DE LA TEOREMA FAN MINIMAX LA ECHILIBRUL NASH FROM FAN MINIMAX THEOREM TO NASH EQUILIBRIUM

Similar documents
Numere prime. O selecţie de probleme pentru gimnaziu

Test de Departajare pentru MofM 2014 (Bucureşti) Enunţuri & Soluţii

IMAR Problema 1. Fie P un punct situat în interiorul unui triunghi ABC. Dreapta AP intersectează

Teoria probabilit¼aţilor şi statistic¼a matematic¼a

Laborator 4. Rezolvarea ecuaţiilor diferenţiale în Matlab

Solution by Nicuşor Zlota, Traian Vuia Technical College, Focşani, Romania

ON THE QUATERNARY QUADRATIC DIOPHANTINE EQUATIONS (II) NICOLAE BRATU 1 ADINA CRETAN 2

CHAPTER 5 SOME MINIMAX AND SADDLE POINT THEOREMS

Soluţii juniori., unde 1, 2

Lucrarea de laborator nr. 8

Inegalităţi de tip Chebyshev-Grüss pentru operatorii Bernstein-Euler-Jacobi

Curs Teorema Limită Centrală Enunţ

Teorema Reziduurilor şi Bucuria Integralelor Reale Prezentare de Alexandru Negrescu

TEOREME DE PUNCT FIX PENTRU OPERATORI CE NU INVARIAZĂ DOMENIUL DE DEFINIŢIE ŞI

FORMULELE LUI STIRLING, WALLIS, GAUSS ŞI APLICAŢII

S.S.M.ROMÂNIA - Filiala Mehedinți 2016 SOCIETATEA DE ȘTIINȚE MATEMATICE DIN ROMÂNIA. Filiala Mehedinți REVISTA DE MATEMATICĂ MEHEDINȚEANĂ R.M.M.

Teoreme de Analiză Matematică - I (teorema Weierstrass-Bolzano) 1

REMARKS ON THE KKM PROPERTY FOR OPEN-VALUED MULTIMAPS ON GENERALIZED CONVEX SPACES

arxiv: v1 [math.oc] 1 Apr 2013

1.3. OPERAŢII CU NUMERE NEZECIMALE

ELEMENTS OF THE KKM THEORY ON ABSTRACT CONVEX SPACES

Barem de notare clasa a V-a

INCLUZIUNI OPERATORIALE PRIN TEHNICA PUNCTULUI FIX ÎN SPAŢII METRICE VECTORIALE

Prof univ dr. Sever Spânulescu - LUCRARI DE LABORATOR

INEGALITĂŢI DE TIP HARNACK ŞI SOLUŢII POZITIVE MULTIPLE PENTRU PROBLEME NELINIARE

Teoreme de compresie-extensie de tip Krasnoselskii şi aplicaţii (Rezumatul tezei de doctorat)

Derivarea integralei şi integrarea derivatei

Gradul de comutativitate al grupurilor finite 1

MATEMATICI SPECIALE PENTRU INGINERI

O V E R V I E W. This study suggests grouping of numbers that do not divide the number

Rezultate în Teoria Punctului Fix şi Procese Iterative cu Aplicaţii

Inteligenta Artificiala

Sisteme cu logica fuzzy

Rădăcina pătrată a unei matrici reale de ordinul 2

2. METODA GRADIENTULUI CONJUGAT PENTRU REZOLVAREA SISTEMELOR ALGEBRICE LINIARE

Divizibilitate în mulțimea numerelor naturale/întregi

RECREAŢ II MATEMATICE

Common Coupled Fixed Point of Mappings Satisfying Rational Inequalities in Ordered Complex Valued Generalized Metric Spaces

Cristalul cu N atomi = un sistem de N oscilatori de amplitudini mici;

Probleme rezolvate. Lăcrimioara GRAMA, Corneliu RUSU, Prelucrarea numerică a semnalelor aplicații și probleme, Ed. U.T.PRESS, Cluj-Napoca, 2008.

Condensing KKM maps and its applications. Ivan D. Arand - elović, Z.Mitrović

Mircea Balaj. Comment.Math.Univ.Carolinae 42,4 (2001)

Despre AGC cuasigrupuri V. Izbaș

Lucrarea de laborator nr. 11

The kernel associated with a measures H-cone M

LUCRAREA NR Reprezentarea sistemelor liniare și invariante în timp 2. Răspunsul sistemelor la semnale de intrare

Ecuatii si inecuatii de gradul al doilea si reductibile la gradul al doilea. Ecuatii de gradul al doilea

Avem 6 tipuri de simboluri in logica predicatelor:

THE KNASTER KURATOWSKI MAZURKIEWICZ THEOREM AND ALMOST FIXED POINTS. Sehie Park. 1. Introduction

UNIVERSITATEA OVIDIUS CONSTANÞA FACULTATEA DE MATEMATICÃ ªI INFORMATICÃ TEZÃ DE DOCTORAT PROF. UNIV. DR. DAN D. PASCALI DOCTORAND IRINA A.

