[理学]卫生管理运筹学对策论.doc

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1、第十章 对策论对策论（game theory）又称博奕论、策略运筹学等.对策论的主要研究对象是带有对抗性质的现象.它是在竞争场合下，双方（或多方）如何针对对手采取策略的一种定量分析方法.在人类社会生活中有许多带有竞争或对抗性的现象，小到打扑克、下棋之类的游艺比赛，大到人类与大自然之间的斗争、国际上政府间的各种外交谈判、医院与医院之间争夺国内外医疗市场等等，都存在着竞争.在这类现象中，由于竞争各方为取得胜利或尽可能好的结局，努力采取好的策略去对付对方，所以，这类现象被称为对策现象.对策论就是研究对策现象的数学理论与方法.由于它研究的对象以及处理问题的方法有明显的特色，所以日益引起人们广泛关注，同

2、时许多经济问题使经济学和对策论的研究结合起来，为对策论的应用提供了广泛的场所，也加快了对策论体系的形成.特别是在1994年10月瑞典皇家科学院宣布把该年度的诺贝尔经济奖授予美国普林斯顿大学教授约翰纳什（J.Nash）、加州大学教授约翰豪尔绍尼（J.Harsanyi）和德国波恩大学教授赖因哈德泽尔腾（Reinhard Selten），以表彰他们把对策论应用于现代经济分析所做出的突出贡献以后，对策论的理论研究及其应用研究在世界范围内又掀起新的高潮.不仅经济学家、企业界的巨头，而且许多军事、政府机构都十分关注这门科学的发展.对策论对于探索我国经济体制改革，发展和完善社会主义市场机制有着很强的现实意义

3、，许多管理者正努力地运用它去寻找市场竞争的策略，以提高自己的竞争地位.因此，作为卫生管理专业的大学生学点对策论，对于他们开拓视野，吸收新观念，提高竞争素质和科学决策水平是大有裨益的.本章将介绍一些对策论的基本概念、基本方法及其在管理中的应用.第一节 对策论的基本概念虽然对策来源于竞争，但并非所有的竞争都构成对策.例如，两个人玩掷一粒骰子竞赛，出现点数最多者获胜，这只是两人竞争胜负，但不构成对策，而两个孩子玩锤子、剪刀、布的游戏，就构成对策.也就是说要构成对策，必须具备对策的基本要素.下面用我国古代“齐王赛马”的例子来说明对策的基本概念.在战国时期，齐国的国王有一天提出要与田忌进行赛马.田忌答应

4、后，双方约定：各自出三匹马；从上、中、下三个等级的马中各出一匹；每匹马都得参加比赛，而且只参加一次；每次比赛各出一匹马，一共比赛三次；每次比赛后负者要付给胜者千金.当时的情况是：在同等级的马中，田忌的马不如齐王的马，因而从总体情况来看，田忌要输掉千金了.但是，如果田忌的马比齐王的马高一等级，则田忌的马可取胜.于是，田忌的好友孙膑便给田忌出了个主意：每次比赛先让齐王说出他要出哪匹马；叫田忌用下马对齐王的上马（负）；用中马对齐王的下马（胜）；用上马对齐王的中马（胜）.比赛结果：田忌二胜一负反而得千金.这是对策问题中以弱胜强的典型例子.一、对策的三个基本要素 （一）局中人 我们把对策的每一方称为局中

5、人（players）.这里的局中人必须是在一局对策中有权决定实施策略的人，而那些在一局对策中，既不作决策而结局又和他的得失无关的人（如棋赛时的公证人等），就不算局中人.显然，在齐王赛马的例子中，局中人是齐王和田忌，而不是参加比赛的马，也不是田忌的好友.在后面的讨论中，我们把一局对策中全体局中人的集合用符号I表示.局中人或为个人，或为集体，我们把那些利益完全一致的参加者们看作一个局中人，也可把大自然理解为局中人.我们还假定局中人都是同样聪明、有理智的.我们称只有两个局中人的对策现象为两人对策（two-person game），而多于两个局中人的对策称为多人对策.例如“齐王赛马”就是一个两人对策.

