פונקציית תועלת

פונקציית תועלת היא מושג יסודי במיקרו-כלכלה. הפונקציה מהווה דרך נוחה מתמטית לתיאור יחס ההעדפות של מקבל החלטות. כאשר מקבל החלטות מתלבט בין אפשרויות שונות, פונקציית התועלת נותנת לכל אפשרות ערך מספרי, כאשר הערך המספרי של אפשרות א' גבוה מהערך המספרי של אפשרות ב' אם מקבל ההחלטות מעדיף ממש את אפשרות א' על פני אפשרות ב'.

הגדרה

תהי O קבוצת אפשרויות ו- הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \succsim} יחס העדפות שלם וטרנזיטיבי על O. פונקציה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle u: {O} \rightarrow \mathbb{R}} נקראת פונקציית תועלת המייצגת את הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \succsim} ,

אם לכל הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {x} , {y} \in {O}} מתקיים:

הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {x} \succsim {y} \quad \iff \quad u({x}) \ge u({y})}

במילים אחרות, פונקציית תועלת הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {u}} היא פונקציה המתאימה לכל תוצאה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {x}} מספר ממשי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle u(x) } באופן שלתוצאה עדיפה יותר מתאים מספר גדול יותר.

ייצוג יחס העדפות על ידי פונקציית תועלת

ניתן להוכיח כי כל יחס ההעדפות שמקיים שלמות, טרנזיטיביות, ורציפות ניתן לתיאור על ידי פונקציית תועלת. גם אם יחס ההעדפה איננו רציף הוא ניתן לתיאור על ידי פונקציית תועלת אם מספר האפשרויות הוא בן מניה..

במידה ומרחב האפשרויות הוא מרחב הגרלות (כלומר, מקבל ההחלטות פועל בתנאי סיכון, הרי שאם יחס ההעדפות מקיים את אקסיומות פון נוימן-מורגנשטרן ניתן לתאר אותו על ידי פונקציית תועלת מסוג "תוחלת תועלת".

אורדינליות של העדפות ופונקציות תועלת

מכיוון שיחס העדפה שלם וטרנזיטיבי הוא יחס סדר על קבוצת האפשרויות, הרי שהוא ניתן לתיאור על ידי מספר רב של פונקציות תועלת. ספציפית, אם פונקציית תועלת הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {u}} מייצגת את יחס ההעדפות הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \succsim} , הרי שכל העתקה (טרנספורמציה) מונוטונית עולה של פונקציה זו מתארת את יחס ההעדפה גם כן.

דוגמה

נניח כי:

הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle O = \{ a,b,c,d \} }

ויחס ההעדפות הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \succsim} ,נתון על ידי הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {a}\succ {b} \approx {c}\succ {d}}

נשים לב שאמנם הגדרנו את היחס רק על חלק מזוגות התוצאות, אך בגלל השלמות והטרנזיטיביות נקבע היחס בין כל זוג תוצאות. למשל: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {a}\succ{c}} .

במקרה זה קיימות רצף של פונקציות תועלת המייצגות את היחס, שכן כל אשר הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {u}} צריכה לקיים הוא:

הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \begin{align} u(a) > u(b) = u(c) > u(d) \\ \end{align} }

לדוגמה, הפונקציה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle {u}} המוגדרת על ידי: הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \begin{align} u(a) = 22, u(b) = 13, u(c) = 13, u(d) = 0 \\ \end{align} }

מייצגת את הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle \succsim} המוגדר לעיל.

שימו לב כי ניתן לבנות פונקציות תועלת נוספות אשר מייצגות יחס העדפה. למשל, הפונקציה הפענוח נכשל (SVG (אפשר להפעיל MathML בעזרת הרחבת דפדפן): תשובה בלתי־תקינה ("Math extension cannot connect to Restbase.") מהשרת "https://wikimedia.org/api/rest_v1/":): {\displaystyle v=u^2} מייצגת את יחס ההעדפה גם כן.

ראו גם

• מונחים בתורת המשחקים
• יחס העדפות

לקריאה נוספת

• שמואל זמיר, מיכאל משלר, אילון סולן, תורת המשחקים, ירושלים: מאגנס, 2008, מסת"ב 9654932946

הערות שוליים