KKM-Type Theorems for Best Proximal Points in Normed Linear Space

APLICAŢII ALE FORMULELOR LUI NEWTON PENTRU POLINOAME SIMETRICE

NEW MAXIMUM THEOREMS WITH STRICT QUASI-CONCAVITY. Won Kyu Kim and Ju Han Yoon. 1. Introduction

Common Fixed Points for Multifunctions Satisfying a Polynomial Inequality

Graduări pe algebre de matrice

COMPARATIVE DISCUSSION ABOUT THE DETERMINING METHODS OF THE STRESSES IN PLANE SLABS

Chapter 7 Isoperimetric problem

Statistică Aplicată. Iulian Stoleriu

Application of Fixed point Theorem in Game Theory

Procedeu de demonstrare a unor inegalităţi bazat pe inegalitatea lui Schur

REMARKS ON SOME VARIATIONAL INEQUALITIES

Habilitation Thesis. Periodic solutions of differential systems: existence, stability and bifurcations

EXTENSION OF AN ADDITIVE FUNCTIONS NUMARABILE

Self-Small Abelian Groups and Related Problems. (Abstract)

A GENERALIZATION OF A CLASSICAL MONTE CARLO ALGORITHM TO ESTIMATE π

LUCRAREA nr. 5: Analiza în domeniul timp a elementelor unui sistem de reglare automată. Sistemul de ordinul 2

ECUAŢII CU DERIVATE PARŢIALE ŞI EVALUAREA OPŢIUNILOR CU VOLATILITATE STOHASTICĂ

GENERALIZED MATHEMATICAL MODELS OF THE ELECTROMAGNETIC FIELD IN NONLINEAR MEDIA FOR THE STATIONAR, QUASISTATIONARY AND TIME VARIABLE REGIMES

REMARKS ON THE SCHAUDER TYCHONOFF FIXED POINT THEOREM

Non-Archimedian Fields. Topological Properties of Z p, Q p (p-adics Numbers)

Câteva rezultate de algebră comutativă

Existence of Equilibrium in Minimax Inequalities, Saddle Points, Fixed Points, and Games without Convexity Sets

Mugur Acu OPERATORUL INTEGRAL LIBERA-PASCU ŞI PROPRIETĂŢILE ACESTUIA CU PRIVIRE LA FUNCŢIILE UNIFORM STELATE, CONVEXE, APROAPE CONVEXE ŞI

Modelling the Steady State Characteristic of ph Neutralization Process: a Neuro-Fuzzy Approach

BETWEEN QUASICONVEX AND CONVEX SET-VALUED MAPPINGS. 1. Introduction. Throughout the paper we denote by X a linear space and by Y a topological linear

Utilizarea claselor de echivalenta in analiza asistata de calculator a sistemelor cu evenimente discrete

Programarea Dinamica. (si alte chestii adiacente) Andrei Olariu

Matematici speciale Seminar 12

Anul I, Semestrul I 2017/2018

Ce este logica? Aristotel (IV î.e.n.) Gottfried Wilhelm Leibniz ( ) Visul lui Leibniz. raţionament

Fixed Point Theorems for Condensing Maps

814 Sehie Park Hoonjoo Kim equilibrium points of n-person games with constraint preference correspondences on non-compact H-spaces. In 1967, motivated

Remark on a Couple Coincidence Point in Cone Normed Spaces

A generalized FKKM theorem and variational inequality

TEZA DE DOCTORAT. probleme de optimizare infinit dimensionale

II. EXPANSION MAPPINGS WITH FIXED POINTS

ON THE LAGRANGE COMPLEX INTERPOLATION

Legi de distribuţie (principalele distribuţii de probabilitate) Tudor Drugan

Subiecte geometrie licenta matematica-informatica 4 ani

SZEGO S THEOREM STARTING FROM JENSEN S THEOREM

DANIELL AND RIEMANN INTEGRABILITY

Centre d Economie de la Sorbonne UMR 8174

Teoria Modelelor Master Anul I, Semestrul II 2016

Minimax Inequalities and Related Theorems for Arbitrary Topological Spaces: A Full Characterization

ON VARIOUS MULTIMAP CLASSES IN THE KKM THEORY AND THEIR APPLICATIONS

Logică și structuri discrete. Marius Minea 25 septembrie 2017

TEZA DE DOCTORAT. Contributii la implementarea managementului fiabilitatii si mentenabilitatii in proiectarea instalatiilor