6、（二）策略及策略集 我们把局中人预先拥有的用来对付其它局中人的完整的行动方案和手段，称为局中人的一个策略(strategy).这里所说的策略必须是局中人选择的实际可行的通盘筹划的完整的行动方案，并非指竞争过程中某一步所采取的局部方案.例如在齐王赛马的例子中，“先出上马”只是作为一个策略的一个组成部分，并非一个完整的策略，而完整的策略是一开始就要把各人的三匹马排好次序，然后依次出赛.那么三匹马排列的一个次序就是一个完整的行动方案，称为一个策略.如田忌先出下马，然后出中马，最后出上马（简记为（下、中、上）就是田忌的一个策略.每个局中人拥有的策略的个数可以相同，也可不相同，可以是有限个，也可以是无限

7、个.我们把各局中人的策略的全体，称为这个局中人的策略集.上面赛马例子中，齐王和田忌各有六个策略：（上、中、下），（上、下、中），（中、上、下），（中、下、上），（下、中、上），（下、上、中），这六个策略构成局中人的策略集.我们用符号表示局中人的策略集.如果在一局对策中，各个局中人都有有限个策略，我们称为有限对策(finite game)，否则称为无限对策(infinite game).例如，齐王赛马就是一个有限对策.而市场竞争中，因价格变动可能有无限多个值，故可认为是无限对策.（三）赢得及赢得函数 局中人采用不同策略对策时，各方总是有得或有失，统称赢得（payoff）或得失.在齐王赛马的例子中

8、，最后田忌得1千金，而齐王损失1千金，即为这局对策（结局时）双方的赢得.可以用1和1来表示.实际上，每个局中人在一局对策结束时的赢得，是与局中人所选定的策略有关，例如在齐王赛马的例子中，当齐王出策略（上、中、下），田忌出策略（下、上、中）时，田忌得千金；而如果齐王与田忌都出策略（上、中、下）时，田忌就得付出三千金了.所以用数学语言来说，一局对策结束时，每个局中人的赢得是全体局中人所取定的一组策略的函数，通常称为赢得函数(payoff function) .我们用符号表示局中人的赢得函数.在对策论中，从每个局中人的策略集中各取一个策略，组成的策略组，称为一个局势（situation），用表示.于

9、是赢得是局势的函数.如果在任一局势中，全体局中人的赢得相加总和等于零时，这个对策就称为零和对策（zero-sum game），否则就称为非零和对策.例如“齐王赛马”就是一个零和对策. 二、 对策的数学模型 一个对策模型就是由局中人、策略集、赢得函数这三部分组成的，用符号表示.对策的进行过程是这样的：每个局中人都从自己的策略集合中选出一个策略，就组成一个局势，把局势代入每个局中人的赢得函数中，局中人就获得，这局对策就结束了.例10-1 猜硬币游戏两个参加者甲、乙各出示一枚硬币，在不让对方看见的情况下，将硬币放在桌上，若两个硬币都呈正面或都呈反面，则甲得1分，乙付出1分；若两个硬币一反一正，则乙得

10、1分，甲付出1分.这时甲、乙分别是局中人甲和局中人乙，他们各有两个策略，出示硬币的正面或反面.用分别表示局中人甲出示正面和反面这两个策略；用分别表示局中人乙出示正面和反面这两个策略.当两个局中人分别从自己的策略集中选定一个策略以后，就得到一个局势，这个游戏的局势集合是.两个局中人的赢得函数是定义在局势集合上的函数，由给定的规则可得到例10-2 三个人作一个游戏，每个人同时出示一个硬币的正面或反面.如果三个人出示的全是正面或全是反面.则三个人的支付都是0.如果有两个人出示正面，一个人出示反面，则出示反面的人扣两分，两个出示正面的人每人各得一分.如果有两个人出示反面，一个人出示正面，则出示正面的人

11、扣两分，两个出示反面的人每人各得一分.这是一个三人对策，局中人集合，每个局中人有两个策略：出示正面或反面.如果用1代表出示正面，用0代表出示反面，那么是局中人甲、局中人乙、局中人丙的策略集，局势为用表示局中人甲的赢得函数，则同样可以求出局中人乙、局中人丙的赢得函数，.现代对策论内容十分丰富，可以依据不同的原则进行分类.总体上可分为静态对策和动态对策两大类.在静态对策中，根据局中人之间是否允许合作又分为结盟对策和不结盟对策.结盟对策又分为联合对策和合作对策.在不结盟对策中，按策略多少分为有限对策和无限对策；按局中人的数目可分为二人对策和多人对策；按对策值分为零和对策和非零和对策等.在众多对策模型

12、中，占有重要地位的是二人有限零和对策（finite two-person zero-sum game），这类对策中赢得函数可用矩阵表示，又称为矩阵对策.矩阵对策是一种最简单的对策形式，最容易描述和分析，它是到目前为止在理论研究和求解方法方面都比较完善的一类对策，而且这类对策的研究思想和理论结果又是研究其它类型对策模型的基础.因此，本章主要介绍矩阵对策的基本理论和方法.第二节 矩阵对策一、矩阵对策的数学模型矩阵对策是指这样的对策：有两个局中人，每个局中人的策略集都是有限的，即,两个局中人的赢得函数具有性质.这类对策的局势集合是包含个局势.设 就有 .这样赢得函数就可以用一个阶矩阵来表示.称为赢得

