Теорема Эрроу также известна как «Парадокс Эрроу» (англ. Arrow"s paradox) -- теорема о невозможности «коллективного выбора». Смысл этой теоремы состоит в том, что в рамках ординалистского подхода не существует метода объединения индивидуальных предпочтений для трёх и более альтернатив, который удовлетворял бы некоторым вполне справедливым условиям и всегда давал бы логически непротиворечивый результат.
Ординалистский подход основывается на том, что предпочтения индивидуума относительно предлагаемых к выбору альтернатив не могут измеряться количественно, а только качественно, то есть одна альтернатива хуже или лучше другой.
В рамках кардиналистского подхода, предполагающего количественную измеримость предпочтений, теорема Эрроу в общем случае не работает.
Рассмотрим различные формулировки теории:
Формулировка 1951 года
Пусть есть N?2 избирателей, голосующих за n?3 кандидатов. У каждого избирателя есть упорядоченный список альтернатив. Система выборов -- функция, превращающая набор из N таких списков (профиль голосования) в общий упорядоченный список. Система выборов может обладать такими свойствами:
Монотонность - если во всех N списках некоторая альтернатива x останется на месте или поднимется выше, а порядок остальных не изменится, в общем списке x должен остаться на месте или подняться.
Отсутствие диктатора - нет избирателя, предпочтение которого определяло бы результат выборов независимо от предпочтений других избирателей.
Независимость от посторонних альтернатив - если профиль голосования изменится так, что альтернативы x и y во всех N списках останутся в том же порядке, то не изменится их порядок и в окончательном результате.
Формулировка 1963 года
В формулировке 1963 года условия Эрроу таковы: универсальность, отсутствие диктатора, независимость от посторонних альтернатив, принцип единогласия - если у каждого избирателя альтернатива x в списке стоит выше y, это же должно быть и в окончательном результате.
Теорема имеет доказательство. Введем следующие обозначения:
I - предпочтения i-го агента; [?"] - профиль предпочтений (кортеж, элементами которого являются предпочтения всех агентов);
W: Ln > L - функция общественного благосостояния; ?W - коллективные предпочтения.
Обозначим O - множество исходов, которые каждый агент ранжирует в соответствии со своими предпочтениями.
Дадим формальные определения:
Парето-эффективность - W парето-эффективна, если для любых исходов o1, o2 ? O, ?i (o1 ?i o2) ? (o1 ?W o2)
Независимость от посторонних альтернатив - W независима от посторонних альтернатив, если для любых исходов o1, o2 ? O и для любых двух профилей предпочтений [?"] и [?"] ? Ln, ?i (o1 ?i" o2 ? o1 ?i" o2) ? (o1 ?W([?"]) o2 ? o1 ?W([?"]) o2)
Отсутствие диктатора - Считаем, что для W отсутствует диктатор, если не существует такого i, что? o1, o2 ? O (o1 ?i o2 ? o1 ?W o2)
Теорема Эрроу. Если |O| ? 3, то любая Парето эффективная, независящая от посторонних альтернатив функция общественного благосостояния W имеет диктатора. Доказательство проведем в 4 этапа.
Этап 1. Утверждение. Если каждый агент помещает исход b в самый верх или самый низ своего списка предпочтений, то и в?W исход b тоже будет либо вверху, либо внизу списка.
Возьмем произвольный профиль [?] такой, что в нем для всех агентов i исход b расположен либо вверху, либо внизу списка предпочтений?i. Теперь допустим, что наше утверждение неверно, т.е. существуют такие a,c ? O, что a ?W b и b ?W c. Изменим тогда профиль [?] так, чтобы для всех агентов выполнялось c ?i a, не изменяя при этом ранжирования остальных исходов. Обозначим полученный профиль [?"]. Так как после такой модификации исход b для каждого агента все равно останется либо на самой верхней, либо на самой нижней позиции в списке его предпочтений, то из независимости W от посторонних альтернатив можно заключить, что и в новом профиле a ?W b и b ?W c. Следовательно, в силу транзитивности?W получаем a ?W c. Но мы предположили, что для всех агентов c ?i a, тогда в силу парето эффективности должно быть c ?W a. Полученное противоречие доказывает утверждение.