COMMON FIXED POINT THEOREMS FOR WEAKLY COMPATIBLE MAPPINGS IN COMPLEX VALUED b-metric SPACES

ON GENERAL BEST PROXIMITY PAIRS AND EQUILIBRIUM PAIRS IN FREE GENERALIZED GAMES 1. Won Kyu Kim* 1. Introduction

Transcription:

Doctorad Bogda-Coreliu BIOLAN Uiversitatea di Bucureşti DE LA TEOREMA FAN MINIMAX LA ECHILIBRUL NASH FROM FAN MINIMAX THEOREM TO NASH EQUILIBRIUM Abstract. We show that i a abstract covex space (E, D; Γ ), the partial KKM priciple implies the Ky Fa miimax iequality, from which we deduce a geeralizatio of the Nash equilibrium theorem. Ky Fa miimax iequality has may applicatios i ecoomy as well as the Nash equilibrium ad both are a useful tool for the ecoomists. Keywords: Nash Equilibrium, Ky Fa miimax iequality, KKM Theorem, abstract covex space, fiexed poit theorems. Clasificarea JEL: C61, C62, C70 1.Itroducere Este bie ştiut ca Teorema de puct fix a lui Brouwer, Lema lui Sperer di combiatorica, Teorema Kaster-Kuratowski-Mazurkiewicz (pe scurt,kkm), Teorema de puct fix a lui Kakutai, Teorema de echilibru a lui Joh Nash, Teorema lui Ky Fa petru mulţimi cu secţiui covexe, Iegalitatea Fa de tip miimax, Teorema Fa- Browder de puct fix, i pricipal i teoria KKM,sut reciproc echivalete, a se vedea de exemplu [1,2]. Reamitim ca teorema de echilibru a lui Nash a fost demostrata îtâia oara utilizâd teoremele de puct fix ale lui Brouwer si Kakutai ;vezi [3,4](i aceasta lucrare am folosit doar teorema lui Brouwer). Mai târziu,i baza propriei leme KKM,Fa a demostrat teorema lui Nash aplicâd rezultatul sau pe mulţimi cu secţiui covexe i cadrul teoriei KKM ;vezi [5,6]

Bogda - Coreliu Biola Aceasta parte a teoremei este echivaleta cu Teorema de puct fix a lui Browder,di care putem deduce Teorema lui Nash, Teorema Neuma-Sio de tip miimax si u umăr importat de rezultate. I zilele oastre, teorema lui Nash este cuoscuta drept a fi ua ditre aplicaţiile cele mai importate ale iegalităţii de tip miimax a lui Fa[9].Iegalitatea si geeralizările diverse sut uelte foarte folositoare i umeroase domeii ale matematicii,de exemplu aaliza eliiara,i special i teoria puctelor fixe,iegalităţi variaţioale,diverse teorii ale echilibrului,programarea matematica,ecuaţii cu derivate parţiale,teoria jocurilor,teoria impulsurilor si matematica aplicata i ecoomie. De câd iegalitatea a apărut i 1972, a fost urmata de u umăr de geeralizări si aplicaţii i teoria KKM petru submulţimi covexe ale spatiilor vectoriale topologice,spatii covexe de tip Lassode,H-spaţii de tip Horvath, Spaţii covexe geeralizate i ses Park,si spatii de alt tip. Toate acestea sut uificate î categoria spatiilor abstracte covexe ;vezi [2] si referiţele de acolo petru mai multe detalii. De fapt oi studiem elemete sau rădăcii ale teoriei KKM i spatii covexe abstracte. Pricipiul parţial KKM petru spaţii covexe abstracte este o forma abstracta a teoremei clasice KKM. Observăm că multe rezultate importate î teoria KKM sut strâs legate de spatiile care satisfac pricipiul parţial KKM. Mai mult,multe asemeea rezultate sut echivalete itre ele. Aici itroducem o oua forma abstractă de teorema KKM legata de multifucţii avâd valorile îchiderii itersecţiei i sesul lui Luc et al.[15]. Arătam că această teoremă KKM implică forme diverse ale iegalităţii Fa Miimax. Scopul este de a arata că o iegalitate miimax de acest tip implică o oua geeralizare a teoremei echilibrului lui Nash i spatii abstracte covexe. I secţiuea 2, itroducem fapte de baza despre Echilbru Nash. I secţiuea 3.1. itroducem fapte de baza despre spatii covexe abstracte. Sectiuea 3.2. tratează oua teorema geeralizata KKM,teorema cu fucţii KKM avâd îchiderea itersecţiei valorilor datorată lui Luc et al.[15] si aplicaţiile î multe alterative aalitice sau iegalităţi Fa de tip miimax. I secţiuea 3.3. deducem o geeralizare a teoremei lui Nash i spatii covexe abstracte de la alterativa aalitica la o iegalitate de tip miimax.