13、矩阵（或支付矩阵）.于是，我们就得到矩阵对策的数学模型为前面例10-1就是一个矩阵对策，其模型为,其中二、矩阵对策的解对于一个确定的矩阵对策，如何求出对策的解，也就是两个局中人如何选择自己的策略来对付对方，使得自己的收益最大或损失最小，这是下面我们要讨论的问题.为求出对策模型的解，首先需要对双方的对策条件作如下的假设：1对策双方的行为是理智的，对策略的选择不存在任何侥幸心理.2局中人选取策略的目标是收益最大或损失最小.3局中人同时选取各自的行动策略，且不知道对方选取哪一个策略.4对策中的有关规定和要求，局中人是知道的.下面分两种情况讨论矩阵对策的解.（一）有鞍点的对策例10-3 设一矩阵对策，

14、其中为局中人甲的策略集，为局中人乙的策略集，为甲的赢得矩阵为了求出这个对策的解，我们分析一下对策双方的行动.局中人甲希望自己赢得多些，因为的元素即甲的赢得，因此他希望能取到中较大的元素，在中最大的元素是7，他如果想赢得7，就应该选取策略，如果此时局中人乙选取策略，则局中人甲就实现了他的预期理想.但是局中人乙的利益与局中人甲恰好相反，他当然希望自己输的少些，也就是说，他希望取到中较小的元素.如果他猜到了局中人甲的企图，当局中人甲取策略时，他取策略，这就使局中人甲不仅赢不到7，反而输2.同样的，如果局中人甲知道局中人乙取策略时，他就取而赢得6.由于在零和对策中双方的利益正相反，因此双方就必须考虑到

15、：对方会设法使自己处于最不利的地位.假定局中人甲选取策略，相应于局中人乙选取不同的策略，局中人甲的赢得分别是1，1，3，4.其中最不利的是当乙选取时，甲得到1.同样，局中人甲取策略时，最不利的是得到.当局中人甲取策略时，他最不利的是得到.这些“最不利的情况”实际上就是局中人甲的选取某个策略时不依赖于对方的选择所能得到的最小赢得，称为甲采取其策略时的安全水准.例如局中人甲取策略时，安全水准为1；取策略时，安全水准为3；取策略时，安全水准为2.如果局中人甲不想冒险的话，较为明智的选择是选取安全水准最高的策略，即.从局中人乙的立场看，当他取策略时，最不利的情况是局中人甲取时输去；乙取时最不利的情况是

16、输去；乙取时最不利的情况是输去；乙取时最不利的情况是输去.因此他较为明智的选择是选取最不利情况中输得最少的策略，即，此时不论甲采取怎样的策略，乙最多输3（这是乙安全水准的反号，即乙至少可得到3的赢得）.一般地，对矩阵对策，可列出下表：其中是局中人甲采取策略时的安全水准.是局中人乙采取策略时安全水准的反号.称为策略的最大最小值.局中人甲取到的策略称为甲的最大最小策略.称为策略的最小最大值.局中人乙取到的策略称为乙的最小最大策略.在上例中，所以是局中人甲的最大最小策略.，是局中人乙的最小最大策略，这里.我们把的对策称为有鞍点的对策，把称为对策的值.这时无论局中人乙采用什么策略，局中人甲都采用一种策

17、略而无论局中人甲采用什么策略，局中人乙都采用一种策略.因为，当局中人甲采用时，如果局中人乙不采用而用其它的，则他要输的多一些（或一样多），可见是局中人乙对付局中人甲的最好方法，因此我们把它称为局中人乙的最优纯策略.反过来，如果局中人乙采用，局中人甲若不采用而用其它，则他要赢得少一些（至多一样多），因此也将称为局中人甲的最优纯策略.称为对策的最优纯局势.这时，任一方想改变他的策略都不会得到好处.在双方不愿冒风险的情况下，是双方都满意的局势.双方的竞争在局势下达到一个平衡状态.这时也称为对策的一个平衡局势.把最优纯策略对称为对策在纯策略意义下的解.又称为对策的鞍点.例10-3中的对策就是一个有鞍点