Этап 2. Утверждение. Существует агент, который является центральным в том смысле, что, изменив свой голос, он может переместить исход b из самой нижней позиции в списке?W в самую верхнюю позицию в этом списке. Рассмотрим любой профиль предпочтений, в котором все агенты расположили исход b в самом низу своего списка предпочтений?i. Ясно, что и в?W исход b находится на самой нижней позиции. Пусть все агенты начали по очереди переставлять исход b с самой нижней на самую верхнюю позицию в своих списках предпочтений, не меняя при этом ранжирования остальных исходов. Пусть n (диктатор над всеми парами
Этап 3. Утверждение. Выберем из пары
Этап 4. Утверждение. Рассмотрим какой-нибудь исход с. В силу Этапа 2 существует некоторый центральный агент n** для этого исхода, он же является диктатором для всех пар
Теорема Эрроу (также известна как «Парадокс Эрроу», англ. Arrow’s paradox) - теорема о невозможности «коллективного выбора». Сформулирована американским экономистом Кеннетом Эрроу в 1951 году.
Смысл этой теоремы состоит в том, что в рамках ординалистского подхода не существует метода объединения индивидуальных предпочтений для трёх и более альтернатив, который удовлетворял бы некоторым вполне справедливым условиям и всегда давал бы логически непротиворечивый результат.
Ординалистский подход основывается на том, что предпочтения индивидуума относительно предлагаемых к выбору альтернатив не могут измеряться количественно, а только качественно, то есть одна альтернатива хуже или лучше другой.
В рамках кардиналистского подхода, предполагающего количественную измеримость предпочтений, теорема Эрроу в общем случае не работает.
ТЕОРЕМА НЕВОЗМОЖНОСТИ ЭРРОУ
(Arrow\"s impossibility theorem) Теорема, согласно которой в экокомической модели, включающей нескольких человек, голосование большинством голосов отнюдь не всегда порождает равновесную ситуацию. Пусть три лица, 1, 2 и 3, последовательно ранжируют по степени предпочтения три ситуации, А, В и С. Если лицо 1 ставит ситуации в порядке А, В, С, лицо 2 – В, С, А, а лицо 3 – С, А, В, то при принятии нестратегического решения большинством голосов оказывается, что ситуация А предпочтительнее ситуации В, В предпочтительнее С, а С предпочтительнее А. Заметим, однако, что в данной теореме ничего не говорится о неизбежности столь парадоксального положения и даже о его вероятности, а всего лишь утверждается, что оно возможно в принципе.
Формулировки
Формулировка 1951 года
Пусть есть N≥2 избирателей, голосующих за n≥3 кандидатов (в терминах теории принятия решений кандидатов принято называть альтернативами). У каждого избирателя есть упорядоченный список альтернатив. Система выборов - функция, превращающая набор из N таких списков (профиль голосования) в общий упорядоченный список.
Система выборов может обладать такими свойствами:
Универсальность
Монотонность
Если во всех N списках некоторая альтернатива x останется на месте или поднимется выше, а порядок остальных не изменится, в общем списке x должен остаться на месте или подняться.
Отсутствие диктатора
Нет избирателя, предпочтение которого определяло бы результат выборов независимо от предпочтений других избирателей.
Формулировка 1963 года
В формулировке 1963 года условия Эрроу таковы.
Универсальность
Отсутствие диктатора
Независимость от посторонних альтернатив
Эффективность по Парето, или принцип единогласия
если у каждого избирателя альтернатива x в списке стоит выше y, это же должно быть и в окончательном результате.