De la teorema Fa miimax la echilibrul Nash 2.Modelul lui Joh Nash i teoria jocurilor. I lucrarea umita Equilibrium poits i jocuri de -persoae di 1950, Joh Nash descrie fără a formaliza,coceptele jocului de -persoae si ale echilibrului ataşat jocului. Defieşte jocul de -persoae,ude fiecare jucător are u umăr fiit de strategii si fiecare -uplu de strategii corespud uui aumit set strategii câştigătoare. Orice -uplu de strategii poate fi privit ca u puct i spatiul produs al mulţimilor de strategii câştigătoare. U puct de echilibru este u -uplu de strategii astfel îcât strategia fiecărui jucător ii aduce câştigul max, m jucătorului, împotriva a -1 strategii de celălalt tip. Dam defiiţia formala petru u joc de -persoae mai jos : Defiitia 2.1. Forma ormala a uui joc de persoae este (X i, r i ) i=1, ude petru fiecare i {1,2,, }, X i este o mulţime evidă (mulţimea strategiilor idividuale ale jucătorului i) si r i este relatia de preferita pe X i I X i a jucatorului i. Preferiţele idividuale r i sut adesea reprezetate pri fuctii utilitati,i.e. petru fiecare i {1,2,, } există o fucţie cu valori reale umita fucţie de utilitate i astfel îcât u i : X X i i I R xr i y > u i (x) u i (y), x, y X. Forma ormala a jocului de -persoae este (X i, u i ) i=1 Notaţie. Descriem x i = (x 1,, x i 1, x i+1,, x ). Defiiţia 2.2. Echilibrul lui Nash petru jocul (X i, u i ) i=1 satisface petru fiecare i {1,2,, } : u i (x ) u i (x i, x i ) x i X i.. este u puct x X care Teorema 2.1. (Următoarea teorema oferă codiţii suficiete de existeta a echilibrului Nash) Fie Γ = (X i, u i ) i=1 defiita pri : u joc de -persoae si fie f o fuctie reala defiita pe X X

Bogda - Coreliu Biola Presupuem că au loc : f(x, y) = u i (x i, y i ) i=1 1) Petru fiecare i {1,2,, }, X i este submulţime evidă compactă si covexa a uui spaţiu liiar topologic Hausdorff ; 2) Petru fiecare i {1,2,, }, u i (., x i ) este cotiuă pe X i = j i X j, x i X i fixat; 3) i=1 u i este cotiuă pe X 4) f(x,. ) este quasi-cocavă pe X, petru fiecare x X. Atuci, Γ are pucte de echilibru. Demostraţie. Arătam îtâi că există x X astfel îcât f(x, x ) f(x, y), y X. (*) Pri absurd, presupuem că x X, y x X a. i. f(x, x) < f(x, y x ). Defiim G(y) = {x X: f(x, x) < f(x, y)} petru y X. Mulţimea G(y) este deschisă i X iar X = G(y). y Y Com X este compacta î topologia produs,urmează că există o submulţime fiită X = {y 1, y 2,, y k } a lui X, astfel îcât Defiim h: cox cox, pri: h(x) = k X = G(y j ). j=1 k h j (x) j=1 k y j, i=1 h i (x) ude h j (x) = max (0, f(x, y j ) f(x, x)), j = 1,2,, k.

De la teorema Fa miimax la echilibrul Nash Toate codiţiile di teorema de puct fix a lui Brouwer sut îdepliite de h si atuci exista x X a. i. x = h(x ) Fie J = {j: h j (x ) > 0}. Evidet J, si j J <=> f(x, y j ) > f(x, x ) Cum x co{y j : j J},decurge di (iv) ca f(x, x ) > f(x, x ), cotradicţie! Verificăm că x este puct de echilibru. Fixam i N si x i X. Luâd i (*) y = (x i, x i ),avem că: u j (x ) u j (x ) j=1 Deci x este puct de echilibru. j i u i (x ) u i (x i, x i ) + u i (x i, x i ) 3.Iegalitatea Fa miimax implică teorema lui Nash de echilibru 3.1. Spatii covexe abstracte Fie D multimea partilor uei multimi evide D.Vom folosi i cotiuare termeul de multifuctie, petru a descrie fucţii ce au valori i D. Defiiţia 3.1.1. U spaţiu abstract covex (E, D, Γ) este alcătuit ditr-u spaţiu topologic E,o mulţime evidă D si o multifuctie Γ: D E cu valori evide Γ A Γ(A) petru A D. D D, acoperirea covexa Γ al lui D este astfel otata si defiita pri : co Γ D {Γ N N D } E. O submulţime X a lui E este umita Γ -submultime covexa a lui (E,D, Γ) relativ la D,daca petru orice N D, avem ca Γ N X, ceea ce iseama ca co Γ D X. Atuci (X, D, Γ D ) este umit subspatiu Γ -covex al lui (E, D, Γ).