18、的矩阵对策，其在纯策略下的解为，对策值为3.在一般情况下，我们有：定义10-1 设为矩阵对策，其中若等式成立，称为有鞍点的对策，为对策的值，称使（10-1）式成立的纯局势为对策在纯策略下的解（对策的平衡局势或鞍点），分别称为局中人甲，乙的最优纯策略.对于有鞍点的矩阵对策，求它在纯策略下的解和它的值是很容易的.例10-4 设矩阵对策，其中，,赢得矩阵给出如下，试求出它的解和值.解 在矩阵的右边加一列，下边加一行，算出，得，因此对策为有鞍点的对策.对策在纯策略下的解是，对策的值.例10-5 设矩阵对策，其中，,赢得矩阵给出如下，试求出它的解和值.解 在矩阵的右边加一列，下边加一行，算出，：，因此对

19、策为有鞍点的对策.对策的值.都是能取到对策值的纯策略，因此都是局中人甲的最优纯策略.都是能取到对策值的纯策略，因此都是局中人乙的最优纯策略.所以都是对策在纯策略下的解.由这个例子可知，一般矩阵对策的解可以是不唯一的，当解不唯一时，解之间的关系具有下面两条性质：性质10-1 无差别性.即若和是对策的两个解，则.性质10-2 可交换性.即若和是对策的两个解，则和也是解.这两条性质表明，矩阵对策的值是唯一的.即当局中人甲采用构成解的最优纯策略时，能保证他的赢得不依赖于对方的纯策略.对策值为0的对策称为“公平的”对策，在例10-5中，所以是公平的对策.（二）没有鞍点的对策通过上节的讨论可知，求解矩阵对

20、策的第一步应该是找出对策的鞍点，但有些矩阵对策并不存在鞍点，亦即对策没有平衡局势.例如齐王赛马例子中我们称此对策为没有鞍点的对策.或称对策在纯策略下没有解.下面我们由例10-6来说明这种对策的特点.例10-6 局中人甲有策略，局中人乙有策略，局中人甲的赢得矩阵该矩阵对策在纯策略意义下没有解.这时，用最大最小原则来选取双方的纯策略都不会是稳定的，在这种情况下,局中人甲的最大最小策略和局中人乙的最小最大策略都不具有“最优”的性质.因为每个局中人可以选取另外的策略来改善自己的赢得值.在本例中，如果用最大最小原则，局中人甲应选取，如果局中人乙想到甲会采用，则乙就会采用，甲考虑到这点就会想到采用，乙想到

21、甲可能采用，就会考虑采用来对付，在乙采用时，甲就要选取，.在上述情况下，双方都不能固定采用任何一个纯策略，也就是说两局中人都没有自己的最优纯策略（对策没有鞍点）.他们必须考虑随机地选取自己的策略（混合使用自己的各个策略），使对方捉摸不到自己使用的策略.如甲可以用的概率选取，用的概率选取，同样地，乙可用概率选取.用概率选取，这里，和分别称为局中人甲和乙的一组混合策略.如果求出的值，使双方感到满意，则称和是两局中人甲和乙在混合策略下的解.这类没有鞍点的对策称为具有混合策略的对策.解一个具有混合策略的对策就是求两个局中人各自选取不同策略的概率分布.例如在例10-6中，对于局中人甲来说，他的期望赢得是

22、由此可见，当1/2时，即局中人甲以50的概率选取纯策略参加对策，他的赢得期望至少是5/2，但它不能保证超过5/2，因为当局中人乙取1/4时，会控制局中人甲不超过5/2.因此5/2是局中人甲赢得的期望值.同样，局中人乙只取1/4时，才能保证他的支出不多于5/2，所以，局中人甲以概率1/2选取，以概率1/2选取；局中人乙以概率1/4选取，以概率3/4选取参加对策，双方都会得到满意的结果.也就是说和是局中人甲和乙的最优混合策略, 是对策在混合策略下的解，5/2是相应的对策值.从上面的例子可以看出，对于没有鞍点的对策，每个局中人参加对策时，不是决定用哪一个纯策略，而是决定用多大概率选择每一个纯策略，以

23、这样一种方式选取纯策略参加对策是双方的最优策略.综上所述，为了克服有些对策没有鞍点的困难，我们将这些对策作这样的扩充：把每个局中人的策略集合扩充为在集合上的概率分布集合，赢得函数是进行多次对策所赢得的数学期望值，称这种扩充为混合扩充.定义10-2 设有矩阵对策，其中记则和分别称为局中人甲和局中人乙的混合策略集（或策略集）；分别称为局中人甲和局中人乙的混合策略（或策略）；对，称为一个混合局势（或局势）.局中人甲的赢得函数记为这样得到的一个新的对策，记为，称为对策的混合扩充.我们希望当时用代替，有一个混合局势对两局中人而言都在某种意义下是最优的.对于局中人甲采用混合策略时，他只希望获得，就是局中人