Доказательство теоремы Эрроу
Введем следующие обозначения:
≻i - предпочтения i-го агента; [≻"] - профиль предпочтений (кортеж, элементами которого являются предпочтения всех агентов);
W: Ln → L - функция общественного благосостояния; ≻W - коллективные предпочтения.
Обозначим O - множество исходов, которые каждый агент ранжирует в соответствии со своими предпочтениями.
Дадим формальные определения:
Парето эффективность
W парето эффективна, если для любых исходов o1, o2 ∈ O, ∀i (o1 ≻i o2) ⇒ (o1 ≻W o2)
Независимость от посторонних альтернатив
W независима от посторонних альтернатив, если для любых исходов o1, o2 ∈ O и для любых двух профилей предпочтений [≻"] и [≻"] ∈ Ln, ∀i (o1 ≻i" o2 ⇔ o1 ≻i" o2) ⇒ (o1 ≻W([≻"]) o2 ⇔ o1 ≻W([≻"]) o2)
Отсутствие диктатора
Считаем, что для W отсутствует диктатор, если не существует такого i, что ∀ o1, o2 ∈ O (o1 ≻i o2 ⇒ o1 ≻W o2)
Теорема Эрроу
Если |O| ≥ 3, то любая Парето эффективная, независящая от посторонних альтернатив функция общественного благосостояния W имеет диктатора.
Доказательство проведем в 4 этапа.
Этап 1. Утверждение
Если каждый агент помещает исход b в самый верх или самый низ своего списка предпочтений, то и в ≻W исход b тоже будет либо вверху, либо внизу списка.
Возьмем произвольный профиль [≻] такой, что в нем для всех агентов i исход b расположен либо вверху, либо внизу списка предпочтений ≻i. Теперь допустим, что наше утверждение неверно, т.е. существуют такие a,c ∈ O, что a ≻W b и b ≻W c. Изменим тогда профиль [≻] так, чтобы для всех агентов выполнялось c ≻i a, не изменяя при этом ранжирования остальных исходов. Обозначим полученный профиль [≻"]. Так как после такой модификации исход b для каждого агента все равно останется либо на самой верхней, либо на самой нижней позиции в списке его предпочтений, то из независимости W от посторонних альтернатив можно заключить, что и в новом профиле a ≻W b и b ≻W c. Следовательно, в силу транзитивности ≻W получаем a ≻W c. Но мы предположили, что для всех агентов c ≻i a, тогда в силу парето эффективности должно быть c ≻W a. Полученное противоречие доказывает утверждение.
Этап 2. Утверждение
Существует агент, который является центральным в том смысле, что, изменив свой голос, он может переместить исход b из самой нижней позиции в списке ≻W в самую верхнюю позицию в этом списке.
Рассмотрим любой профиль предпочтений, в котором все агенты расположили исход b в самом низу своего списка предпочтений ≻i. Ясно, что и в ≻W исход b находится на самой нижней позиции. Пусть все агенты начали по очереди переставлять исход b с самой нижней на самую верхнюю позицию в своих списках предпочтений, не меняя при этом ранжирования остальных исходов. Пусть n* - агент, который переставив таким образом b, изменил ≻W. Обозначим [≻1] - профиль предпочтений как раз до того, как n* переместил b, а [≻2] - профиль предпочтений сразу же после того, как n* переместил b. Таким образом, в [≻2] исход b изменил свою позицию в ≻W, при этом для всех агентов b находится либо на самой верхней, либо на самой нижней позиции ≻i. Следовательно, в силу утверждения, доказанного на Этапе 1, в ≻W исход b занимает самую верхнюю позицию.