Bogda - Coreliu Biola Câd D E, saptiul este otat pri (E D; Γ). I acest caz o submultime X a lui Eeste spusa a fi Γ-covexa daca co Γ (X D) X; cu alte cuvite X este Γ-covexa relativ la D X D. I cazul E = D, presupuem ca (E,Γ ) (E, E; Γ).Petru exemple de spatii abstracte covexe se pot cosulta [2,7,8,12-14] si referitele de acolo,i restul lucrarii lucram cu aceasta oţiue i mod abstract. Defiiţia 3.1.2. Fie (E, D; Γ) u spaţiu abstract covex. Daca o multifuctie G: D E satisface : Γ A G(A) y A G(y), A D, atuci G este umita a fi o fucţie KKM. Defiiţia 3.1.3. : Pricipiul parţial KKM petru u spaţiu abstract covex (E, D, Γ) este ca, petru orice îchidere a valorilor fucţiei KKM G: D E, familia {G(y)} y D are proprietatea itersectiei fiite. Pricipiul KKM este o mărturie a faptului că aceeaşi proprietate rămâe valabila fucţiei KKM cu valori deschise (pri îchiderea fucţiei e referim la valoarea care o poate lua fucţia KKM, care poate fi o multime ichisa/deschisa). Lucrări aterioare au arătat că elemete fudametale ale teoriei KKM pe spatii abstracte covexe sut strâs legate de pricipiul partial KKM. Exemple de spatii KKM sut date i [2,7,8,12-14] si i referiţele da acolo. Aici dam doar doua exemple după cum urmează: Exemplu. (1) U spatiu geeralizat covex sau u spatiu G-covex (X, D, Γ) după Park iseama u spatiu abstract covex astfel icat petru orice A D cu cardialitatea A = + 1, A : Γ(A) cotiua a.i. J A => A ( J ) Γ(J). Aici,petru cu puctele {e i } i=0, J este fata corespuzatoare lui J A ;aceasta este daca A = {a 0, a 1,, a } si J = {a i0, a i1,, a ik } A, atuci J = co{e i0, e i1,, e ik }. (2)U A - spatiu (X, D; { A } A D ) este alcatuit ditr-u spatiu topologic X,o multime evidă D, si o familie de multimi cotiue A : X( acestea sut i geeral -simplex-urile ) petru A D cu A = + 1. Fiecare A -spatiu poate fi costruit itr-u spatiu G-covex( a se vedea [19] de exemplu).uii spu ca spatiile GFC sau spatiile FC sut A -spatii sau cazuri particulare ale lor,respective.

De la teorema Fa miimax la echilibrul Nash (3) Observam ca spatiile G-covexe coţi submultimi covexe ale spatiilor vectoriale topologice, spatii covexe de tip Lassode, H-spatii de tip Horvath, A -spatii si spatii de alt tip.observam ca fiecare spatiu G-covex satisface pricipiul KKM. 3.2. De la pricipiul KKM la iegalitatea miimax I aceasta sectiue urmărim îdeaproape lucrările [14-16]. Cosideram următoarele patru relatii legate echivalete: (a) G(z) z D => z D G(z). (b) G(z) z D = z D G(z) (G este îchisa la itersectie) (c) G(z) z D = z D G(z) (G este trasfer îchis) (d) G este îchisa. A fost demostrat la cursul de metode variatioale (vezi Dica, G., Metode variatioale si aplicatii, Editura Tehica, Bucuresti,1980) ca de altfel si i [13] ca (a) <= (b) <= (c) <= (d),si au fost date exemple de multifuctii satisfacad (b) dar u si (c). Pri urmare, o sa discutam mai mult i jurul lui (b) si u al lui (c) i teoria KKM. Petru o multifuctie G: D E,cosideram urmatoarele 4 relatii echivalete: (a) z D G(z) = E => z D It G(z) = E. (b) It z D G(z) = z D G(z) (G este deschis la reuiue) (c) z D G(z) = z D It G(z) (G este trasfer deschis) (d) G este deschisa. Lema 3.2.1. Multifuctia G R este ichisa la itersectie( respectiv trasfer ichis) daca si umai daca G C,complemetara sa, este deschisa la itersectie. Avem următoarele forme ale tipurilor de teoreme KKM [14-26] Teorema 3.2.1. Fie (E, D; Γ) u spatiu covex abstract satisfacad pricipiul partial KKM,si G: D E o fuctie astfel icat:

Bogda - Coreliu Biola (1) G este o fuctie KKM;si (2) Exista o submulţime evidă si compacta K a lui E astfel îcât : (i) {G(y) y M} K petru M D ; sau (ii) petru fiecare N D, Γ submultime covexa L N a lui E relativ la u D D a.i. N D si L N G(y) y D K. Atuci avem: K G(y) y D. Mai mult: (α) daca G este trasfer ichis atuci K {G(y) y D} ; (β) daca G este ichisa la itersectie atuci {G(y) y D}. Teorema 3.2.1. poate fi reformulata i multe moduri asemăătoare echivalete ca si i [2,10-12]. Dam următoarea forma aalitica echivaleta: Teorema 3. 2. 2. Fie (E, D; Γ) u spatiu covex abstract care satisface pricipiul partial KKM,si presupuem α, β R, si f: D E R, g: E E R sut fuctii extise cu valori reale. (1) z D, G(z) {y E f(z, y) α} este ichisa la itersectie (2) y E avem ca: co Γ {z D f(z, y) > α} {x E g(x, y) > β}; (3) Codiţia de compacitate (2) di teorema 1 se meţie. Atuci ori: (i) (ii) y 0 E a. i. f(z, y 0 ) α, z D; sau x E a. i g( x, x ) > β. Lema 3.2.2. I ipotezele teoremei 2 G: D E,presupuem (3) si egatia lui (2).Atuci multifuctia G: D E este o fuctie KKM. Demostratie. Negatia lui (ii) este g(x, x) β, x E. Presupuem,di cotra ca exista o mulţime fiita N D astfel icat Γ N G(N). Atuci y Γ N a. i. y G(z) sau f(z, y) > α, z N.

De la teorema Fa miimax la echilibrul Nash Pri urmare, N {z D f(z, y) α} si di (2),avem ca Γ N {y E g(z, y) > β} Cum y Γ N,avem ca g(y, y) > β.obtiem astfel cotradictie! Demostratia Teoremei 3.2.2. Presupuem ca (ii) u are loc. Atuci, di lema (2),G este fuctie KKM. Mai mult, toate coditiile teoremei 1 KKM sut satisfăcute si {G(z)} z D are itersectia evida.pri urmare y 0 z D G(z) E.Deci f(z, y 0 ) α, z D.Pri urmare (i ) are loc Corolar 3.2.1.I ipotezele Teoremei 2 cu α = β = 0, daca g(x, x) 0, x E, atuci: (i) y 0 E a. i. f(z, y 0 ) 0, z D. Defiim acum oi cocepte. Petru mai multe detalii a se vedea [14-16] Defiitia 3.2.1. Fie (E, D; Γ) u spatiu covex abstract.o extidere a fuctiei cu valori reale f: D E R este spusa geeral iferior(respectiv superior) semicotiua (g.l.s.c.) (respectiv superior ) semicotiua (g.l.s.c.0(resp.,gu.s.c.)) pe E daca z D, {y E f(z, y) r}, (resp., {y E f(z, y) r} ) este ichisa la itersectie petru orice r R. Aceasta este o geeralizare a trasferului l.s.c. datorat lui Tia. Daca îchiderea itersecţiei mulţimilor este îlocuită, atuci f(z,. ) este spusa a fi l.s.c.(respectiv u.s.c.). Defiitia 3.2.2. Petru u spatiu abstract covex,(e D; Γ) o fuctie f: E R este spusa a fi quasicocav a daca {x E f(x) > r}, (resp., {x E f(x) < r}) este Γ- covex, petru orice r R. Di corolarul 3.2.1 obţiem următoarele : Corolar 3.2.2. :Fie (E; Γ) u spatiu compact abstract covex si f, g: E E R astfel icat : (1) f(x, y) g(x, y), (x, y) E E si g(x, x) 0, x E; (2) y f(x, y) este g.l.s.c. petru orice x E; si

