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パロンドのパラドックス

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投稿ゲーム理論初級
負けるゲームを組み合わせると、勝てるゲームになるというパロンドのパラドックスについて、説明しています。
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はじめに

 パロンドのパラドックスとは、1個1個では負けるゲームですが、それを組み合わせると、勝てるゲームになるというものです。

 個々では負けるのに、それが勝てるゲームになることから、直観に反したものとなっており、パラドックスと言われます。
 そして、これを発見した物理学者の名をとって、パロンドのパラドックスと言われています。

パロンドのパラドックス

個々のゲーム

 それでは、具体的にパロンドのパラドックスについて、見ていきましょう。
 まずは、最初に100円をもっているとして、次に2つのゲームがあるとして、それぞれを100回繰り返します。

(ゲームA)
 毎回、1円失う。

(ゲームB)
 所持金が偶数のときは3円得て、奇数のときは5円失う。

 この2つのゲームについて、個々に行ったときの利益は、次のようになります。

(ゲームAの利益)
 毎期、1円ずつ失っていくので、次のように、最後は所持金は0になります。

  利益 = 100 + 100 × (-1) = 0

(ゲームBの利益)
 1回目は100円をもっているおり、所持金は偶数なので3円もらえて、103円になります。2回目は所持金は103円で、奇数なので5円失い、98円になります。そしてこれを100回繰り返しますが、

 所持金が偶数のとき:偶数 + 奇数(3円) ⇒ 奇数
 所持金が奇数のとき:奇数 – 奇数(-5円) ⇒ 偶数

という関係から、所持金が奇数の場合と偶数の場合が交互に出てくるので、次のようになります。

  利益 = 100 + 50 × 3 + 50 × (-5) = 0

 以上から、ゲームA、ゲームBいずれにおいても、所持金は0円になってしまい、負けとなります。

ゲームの組み合わせ

 上の2つのゲームについて、ゲームBからはじめて、次はゲームAというように、交互にゲームを繰り返していく場合を考えます。
 とりあえず、5回目までの結果を見てみると、次のような感じです。

  1回目(ゲームB):所持金100円 ⇒ 偶数なので3円得る ⇒ 所持金103円
  2回目(ゲームA):所持金103円 ⇒ 1円失う ⇒ 所持金102円
  3回目(ゲームB):所持金102円 ⇒ 偶数なので3円得る ⇒ 所持金105円
  4回目(ゲームA):所持金105円 ⇒ 1円失う ⇒ 所持金104円
  5回目(ゲームB):所持金104円 ⇒ 偶数なので3円得る ⇒ 所持金107円
   ……

 この数字からわかるように、

  ゲームBの回:偶数 + 奇数(3円) ⇒ 奇数
  ゲームAの回:奇数 – 奇数(-1円) ⇒ 偶数

が交互に繰り返されるので、次のように利益は計算できます。

  利益 = 100 + 50 × 3 + 50 × (-1) = 200

 このことから、負けるゲームAとBを繰り返したとき、逆に利益は増えて、ゲームを勝つことができます。

まとめ

 以上から、個々のゲームでは負けでも、交互にそれぞれのゲームを繰り返すと、勝つゲームになることが分かります。

 ただ、単純に繰り返せばいいというわけではありません。
 例えば、上記について、最初にゲームAを行い、次にゲームBを行っていくというように、その順序を入れ替えると、所持金は0円どころから、マイナスになってしまいます。

参考

  川越敏司『「意思決定」の科学

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