24、乙所有的混合策略中使局中人甲获得最少，即：如果甲出混合策略，乙就在其可能的混合策略中出一个策略以使甲获得最少.对于甲的另一混合策略也如此.则甲就应选取所有这些策略中使自己的赢得是最大的那个值.因此，局中人甲应选取取最大，即局中人甲保证自己的赢得不少于.同样，局中人乙的支出至多是 .定义10-3 设是矩阵对策的混合扩充，局中人甲的赢得函数为，如果记其值为.则称为对策的值，称使式(10-2)成立的混合局势为对策在混合策略下的解（或简称解），分别称为局中人甲和局中人乙的最优混合策略（或简称最优策略）.求解一个最优纯策略问题可以看成求解混合策略问题的一个特例，它表示两个局中人各自以100的概率选取其某

25、一个策略，而其他的策略选取的概率皆为零.三、矩阵对策基本定理和解的性质为了研究矩阵对策的有效解法，下面不加证明，给出矩阵对策的有关定理和解的性质.定理10-1 设，则为的解的充要条件是：存在数，使得和分别是不等式组和不等式组的解，且.这个定理的重要性在于，它将矩阵对策的求解问题化为解线性不等式组的问题，使一些简单的矩阵对策得以解决.但是，关于不等式组的解法，目前理论上尚未得到一般结果，所以，对于较复杂的矩阵对策的求解，仍是十分繁琐的.定理10-2（矩阵对策基本定理）对任一矩阵对策，一定存在混合策略意义下的解.定理10-3 设是矩阵对策的解，则这个定理的重要性在于，在一些情况下，将矩阵对策求解问

26、题化成了解方程组的问题，这在使用上带来了方便.定理10-4 设有两个矩阵对策 ，.其中，为任一常数.则定义10-4 设有矩阵对策，其中如果对一切都有即矩阵的第行元素均不小于第行的对应元素，则称局中人甲的纯策略优超于；同样，若对一切都有即矩阵的第列元素均不大于第列的对应元素，则称局中人乙的纯策略优超于.定理10-5 设为矩阵对策，其中如果纯策略被其余纯策略中之一所优超，由可得到一个新的矩阵对策，其中于是有(1) (2) 中局中人乙的最优策略就是其在中的最优策略；(3) 若是中局中人甲的最优策略，则便是其在中的最优策略.定理10-5实际给出了一个化简赢得矩阵的原则，我们称之为优超原则.根据这个原则

27、，当局中人甲的某纯策略被其它纯策略所优超时，可在矩阵中划去第行而得到一个与原对策等价但赢得矩阵阶数较小的对策，而的求解往往比的求解容易些，通过求解而得到的解.类似地，对局中人乙来说，可以在赢得矩阵中划去被其它列所优超的那些列.四、 矩阵对策的常用解法矩阵对策有许多解法，其中线性规划法是通用的方法，但求解较繁而有些特殊的矩阵对策可能有一些更简便的特殊解法，下面先介绍常用而简单的一些特殊解法，最后介绍线性规划法.（一） 2n（或m2）图解法当某局中人仅有两个纯策略时，可用图解法.其具体解法由下例说明.例10-7 设矩阵对策的赢得矩阵给出如下，试求出它的解和值.解 本问题显然不存在最优纯策略，故考虑

28、混合策略.设局中人甲、乙的混合策略分别为第一步：做三条直线这里的三个函数值，实质上是甲使用混合策略，而乙使用三个纯策略时，甲的期望赢得值. 图10-1 23图解法第二步：描出上述直线簇的下方包络线（图10-1中粗体线），并找出包络线上最优值点，点的坐标对应出局中人甲的最优策略.这是因为“下包络线上的最高点”这句话，正好是“最大最小”公式： 由图10-1容易得出，甲的最优策略是，对策值.第三步：求局中人乙的最优策略.由于点是的交点，说明乙的混合策略由组成.令，即得，即局中人乙的最优混合策略是.（二）方程组解法由定理10-3我们知道，如果我们预先知道，就可以把不等式变成等式来求解，从而使求解过程简

29、化例10-8 试解“齐王赛马”对策.解 由题意可得对策的赢得矩阵为由于矩阵中各行数字差别不大，各列数字也大体如此.所以可以认为齐王和田忌的六个策略之间，无明显的优劣差异，即每个策略，都有被采用的可能性.也就是说，若设二人的最优策略分别为，则必有从而，由定理10-3知：将两个方程组分别相加：考虑到得到.再代回上述方程，求得即齐王的最优混合策略是各以的概率使用自己的六个纯策略.田忌也是如此.对策值，即齐王平均赢得千金.在相传的故事中，田忌胜了齐王，是因为田忌预先知道了齐王出马的策略，而田忌有针对性的选取自己的纯策略才能赢得1千金，因此，给定一个对策如果是有鞍点的，那么每个局中人都很“理智”，则可以