Bogda - Coreliu Biola (3) x g(x, y) este quasicocava y E. Atuci exista y 0 E astfel icat f(x, y 0 ) 0 petru orice x E. Di teorema 3.2.2., avem clar urmatoarea iegalitate de tip Fa miimax : Teorema 3.2.3.I ipotezele Teoremei 2, α = β = sup x X g(x, x) atuci (a) y 0 E a.i. f(z, y 0 ) sup x E g(x, x), z D; si (b) Avem urmatoarea iegalitate miimax : if y E sup z D f(z, y) sup x E g(x, x). 3.3. De la iegalitatea miimax la Teorema de Echilibru a lui Nash I aceasta sectiue, aplicam Teorema 3.2.2. la o demostratie geeralizata a teoremei lui Nash.Fie I = {1,, } u set de jucatori.u joc ecooperativ de -persoae i forma ormala este u 2-uplu ordoat ude multimea evida X i este strategia pura al i-ului jucator.presupuad ca A {X 1,, X ; u 1,, u },si u i : X = jucătorului i. i=1 X i R este fuctia de pay-off a U puct di X i este umit strategie a jucătorului i. Presupuâd ca X 1 = si itelegad pri x si x i u elemet al lui X i si X i respectiv. O strategie este -uplul (y 1,, y ) X care este umit puct de echilibru Nash daca urmatoarea iegalitate are loc : u i (y 1, y 1 ) u i (x 1, y 1 ) x i X i si i I j l {i} X j Lema 3.3.1. Fie {(X i, D i ; Γ i )} i I o familie abstracta de spatii covexe. Fie X = i I X i echipat cu topologia produs si D = j l D i.petru fiecare i I fie proiectia π i : D D i.petru fiecare,defiim A (D),defiim Γ(A) i l Γ i ( A)).Atuci (X, D; Γ) este u spatiu covex abstract. Fie {(X i, D i ; Γ i )} i I o familie de G-spatii covexe.atuci (X, D; Γ) este G-spatiu covex.

De la teorema Fa miimax la echilibrul Nash Teorema 3.3.1. Fie Λ = {X 1,, X ; u 1,, u } u joc ude fiecare (X i, Γ i ) este u spatiu abstract covex astefl icat (X; Γ) ( i=1 X i ; Γ),ude Γ este data mai sus si satisface pricipiul partial KKM si fiecare u i : X R este cotiua.daca petru fiecare i si petru fiecare puct x i X i, x i u i (x i, x i ) este o fuctie quasicocava pe X i,atuci exista u echilibru Nash petru Λ. Demostratie. Petru fiecare i fie e i : X i X o aplicatie astfel icat petru a = (a 1,, a ) sa avem e i X i (x i, a 1 ) X.Presupuem ca D i e i (X i ) X si Γ i Γ (Di ).Atuci (X D i ; Γ i ) este u spatiu covex abstract si se vede usor ca satisface pricipiul partial KKM. Observam ca D i este Γ i - mulţime covexa,si z D i implica z = (z i, a i ) X. Petru u i : X R defiim f i : D i X R si g i : X X R pri f i (z, y) u i (z i, y i ) u i (y i, y i ) si g i (x, y) u i (x i, y i ) u i (y i, y i ),respectiv. Atuci f i (z, y) = g i (z, y) pe D i X si g i (x, x) = 0, x X. Acum aplicam Teorema 3.2.2. petru spatii abstracte covexe (X, D i ; Γ i ) cu α = β = 0. (1) Cum fiecare u i, este cotiua,petru fiecare z D i,multimea {y X f i (z, y) > 0} = {y X u i (z i, y i ) u i (y i, y i ) > 0} este deschisa. (2) Petru fiecare y X, aplicatia z u i (z i, y i ) este quasicocava.pri urmare{z D i u i (z i, y i ) > r} este Γ i - covexa r R si pri urmare :{z D i f i (z, y) = u i (z i, y i ) u i (y i, y i ) > 0} este covexa si cotiuta i {x X g i (x, y) > 0}. (3) X este compact. Succesiv, toate ipotezele (1)-(3) Teoremei 2 sut satisfăcute. Mai mult,cocluzia (ii) u mai are loc di momet ce g i (x, x) = 0, x X.Pri urmare avem: (i) u i (y i i, y i i y i X a. i. f i (z, y i ) 0, z D;cu alte cuvite ) u i (z i, y i i ), z i X i, i I.