Этап 3. Утверждение
Выберем из пары
Этап 4. Утверждение
n* - диктатор над всеми парами
Рассмотрим какой-нибудь исход с. В силу Этапа 2 существует некоторый центральный агент n** для этого исхода, он же является диктатором для всех пар
«Суть этой теоремы состоит в том, что любой коллективный выбор, удовлетворяющий вполне разумным аксиомам, может обеспечить наилучшую альтернативу лишь в том случае, если он содержит черты принудительности, или диктаторства. Теорема невозможности Эрроу очень остро поставила вопрос о природе экономической науки, а вместе с ней и экономической этики. Она имеет ограничительный характер, ибо выявляет границы состоятельности экономики».
Канке В.А. , Философия науки: краткий энциклопедический словарь, М., «Омега-Л», 2008 г., с. 309.
«Кеннет Эрроу из Стенфордского университета поставил вопрос в наиболее общем виде: можно ли создать такую систему голосования, чтобы она была одновременно рациональной (без противоречий), демократической (один человек - один голос) и решающей (позволяла осуществить выбор)?
Вместо попыток изобретения такой системы Эрроу предложил набор требований, аксиом, которым эта система должна удовлетворять. Эти аксиомы были интуитивно понятны, приемлемы с точки зрения здравого смысла и допускали математическое выражение в виде некоторых условий.
На основе этих аксиом Эрроу попытался в общем виде доказать существование системы голосования, удовлетворяющей одновременно трём перечисленным выше принципам: рациональная, демократическая и решающая.
Первая аксиома Эрроу требует, чтобы система голосования была достаточно общей для того, чтобы учитывать все возможные распределения голосов избирателей. Интуитивно это требование вполне очевидно. Заранее нельзя предсказать распределение голосов. Совершенно необходимо, чтобы система была действенной при любых предпочтениях избирателей. Эта аксиома получила название аксиомы универсальности.
Ещё более очевидной с точки зрения здравого смысла является вторая аксиома Эрроу: аксиома единогласия, в соответствии с ней необходимо, чтобы коллективный выбор повторял в точности единогласное мнение всех голосующих. Если, например, каждый из голосующих считает, что кандидат А лучше кандидата В, то и система голосования должна приводить к этому результату.
Третья аксиома Эрроу получила название независимости от несвязанных альтернатив . Пусть избиратель считает, что из пары кандидатов А и В лучшим является А. Это предпочтение не должно зависеть от отношения избирателя к прочим кандидатам. Третья аксиома достаточно привлекательна, но не столь очевидна с точки зрения каждодневного человеческого поведения. Так, в одной из работ приводится убедительный пример нарушения этой аксиомы. Посетитель ресторана первоначально сравнивает блюдо А и В и хочет заказать А, потому что приготовление блюда В требует высокой квалификации повара, а, по его мнению, такой повар вряд ли есть в данном ресторане. Вдруг он замечает в меню блюдо С - очень дорогое и также требующее высокого искусства приготовления. Тогда он выбирает блюдо В, считая, что повар умеет хорошо готовить.
Часто третья аксиома Эрроу нарушается судьями в фигурном катании. Давая сравнительные оценки двум сильным фигуристам в одиночном катании, они стараются учесть возможность хорошего выступления третьего сильного кандидата, оставляя ему шансы стать победителем. Отличное выступление в произвольном катании фигуриста С, имевшего ранее не очень высокий результат в обязательной программе, может повлиять на оценки фигуристов А и В. Если А имел отличный результат в обязательной программе, судьи иногда ставят его ниже фигуриста В при примерно равном выступлении, чтобы повысить шансы фигуриста С.
Тем не менее, сама возможность предъявления требования независимости к системе голосования в качестве обязательного не вызывает сомнения.
Четвёртая аксиома Эрроу носит название аксиомы полноты: система голосования должна сравнить любую пару кандидатов, определив, кто из них лучше. При этом имеется возможность объявить двух кандидатов равнопривлекательными. Требование полноты не кажется слишком строгим для системы голосования.
Пятая аксиома Эрроу является уже знакомым условием - транзитивности: если в соответствии с мнением избирателей кандидат В не лучше кандидата А (хуже или эквивалентен), кандидат С не лучше кандидата В, то кандидат С не лучше кандидата А. Считается, что система голосования, не допускающая нарушения транзитивности, ведет себя рациональным образом.
