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Equilibrio correlacionado de Bayes con información completa

Modelo

Consideremos un juego en el que un decisor (DM) tiene que elegir una acción $y\in \mathcal{Y}$ posiblemente sin ser plenamente consciente del estado del mundo.

El estado del mundo tiene apoyo $\mathcal{V}$ .

Cuando el DM elige la acción $y\in \mathcal{Y}$ y el estado del mundo es $v\in \mathcal{V}$ recibe la recompensa $u(y,v)$ .

Dejemos que $P_V\in \Delta(\mathcal{V})$ sea el previo del DM.

El DM también procesa algunas señales $T$ con apoyo $\mathcal{T}$ distribución $P_{T|V}$ para perfeccionar su anterior y conseguir un posterior en $V$ , denotado por $P_{V|T}$ mediante la regla de Bayes.

Dejemos que $S\equiv \{\mathcal{T}, P_{T|V}\}$ se llame "estructura de la información".

Una estrategia para el DM es $P_{Y|T}$ . Dicha estrategia es óptima si maximiza su beneficio esperado, donde la expectativa se calcula utilizando la posterioridad.

Definamos ahora el concepto de Equilibrio Correlacionado Bayesiano de 1 jugador proporcionado en Bergemann y Morris (2013,2016,etc.).

$P_{Y,V}\in \Delta(\mathcal{Y}\times \mathcal{V})$ es un Equilibrio Correlacionado Bayesiano de 1 jugador si

1) $\sum_{y\in \mathcal{Y}}P_{Y,V}(y,v)=P_V(v)$ para cada $v\in \mathcal{V}$

2) $\sum_{v\in \mathcal{V}}u(y,v) P_{Y,V}(y,v)\geq \sum_{v\in \mathcal{V}}u(k,v) P_{Y,V}(y,v)$ para cada $y$ y $k\neq y$ .


El teorema 1 de Bergemann y Morris (2016) afirma que $P_{Y,V}$ es un Equilibrio Correlacionado Bayesiano de 1 jugador si y sólo si existe una estructura de información $S\equiv \{\mathcal{T}, P_{T|V}\}$ y una estrategia óptima $P_{Y|T}$ para el DM de forma que $P_{Y,V}$ es inducido por $P_{Y|T}$ es decir, para cada $(y,v)\in \mathcal{Y}\times \mathcal{V}$ $$ (\star) \hspace{1cm}P_{Y,V}(y,v)=\sum_{t\in \mathcal{T}}P_{Y|T}(y|t)P_{T|V}(t|v)P_V(v) $$ [para simplificar, he asumido que $\mathcal{T}$ es finito]


Pregunta 1:

¿Cómo es el Equilibrio Correlacionado Bayesiano de 1 jugador inducido por la estructura de información completa?

Este es mi intento de respuesta.

La forma en que represento la estructura de información completa es $$ S^{c}\equiv \{\mathcal{T}\equiv \mathcal{V}, P_{T|V}(t|v)=1\text{ if $ t=v $ and $ 0 $ otherwise}\} $$ En $S^c$ , $P_{Y|T}$ es una estrategia óptima si para cada $t\in \mathcal{T}$ y para cada $y\in \mathcal{Y}$ tal que $P_{Y|T}(y|t)>0$ tenemos que $$ u(y,t)\geq u(k,t) \text{ }\forall k\neq y $$ [Obsérvese que, incluso bajo la estructura de información completa, la estrategia óptima puede ser mixta, si dos acciones conducen a la misma recompensa $u$ .]

Por lo tanto, a partir de ( $\star$ ) y para cada $(y,v)$ $$ P^{c}_{Y,V}(y,v)=\sum_{t\in \mathcal{T}}P_{Y|T}(y|t)P_{T|V}(t|v)P_V(v)= \sum_{t\in \mathcal{V}}P_{Y|T}(y|t)P_{T|V}(t|v)P_V(v)= P_{Y|T}(y|v)P_V(v) $$

Por ejemplo, supongamos que $\mathcal{Y}\equiv \{1,2,3\}$ , $\mathcal{V}\equiv \{1,2,3\}$ , $P_V(1)=P_V(2)=P_V(3)=1/3$ y y $$ u(1,1)=2, u(1,2)=4, u(1,3)=3\\ u(2,1)=2, u(2,2)=3, u(2,3)=3\\ u(3,1)=1, u(3,2)=3, u(3,3)=3\\ $$ Entonces, un posible óptimo $P_{Y|T}$ en $S^c$ es $$ P_{Y|T}(1|1)=1/2, P_{Y|T}(1|2)=0, P_{Y|T}(1|3)=1/3\\ P_{Y|T}(2|1)=1/2, P_{Y|T}(2|2)=1/3, P_{Y|T}(2|3)=1/3\\ P_{Y|T}(3|1)=0, P_{Y|T}(3|2)=1/3, P_{Y|T}(3|3)=1/3\\ $$ y el correspondiente equilibrio correlativo de Bays de 1 jugador es $$ P^c_{Y,V}(1,1)=1/6, P^c_{Y,V}(1,2)=0, P^c_{Y,V}(1,3)=1/9\\ P^c_{Y,V}(2,1)=1/6, P^c_{Y,V}(2,2)=1/9, P^c_{Y,V}(2,3)=1/9\\ P^c_{Y,V}(3,1)=0, P^c_{Y,V}(3,2)=2/9, P^c_{Y,V}(3,3)=1/9\\ $$


