenn er in der<br />
Vorperiode Kampf beobachtet hat; und der nächste Zutreter<br />
randomisiert so, dass der normale Typ tatsächlich<br />
indifferent ist.<br />
Jedesmal, wenn der normale Typ kämpft, steigt der Belief<br />
des nächsten Zutreters, dass er es <strong>mit</strong> dem Com<strong>mit</strong>ment-Typen<br />
zu tun hat.<br />
Sobald der normale Typ jedoch einmal nachgegeben hat,<br />
wird er danach immer nachgeben, und alle folgenden<br />
Zutreter treten ein.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-64 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
Bemerkungen:<br />
1) Marktzutritt erfolgt nur in den letzten Runden des Spiels.<br />
Wenn T groß ist, wird also in fast allen Perioden (bis<br />
kurz vor Schluss) kein Zutritt stattfinden.<br />
2) Schon eine sehr kleine ex-ante-Wahrscheinlichkeit des<br />
Com<strong>mit</strong>ment-Typs reicht bei hinreichend langen <strong>Spiele</strong>n<br />
aus, um das unplausible TPGG zu überwinden.<br />
3) Es wird manchmal gesagt, dass der Monopolist im obigen<br />
Gleichgewicht eine Reputation dafür aufbaut, ein<br />
Com<strong>mit</strong>ment-Typ zu sein. Dies ist nicht ganz richtig,<br />
denn entlang des Gleichgewichtspfades findet ja zunächst<br />
kein Zutritt statt, sodass der Monopolist gar keine Möglichkeit<br />
hat, durch seine Taten eine Reputation aufzubauen.<br />
Nur wenn ein Zutreter tatsächlich zutritt (entweder<br />
auf dem Gleichgewichtspfad gegen Ende des Spiels<br />
oder abseits des Gleichgewichtspfades), kann der Monopolist<br />
aktiv die Beliefs der anderen Zutreter beeinflussen.<br />
Aber auch dabei geht es eher um die Erhaltung als den<br />
Aufbau einer Reputation.<br />
4) Das Gleichgewicht ist generisch eindeutig. Wir haben<br />
hier keine Probleme <strong>mit</strong> multiplen Gleichgewichten, weil<br />
das Verhalten des Com<strong>mit</strong>ment-Typs durch seine extremen<br />
Präferenzen festgelegt ist.
Spieltheorie (Winter 2009/10) 7-65 Prof. Dr. Ana B. Ania<br />
5) Com<strong>mit</strong>ment-Typen dominieren das Spiel auch, wenn<br />
noch viele andere Typen positive Wahrscheinlichkeit haben<br />
(Fudenberg und Levine, 1989).<br />
6) Die Idee zur Lösung des Handelsketten-Paradoxons (und<br />
anderer Paradoxa, wo TPGGe unplausible Vorhersagen<br />
machen – siehe endlich wiederholtes Gefangenen-Dilemma<br />
oder Rosenthals Hundertfüßler) durch Einführung eines<br />
“Quäntchens” <strong>unvollständiger</strong> <strong>Information</strong> geht zurück<br />
auf die “Viererbande” Kreps, Milgrom, Roberts und<br />
Wilson (KW 1982, MR 1982 und KMRW 1982).<br />
7) Gibbons (1992, Kap. 4.3.C) betrachtet ein einfaches<br />
Beispiel der Reputationseffekte im endlich wiederholten<br />
Gefangen-Dilemma.