30、事先公开告诉对方自己选取的纯策略，而结局仍不会改变.如果给定的对策是没有鞍点的，则局中人双方要相互保密，否则，不保密的一方是要吃亏的.上面这种方法对于赢得矩阵为22阶矩阵对策更为有效.（三）无鞍点的22阶矩阵对策的解定理10-2指出，任何矩阵对策都有混合策略意义下的解.但对于一般没有鞍点的对策，要求出它的解，计算量是很大的.然而对于22阶的矩阵对策，我们只要作少量计算就可以了.由于具有鞍点的对策的解是容易求出的，所以下面只考虑没有鞍点的对策的情况.引理 22阶的矩阵对策没有鞍点的充要条件是：矩阵主对角线上的元素同时大于（或同时小于）次对角线上的元素.利用这个引理，可以证明如下定理：定理10-6

31、 设一矩阵对策的赢得矩阵为对策没有鞍点，则它的解为：有了这个定理，我们可以很快写出22阶矩阵对策的解.下面介绍这些公式的记忆方法首先，为主对角线元素和与次对角线元素和之差.的分母都是，而分子都是主对角线与次对角线元素之差.列用列相减，行用行相减，然后对换位置，即得上图，图上各差数对应于相应的分子.以下用例子说明.例10-9 设矩阵对策的赢得矩阵给出如下，试求出它们的解和值.解 （1）主对角线上元素都小于次对角线上元素，对策没有鞍点，可利用定理8-6：（2）矩阵有鞍点，所以分别是局中人甲和乙的最优纯策略.（3）主对角线上元素都大于次对角线上元素，对策没有鞍点，利用定理10-6：例10-10 设有

32、甲乙两诊所形成对立的竞争，甲乙两诊所各有两个决策可供选择，若甲诊所用决策，乙诊所用决策，则甲诊所赔5万元，乙诊所赚5万元；若甲诊所用决策，而乙诊所用决策，则甲诊所赚10万元，乙诊所赔10万元；若甲诊所用决策，乙诊所用决策，则甲诊所赚5万元；若甲诊所用决策，乙诊所用决策，则两诊所不赔不赚.问在长时间内，甲诊所应如何选用某决策较为明智.解 依题意选甲诊所为局中人甲，则可得甲的赢得矩阵为：矩阵没有鞍点，利用定理10-6：答：甲诊所应用的概率采用决策，的概率采用决策，可希望获得2.5万元的利润.从上面几个例子可知，赢得矩阵的阶数越高，则求解越困难，但是，对于某些特殊结构的矩阵，可以把它降低阶数来求解.

33、这就是下面要介绍的优超法.（四）用优超法及定理10-4简化计算设某矩阵对策，其中局中人甲的赢得矩阵为比较第一列与第三列的元素就会发现第三列每个赢得值都比第一列相应的赢得值要小，即局中人乙采用策略肯定会使自己的损失小于采用，故局中人乙决不会选取，因为不管局中人甲选取任何一种纯策略，局中人乙总是宁愿选取而不会选取，这时策略优超于策略，因而局中人乙的最优混合策略中采用的概率.由于不会被选用，我们就可以把第一列元素从赢得矩阵中划掉，把33的对策简化为32的对策：一般情况下，在局中人甲的赢得矩阵中，如果第行与第行的所有数字存在，则局中人甲第个纯策略优超于第个纯策略，那么在最优混合策略中必有.如果中第列数

34、字与第列数字之间有关系，则局中人乙的第个纯策略优超于第个纯策略，那么在最优混合策略中必有.如果发现局中人甲的策略优超于策略，就可以在中把第行数字划掉；如果发现局中人乙的策略优超于策略，就可以在中把第列数字划掉.这样做就可以把的阶数降低，从而达到在求解最优混合策略时简化计算的目的.这种方法称为用优超法简化计算.例10-11 用优超法简化计算求解矩阵对策解 在中，有故策略优超于策略，记住，把第1列元素划掉得32对策：在中，我们又发现第1行元素比第3行相应元素小，记住之后，把第1行元素划掉，得：在中，第2列元素小于第1列相应元素，故记住之后，把第1列元素划掉，得：最后，由看到优超于，故，得：故局中人