Pregunta 2:

¿Es cierto que, para cada $v\in \mathcal{V}$ , $P^{c}_{Y|V}(y|v)\equiv \frac{P^{c}_{Y,V}(y,v)}{P_V(v)}$ debe ser igual a $1$ para un $y\in \mathcal{Y}$ y cero en caso contrario?

¿Es cierto que, para cada $y\in \mathcal{Y}$ , $P^{c}_{V|Y}(v|y)\equiv \frac{P^{c}_{Y,V}(y,v)}{\sum_{v\in \mathcal{V}}P^c_{Y,V}(y,v)}$ debe ser igual a $1$ para un $v\in \mathcal{V}$ y cero en caso contrario?


Pregunta 3: ¿Es cierto que al añadir la restricción $P_{Y,V}(y,v)>0$ ( estrictamente ) para todos los $(y,v)\in \mathcal{Y}\times \mathcal{V}$ en la definición de Equilibrio Correlacionado de Bayes de 1 jugador anterior excluimos $P^c_{Y,V}$ ? ¿Por qué?

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mat_jack1 Puntos 209

Pregunta 1

Sí, el BCE inducido por una estructura de información completamente informativa tendrá este aspecto.

Esto es así aunque existan otras formas de representar estructuras de información totalmente informativas. Pensemos en $T$ como etiquetas. Una estructura de información completa debe utilizar cada elemento de $T$ para etiquetar sólo un estado del mundo. De esta manera, cuando el DM observa la etiqueta realizada, $t$ , saben cuál es el estado. Suponiendo que $T=V$ una forma natural de etiquetar cada estado con una etiqueta diferente es asignar a cada estado su propia etiqueta, es decir $P_{T|V}(t|v)=1$ si y sólo si $t=v$ . Sin embargo, la reorganización de las etiquetas es igualmente informativa. Por ejemplo, si la etiqueta "bajo" se envía con probabilidad 1 cuando el estado es "alto" y la etiqueta "alto" se envía con probabilidad 1 cuando el estado es "bajo", la estructura de información no está en $S^c$ pero también es perfectamente informativo porque después de recibir la señal (o etiqueta) "baja" el DM aprende que el estado es "alto" con seguridad. (Hay formas de representar esto formalmente usando permutaciones, u otras formas, pero pensé que sería más claro con palabras).

Pregunta 2

la respuesta es "No necesariamente" para ambas preguntas.

1) Si el DM está eligiendo una estrategia mixta (como usted señala correctamente esto es posible incluso con información completa) entonces $1>P^c_{Y|V}(y|v)>0$ para las acciones que el DM está mezclando cuando se enteran de que el estado es $v$ .

2) Si hay una acción que es óptima para más de un estado del mundo, entonces $1>P^c_{V|Y}(v|y)>0$ para los estados para los que $y$ es óptima.

En muchos trabajos se asume que cada acción es estrictamente mejor para uno y sólo un estado del mundo. En ese caso, sus dos afirmaciones son ciertas.

Pregunta 3

Sí, es cierto:

Afirmación: un BCE que satisface que $P_{Y,V}(y,v)>0$ para todos $(y,v)\in Y\times V$ no puede ser inducido por una señal completamente informativa.

Prueba: Se procede por contradicción. Supongamos un BCE, $P_{Y,V}^*$ satisface la restricción y es inducida por una estructura de información completamente informativa.

Considera algún estado, $v_0$ por lo que la acción $y_0$ no es óptima. Obsérvese que si no existe tal estado, entonces el problema de decisión sería trivial ya que todas las acciones serían óptimas para todos los estados del mundo. Asumo que tal par existe.

Ahora, sin pérdida de generalidad, podemos suponer que la estructura completamente informativa es la señal definida como $S^c$ .

Por suposición $P_{Y,V}^*(y_0,v_0)=\sum_{t\in T}P_{Y|T}(y_0|t)P_{T|V}^c(t|v_0)P_V(v_0)>0$ por lo que al menos uno de los sumandos debe ser estrictamente positivo. Sin embargo, $P_{T|V}^c(t|v)=0$ para todos $t\neq v_0$ . Además, para $t=v_0$ Debe ser que $P_{Y|T}(y|v_0)=0$ desde $y_0$ no es óptimo dado $v_0$ .

Concluimos que $P_{Y,V}^*(y_0,v_0)=0$ es decir, ¡una contradicción!

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