Bogda - Coreliu Biola Atuci: y (y 1 1,, y ) este puctul de echilibru Nash cautat. Remarca : (1) Ziad [20] a idicat faptul că teorema Nash rezultă di iegalitatea Fa. Demostratia de mai sus completează acest tablou i forma geerala. (2) Cum teorema lui Nash rezultă di iegalitatea Fa şi acesta di urmă are u umăr mare de geeralizări petru diferite spatii covexe abstracte,argumetele oastre merg si petru corespodete geeralizate ale teoremei lui Nash.Mai precis,cum toate submultimile uui spatiu vectorial topologic,spatiile Lassode de tip covex,spatiile H de tip Horvath(exemplu spatiile hypercovexe metrice),spatiile phi-a,spatiile G-covexe si alte tipuri de spatii sut spatii covexe abstracte satisfacad pricipiul partial KKM,Teorema 3.3.1. poate fi aplicata la toate ;Petru detalii vezi [2,12-14].De exemplu urmatoarea este o teorema variata a lui Nash : Corolar 3.3.1. Fie Λ {X 1,, X ; u 1,, u } u joc ude fiecare X i este o submultime compacta covexa a uui spatiu vectorial topologic si fiecare u i este cotiua. Daca petru fiecare i I si petru fiecare puct x i X i, aplicatia x i u i (x i, x i ) este quasicocava pe X i,atuci exista u echilibru Nash petru Λ. I 2006,Torres-Martiez [21] a aratat u tip particular de teorema [3,4] de echilibru Nash,si pri urmare Teorema 3.3.1. implica teorema lui Brouwer careia ii dam i aceasta lucrare demostratie completa. Pri urmare,toate rezultatele i aceasta lucrare sut echivalete cu teorema lui Brouwer.Geeralizari ale teoremei lui Nash si alte teoreme de acest tip au fost facute i lucrarile [2,7]. Nota Această lucrare a fost susțiută fiaciar î cadrul proiectului ititulat: Programe doctorale si postdoctorale-suport petru Cresterea Competitivitatii Cercetării î Domeiul știițelor exacte, cotract umărul: POSDRU/159/1.5/S/137750. Acest proiect este co-fiațat de Fodul Social Europea pri Programul Operațioal Sectorial Programul petru Dezvoltarea Resurselor Umae 2007-2013. Ivestim îoamei!

De la teorema Fa miimax la echilibrul Nash BIBLIOGRAFIE [1] S. Park (1999), Niety years of the Brouwer fixed poit theorem; Vietam J. Math. 27 ; 187 222; [2] S. Park (2010), The KKM priciple i abstract covex spaces: equivalet formulatios ad applicatios; Noliear Aal. TMA 73, 1028 1042; [3] J.F. Nash (1950), Equilibrium poits i N-perso games; Proc. Natl. Acad. Sci. USA 36, 48 49; [4] J. Nash (1951), No-cooperative games; A. Math. 54; 286 295; [5] K. Fa (1961), A geeralizatio of Tychooff s fixed poit theorem; Math. A. 142 ; 305 310; [6] K. Fa (1966), Applicatios of a theorem cocerig sets with covex sectios; Math. A. 163, 189 203; [7] S. Park, Geeralizatios of the Nash equilibrium theorem i the KKM theory; Takahashi Legacy, Fixed Poit Theory Appl. vol. 2010, Article ID 234706, 23 pp, doi:10.1155/2010/234706; [8] S. Park (2010), O the vo Neuma Sio miimax theorem i KKM spaces; Appl. Math. Lett. 23, 1269 1273; [9] K. Fa (1972), A Miimax Iequality ad Applicatios, Iequalities III; Academic Press, New York, i: O. Shisha (Ed.), pp. 103 113; [10] E. Zeidler, Noliear Fuctioal Aalysis ad its Applicatios; Vol. 5, Spriger-Verlag, New York, 1986 1990; [11] Y.J. Li, G. Tia (1993), Miimax iequalities equivalet to the Fa Kaster Kuratowski Mazurkiewicz theorem; Appl. Math. Optim. 28, 173 179; [12] S. Park (2008), Elemets of the KKM theory o abstract covex spaces ; J. Korea Math. Soc. 45 (1), 1 27; [13] S. Park (2008), Equilibrium existece theorems i KKM spaces; Noliear Aal. TMA 69 ; 4352 4364; [14] S. Park (2008), New foudatios of the KKM theory ; J. Noliear Covex Aal. 9 (3) ; 331 350; [15] D.T. Luc, E. Sarabi, A. Soubeyra (2010), Existece of solutios i variatioal relatio problems without covexity; J. Math. Aal. Appl. 364 ; 544 555; [16] S. Park (2011), A geesis of geeral KKM theorems for abstract covex spaces; J. Noliear Aal. Optim. 2 (1) ; 121 132; [17] S. Park (2011), New geeralizatios of basic theorems i the KKM theory; Noliear Aal. TMA 74 ; 3000 3010; [18] S. Park, O S.-Y. Chag s iequalities ad Nash equilibria (i press);

Bogda - Coreliu Biola [19] S. Park (2009), Geeralized covex spaces, L-spaces ad FC-spaces; J. Global Optim. 45; 203 210; [20] A. Ziad, A couterexample to 0-diagoal quasicocavity i a miimax iequality; J. Optim. Theory Appl. 109 (2); [21] J.P. Torres-Martíez (2006), Fixed poits as Nash equilibria; Fixed Poit Theory Appl. vol. 2006, Article ID 36135, 4 pp.