35、甲的最优混合策略是（0，0，1），局中人乙的最优混合策略是（0，0，1）.实际上是一个鞍点，局中人甲和局中人乙分别有最优纯策略和.对策值.从这个例子我们又可以看到：最优纯策略是最优混合策略的一种特殊情况.用优超法化简得出的结果与用最大最小原则求出的结果是一致的，即优超法不会改变对策的解.值得指出的是：用优超法简化计算总可以降低的阶数，但常常不是直接能够得到对策的解，故优超法简化计算常常和其它方法结合在一起应用.在例10-11中，如果不是要求用优超法简化计算的话，则应用最大最小原则来求解会更简便.例10-12 给定一个矩阵对策求对策的解与值.解 先用优超法降阶：这就变成22阶矩阵了，用定理10-

36、6的公式可得我们可以设想：对于某些矩阵对策，把它的元素尽可能多地变成零，如果对策的解集合不变，则求解就比较简单.例10-13 给定一个矩阵对策 求对策的解与值.解 按前面的方法，就得解如下的两个不等式组：分析两个不等式组可知：.将两组不等式前三个式子都取等式，解方程组得： ， 如果把矩阵各元素普遍加上1，则这时，解如下不等式组：解这两组不等式，将前三个式子取等号有：于是得 ，结果，混合策略完全相同，而对策值，相差1.实际上，此题的解法是利用了定理10-4的结论.例10-14 有两个乒乓球队，双方各自出三个队员，对甲队来说赢得情况是求这个对策的解和值.解 对矩阵的每个元素都加上1，则有：解以下两

37、组不等式每组前三个式子取等号，有所以于是得 ， 所以最优解为例10-15 某药厂用三种不同的设备生产三种不同的药品，已知这三种设备分别加工三种药品时，单位时间内创造的价值见表10-1：表10-1 价值表415053337在这样的条件下，求出一组合理的加工方案.解 在这里不同的设备可以看成一个纯策略（即局中人甲的策略），药品可以看成是对策的另一方（即局中人乙）的策略.此问题可以化为一个矩阵对策，并且是没有鞍点的，即在纯策略意义下是无解的，于是进行混合扩充.假定药厂采用设备的概率是，又药品被加工的概率分别是.由定理10-1可知，解如下两组不等式组.现在不知道中或中是否有值为零，如果都取等式，则，中

38、出现负数解，是不允许的，因此必须保持某些式子是不等式.也就是说对策矩阵是不具有特殊结构的矩阵,这就要用别的方法来求解.下面介绍一种线性规划解法，它可以用来解任意矩阵对策.（五）线性规划解法根据定理10-1可知，对于扩充后的矩阵对策来说，求最优解就是解下列两个不等式组：这里是：作如下变换（不妨设 ）于是（10-3）变成这样就把问题归结为求一组满足约束条件的解，使得目标函数达到最小.即（10-3）可等价化成 （10-5） 同样，对于局中人乙来说，（10-4）可等价化成 （10-6）这里我们知道，这就是线性规划的典型问题. 现在回头解例10-15，可以归结为两组线性规划问题，对于局中人甲来说解(10

39、-7)得：因所以对局中人乙来说解(10-8)得所以因为所以因此应用（10-5）和（10-6）求解矩阵对策时，要求，如果不能保证，可通过适当的变换使，然后再求解可采用同解变换 使化成，因此只要取正数充分大，就能保证一切，从而保证变量例10-16 A、B两个医疗器械厂生产同一种医疗器械，两个厂都想在经营管理上采取措施而获得更多的医疗市场销售份额，A厂可以采取的措施有：（1）降低原医疗器械价格；（2）研制出新产品；（3）提高原医疗器械的质量B厂可以采取的措施有：（1）扩大原医疗器械的广告宣传力度；（2）增设维修网点，加强售后服务；（3）改进原医疗器械的性能由于两个厂的财力有限，都只能采取一个措施通过

40、预测两个厂各自采取不同的措施后所占的市场总份额变动情况如表10-2所示（正值为A厂所增加的市场占有份额，负值为A厂所减少的市场份额），试求这两个医疗器械厂各自的最优策略表10-2 两个厂采取不同措施后A厂的市场占有份额 2-33-231115解 为了保证，先用同解变换把中所有元素都加上3化为非负，得从而由（10-6）有用单纯形法解得从而有从上面的结果可知，所以在解该例题时不须将矩阵中的每个元素加上3，而可以直接由矩阵构造（10-6），用单纯形法求解那么，在求解矩阵对策之前，如何判断是否大于零呢？下面的定理可以用来判断的取值范围定理10-7 设矩阵对策，其中记 则的值，即这样，当我们采用线性规划

