משפט נאש הוא משפט בתורת המשחקים. הוא קובע שבכל משחק עם כמה שחקנים קיים שיווי משקל נאש, אם מרשים אסטרטגיות מעורבות. אסטרטגיות מעורבות הן בחירה אקראית בין מהלכים, לפי הסתברויות.
המשפט הוכח על ידי ג'ון פורבס נאש. הוא פרסם את ההוכחה וסדרה של תוצאות נוספות על אסטרטגיות אופטימליות בין השנים 1950, 1953.
נבחן את "משחק מלחמת המינים": זוג, דן ודנה, הולך לבלות. דן מעדיף כדורגל, דנה מעדיפה אופרה. שניהם מעדיפים להיות באותו מקום מאשר להיות בנפרד.
יש שני שווי משקל נאש טהורים: שניהם בכדורגל או שניהם באופרה. בנוסף יש שני שווי משקל מעורבים: אחד שבו דן בוחר בכדורגל בהסתברות 2/3 ובאופרה ב1/3, ודנה בוחרת הפוך. באופן זה הם מבטיחים לעצמם תוחלת רווח של 4/3.
ההוכחה משתמשת במשפט נקודת השבת של בראואר. משפט זה קובע: לכל פונקציה רציפה שממפה קבוצה סגורה וקמורה לעצמה יש נקודת שבת. נקודת שבת היא נקודה שהפונקציה מחזירה לעצמה.
במשחק עם n שחקנים לוקחים את מרחב כל ההסתברויות על אסטרטגיות השחקנים. מרחב זה קומפקטי וקמור, לכן מתאים לדרישת בראואר.
מגדירים עבור כל שחקן ולכל פעולה את ההפרש בין הרווח אם יבחר בפעולה זו לרווח הנוכחי. מההפרשים בונים פונקציה רציפה שמעדכנת הסתברויות לפי כמות השיפור האפשרית. לפי בראואר יש לנקודה זו נקודת שבת.
בניקוד זה מראים שההפרשים אינם חיוביים, כלומר לאף שחקן אין אפשרות לשפר את תוצאתו על ידי שינוי חד-צדדי. לכן מתקבלת נקודת שיווי משקל נאש.
משפט נאש עוסק בהחלטות במשחקים עם כמה שחקנים. שיווי משקל נאש הוא מצב שבו אף שחקן לא מרוויח אם ישנה רק הוא את הבחירה. אסטרטגיות מעורבות הן לבחור בקירוב, כמו לגלגל מטבע כדי להחליט.
ג'ון נאש הוכיח את המשפט בשנות ה־1950.
נניח שדן ודנה רוצים לצאת. דן אוהב כדורגל, דנה אוהבת אופרה. שניהם מעדיפים להיות יחד.
יש שתי תשורות פשוטות: שניהם הולכים לכדורגל או שניהם הולכים לאופרה. יש גם פתרונות שבהם הם בוחרים באקראי. למשל, דן הולך לכדורגל ב־2 מתוך 3 פעמים ובאופרה ב־1 מתוך 3, ודנה עושה ההפך. כך תוחלת הרווח שלהם היא 4/3 (ממוצע של התועלות).
ההוכחה משתמשת במשפט מתמטי שנקרא משפט נקודת השבת של בראואר. משפט זה אומר שיש נקודה שקוראים לה נקודת שבת, שבה פונקציה לא משנה את המקום.
מכינים פונקציה שעוזרת לשנות את הבחירות לפי כמה אפשר להרוויח. אם מגיעים לנקודת שבת, אף אחד לא יכול להרוויח יותר. לכן זו נקודת שיווי משקל נאש.
תגובות גולשים