2024-02-19

[] ミニマックス定理

ジョン・フォン・ノイマンミニマックス定理は、ゲーム理論数学的な領域で、最大-最小不等式が等式でもあることを保証する条件を提供する定理

この定理は、1928年に発表されたゼロサムゲームに関するフォン・ノイマンミニマックス定理最初であり、ゲーム理論の出発点と考えられている。

具体的には、フォン・ノイマンミニマックス定理は次のように述べられる:

 

$$

\text{Let } X \text{ and } Y \text{ be compact convex sets. If } f \text{ is a continuous function that is concave-convex, i.e. } f \text{ is concave for fixed } y, \text{ and } f \text{ is convex for fixed } x. \text{ Then we have that }

$$

 

$$

\sup_{y \in Y} \inf_{x \in X} f(x, y) = \inf_{x \in X} \sup_{y \in Y} f(x, y)

$$

 

特に、fがその両方の引数に対して線形関数(したがって双曲線)である場合定理は成り立つ。したがって、有限行列Aに対して、次のようになる:

 

$$

\sup_{y \in Y} \inf_{x \in X} x^T A y = \inf_{x \in X} \sup_{y \in Y} x^T A y

$$

 

上記形式では、Aはペイオフ行列。この特殊なケースは、各プレイヤー戦略セットが行動(混合戦略)のロッタリーであり、ペイオフ期待値によって誘導されるゼロサムゲーム特に重要

この定理証明は、一般に固定点定理線形不等式の理論を用いて行われる。

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