Определив пять аксиом - желательных свойств системы голосования, Эрроу доказал, что системы, удовлетворяющие этим аксиомам, обладают недопустимым с точки зрения демократических свобод недостатком: каждая из них является правилом диктатора - личности, навязывающей всем остальным избирателям свои предпочтения.
Результаты, выявленные Эрроу , получили широкую известность. Они развеяли надежды многих экономистов, социологов, математиков найти совершенную систему голосования. Требование исключения диктатора приводит к невозможности создания системы голосования, удовлетворяющей всем аксиомам Эрроу.
Поэтому результат Эрроу называют «теоремой невозможности».
Ларичев О.И., Теория и методы принятия решений, М., «Логос», 2000 г., с.181-183.
Смысл этой теоремы состоит в том, что в рамках ординалистского подхода не существует метода агрегирования индивидуальных предпочтений для трех и более альтернатив, который удовлетворял бы некоторым вполне справедливым условиям и всегда давал бы логически непротиворечивый результат.
Ординалистский подход основывается на том, что предпочтения индивидуума относительно предлагаемых к выбору альтернатив не могут измеряться количественно, а только качественно, т.е. одна альтернатива хуже или лучше другой.
В рамках кардиналистского подхода, предполагающего количественную измеримость предпочтений, теорема Эрроу в общем случае не работает
Условия Эрроу включают:
- эффективность по Парето (англ. Pareto prinсіple );
- отсутствие диктатора (англ. non-dictatorship ) - не существует индивидуума, предпочтение которого определяло бы общественное предпочтение, независимо от предпочтений других индивидуумов)
- независимость от посторонних альтернатив (англ. independence of irrelevant alternatives ) - выбор в паре альтернатив не зависит от выбора иных альтернатив;
- универсальность (англ. unrestricted domain ) - механизм агрегирования индивидуальных предпочтений в общественные действует для любой комбинации индивидуальных предпочтений.
См. также
- Парадокс Кондорсе - парадокс выборов, возникающий из-за теоремы Эрроу.
Ссылки
- Кардиналистское голосование: Путь преодоления парадоксов социального выбора
Примечания
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Парадокс Эрроу" в других словарях:
Парадокс эрроу - сформулирован Ж.А.Н.Кодорсе, французским философом, политиком и математиком XVIII века, и как часть более общей системы американским экономистом, нобелевским лауреатом Кеннетом Эрроу (вторая половина прошлого этот век); парадокс состоит в… … Мир Лема - словарь и путеводитель
ПАРАДОКС ЭРРОУ - теорема, разработанная К.Эрроу, о невозможности, при некоторых предпосылках, сведения индивидуальных функций полезности группы независимых и равноправных лиц в общую функцию полезности этой группы. Сформулированная К.Эрроу в рамках теории… … Большой экономический словарь
Парадокс Кондорсе парадокс теории общественного выбора, впервые описан маркизом Кондорсе в 1785 г. Он заключается в том, что при наличии более двух альтернатив и более двух избирателей коллективная ранжировка альтернатив может быть… … Википедия
Эрроу парадокс - теорема, разработанная американским экономистом, Нобелевским лауреатом К.Эрроу о невозможности, при некоторых «разумных» предпосылках, сведения индивидуальных функций полезности группы независимых и равноправных лиц (в …
Эрроу парадокс - Теорема, разработанная американским экономистом, Нобелевским лауреатом К.Эрроу о невозможности, при некоторых «разумных» предпосылках, сведения индивидуальных функций полезности группы независимых и равноправных лиц (в частности, индивидуального… … Справочник технического переводчика Российская социологическая энциклопедия
Эволюторные процессы Эволюционный подход к изучению экономики Эвристика … Экономико-математический словарь