41、法求解矩阵对策时，可先根据定理10-7估计一下对策值的取值范围，若的下界，则不必对矩阵施行同解变换仅当时才须施行同解变换例如，从例10-16的中易知所以在解该例题时不必对矩阵施行同解变换但若赢得矩阵为则因0，故此时不能直接由构造（10-6）来求解，而必须先施行同解变换：把中每个元素都加上同一个正数（如1），化为，然后才能由构造（10-6）来求解由于这样得到的对策的值，故（10-6）肯定有最优解否则，若直接由矩阵构造（10-6），则不难验证此时（10-6）的解无界这一节中，我们学习了求解矩阵对策的多种方法.当遇到一个问题，在考虑对策现象三要素建立了赢得矩阵之后，该选取何种方法求解呢？一般可先试用

42、简单方法，若不成功，再用较复杂的方法.通常可按下面步骤进行：（1）检查对策是否有鞍点，若是有鞍点的对策，用最大最小原则即可求解；若发现没有鞍点，再考虑下面的步骤：（2）看看是否可以用优超法把对策简化，把赢得矩阵的阶数尽量降低；（3）如果是22阶矩阵对策，可用公式法； （4）如果是或对策，可用图解法求解； （5）对于特殊情况，还可考虑是否可以用方程组解法；（6）用上述方法未能求出对策的解时，再考虑用线性规划解法. 矩阵对策属于零和对策，其中一个竞争者的收益总是等于另一个竞争者的损失，是一种完全对抗、强烈竞争的对策.在现实世界中除了赌博或军事冲突之外，一般很少出现这种“你死我活”的局面.在卫生管理

43、中，更多的情况表现为既有对抗又有联合的缓和竞争，这样就出现了非零和对策.在非零和对策中，一个局中人的收益不一定正好等于另一个局中人的损失，实际上双方可能都收益或都损失.非零和对策因各竞争者的并不完全对立，使对策表现为各种各样的情况，非零和对策的多样性与实际管理活动中许多行为表现是一致的，这使得非零和对策比零和对策在管理中有着更为重要的应用价值. 但求解非零和对策需要更加复杂的分析，有兴趣的读者可做进一步探讨. 习题十1.解释下列概念，并说明同组概念之间的联系和区别：(1) 策略，纯策略，混合策略；(2) 鞍点，平衡局势，纯局势，纯策略意义下的解；(3) 混合扩充，混合局势，混合策略意义下的解；

44、(4) 优超，某纯策略被另一纯策略优超.2.判断下列说法是否正确：(1) 矩阵对策中，如果最优解要求一个局中人采取纯策略，则另一局中人也必须采取纯策略；(2) 矩阵对策中当局势达到平衡时，任何一方单方面改变自己的策略将意味着自己更少的赢得或更大的损失；(3) 任何矩阵对策一定存在混合策略意义下的解，并可以通过求解两个互为对偶的线性规划问题得到；(4) 矩阵对策的对策值相当于进行若干次对策后局中人的平均赢得值或局中人的平均损失值.3.在一次军事演习中，红军有5个团的兵力，蓝军有4个团的兵力，两军争夺,两个据点.设红、蓝两军派到某个据点的兵力分别为个团，那么：（1） 若，则红胜（得分）蓝败（失分）

45、；（2）若，则红败（得分）蓝胜（失分）；（3）若，则红蓝各得0分.试指出此对策的三要素，问该对策有无鞍点？ 4.甲、乙两药厂竞争,两种药品的市场，目前甲药厂这两种药品的销量都只是乙药厂销量的三分之一.两家药厂都已完成这两种药品更新换代的研制，但要投产上市则还需一段时间.若同时投产两种新药品上市，每药厂都需一年；若只投产一种抢先上市，则甲药厂需10个月，乙药厂需9个月，而另一种药品对每厂都再需9个月才能上市.对任一种新药品，若两药厂的药品同时上市，估计甲药厂该药品的市场占有率将增加8个百分点（即由25增至33）若甲药厂的药品抢先2，6，8个月上市，则其市场占有率将分别增加20，30，40个百分点；若甲药厂的药品落后1，3，7，10个月上市，则其市场占有率将下降4，10，12，14个百分点.假设每药厂都以其两种药品市场占有率增加的百分点之和的一半作为赢得指标，试建立此对策的模型并求解.5.用图解法求给定矩阵对策的最优策略与对策值.已知赢得矩阵为6.求下列矩阵对策的最优纯策略.7.求解下列矩阵对策，已知赢得矩阵为（1） （2）（3） （4）8.试用线性规划求解下列矩阵对策：（1） （2） （3）（秦 侠）37