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diff --git a/controle-20250626.tex b/controle-20250626.tex index d5def48..c2177ca 100644 --- a/controle-20250626.tex +++ b/controle-20250626.tex @@ -45,6 +45,8 @@ % \newcommand{\dblunderline}[1]{\underline{\underline{#1}}} % +\renewcommand{\thefootnote}{\fnsymbol{footnote}} +% \DeclareUnicodeCharacter{00A0}{~} % \DeclareMathSymbol{\tiret}{\mathord}{operators}{"7C} @@ -124,7 +126,7 @@ Git: \input{vcline.tex} \exercise \textbf{(1)} On considère le jeu en forme normale symétrique à somme -nulle défini par la matrice de gain suivante : +nulle défini par la matrice de gains suivante : \begin{center} \begin{tabular}{r|ccc} $\downarrow$Alice, Bob$\rightarrow$&Pierre&Papier&Ciseaux\\\hline @@ -178,6 +180,122 @@ jeu.\quad\textbf{(b)} Donner au moins un équilibre de Nash différent de ceux-ci. +% +% +% + +\exercise + +On se propose dans cet exercice de montrer qu'il existe une partie $A +\subseteq \{0,1\}^{\mathbb{N}}$ tel que le jeu de Gale-Stewart $G(A) +:= G_{\{0,1\}}(A)$ ne soit pas déterminé (i.e., tel qu'aucun des deux +joueurs n'ait de stratégie gagnante). + +(La démonstration a été découpées en questions admettant des réponses +très courtes, parfois d'une seule ligne. Aucune ne demande de +raisonnement compliqué.) + +\textbf{(1)} Montrer qu'il existe une bijection $h_{\mathrm{A}}$ +(resp. $h_{\mathrm{B}}$) entre $\{0,1\}^{\mathbb{N}}$ et l'ensemble +des stratégies d'Alice (resp. de Bob) au jeu $G(A)$. +(\emph{Indication :} on pourra expliquer rapidement pourquoi il existe +une bijection entre $\mathbb{N}$ et l'ensemble des positions où c'est +à Alice, resp. à Bob, de jouer.) + +\textbf{(2)} On \emph{admet}\footnote{Plus généralement, on peut +montrer qu'il existe une relation de bon ordre sur n'importe quel +ensemble (théorème du bon ordre).} qu'il existe une relation de bon +ordre $\preceq$ sur $\{0,1\}^{\mathbb{N}}$. En déduire qu'il existe +un ordinal $\gamma$ et une bijection $\xi \mapsto u_\xi$ entre +l'ensemble $\{\xi < \gamma\}$ des ordinaux plus petits que $\gamma$ et +l'ensemble $\{0,1\}^{\mathbb{N}}$ (autrement dit, les $u_\xi$ sont +deux à deux distincts et $\{u_\xi : \xi < \gamma\} = +\{0,1\}^{\mathbb{N}}$). + +\textbf{(3)} Expliquer en une ligne, pourquoi il existe un plus petit +ordinal $\gamma$ tel qu'il existe une surjection $\xi \mapsto u_\xi$ +de l'ensemble $\{\xi < \gamma\}$ des ordinaux plus petits que $\gamma$ +sur l'ensemble $\{0,1\}^{\mathbb{N}}$. + +\textbf{Définition :} On notera $\mathfrak{c}$ l'ordinal dont on vient +de justifier l'existence (i.e., le plus petit $\gamma$ tel qu'on +puisse écrire $\{u_\xi : \xi < \gamma\} = \{0,1\}^{\mathbb{N}}$ pour +une certaine fonction $\xi \mapsto u_\xi$). + +\textbf{(4)} Si $(v_\xi)_{\xi<\alpha}$ sont des éléments quelconques +de $\{0,1\}^{\mathbb{N}}$, où $\alpha < \mathfrak{c}$, expliquer en +une ligne pourquoi il existe un élément de $\{0,1\}^{\mathbb{N}}$ +différent de tous les $v_\xi$. + +\textbf{Définition :} Si $\sigma$ est une stratégie d'Alice au jeu +$G(A)$ et $y \in \{0,1\}^{\mathbb{N}}$, on note $\sigma \ast y$ la +confrontation dans laquelle Alice joue selon $\sigma$ et Bob joue +simplement les termes successifs de $y$ (indépendamment de ce que fait +Alice ; i.e., $\sigma \ast y$ est une suite binaire dont la suite des +termes impairs, ceux joués par Bob, est donnée par $y$, tandis +qu'Alice joue les termes pairs selon la stratégie $\sigma$). + +\textbf{(5)} Si $\sigma$ est une stratégie d'Alice, expliquer en une +ligne pourquoi la fonction $y \mapsto \sigma \ast y$ (de +$\{0,1\}^{\mathbb{N}}$ vers $\{0,1\}^{\mathbb{N}}$) est injective. + +\textbf{(6)} Si $(a_\xi)_{\xi<\alpha}$ sont des éléments quelconques +de $\{0,1\}^{\mathbb{N}}$ où $\alpha < \mathfrak{c}$, déduire de +(4) et (5) pourquoi il existe $y \in \{0,1\}^{\mathbb{N}}$ tel que +$\sigma \ast y$ soit différent de tous les $a_\xi$. + +\textbf{Supposition :} Dans les questions (7) à (8), on suppose que +$(\sigma_\xi)_{\xi<\mathfrak{c}}$ sont des stratégies d'Alice et +$(\tau_\xi)_{\xi<\mathfrak{c}}$ des stratégies de Bob. On les +définira après la question (8), mais on n'a pas besoin d'en savoir +plus pour l'instant. + +\textbf{(7)} En supposant préalablement définis des éléments +$(a_\xi)_{\xi<\alpha}$ et $(b_\xi)_{\xi<\alpha}$ de +$\{0,1\}^{\mathbb{N}}$, où $\alpha < \mathfrak{c}$, déduire des +questions précédentes qu'il existe $b_\alpha$ qui soit de la forme +$\sigma_\alpha \ast y$ (pour un certain $y \in \{0,1\}^{\mathbb{N}}$), +mais qui soit différent de tous les $a_\xi$ ; et, symétriquement, +qu'il existe $a_\alpha$ qui soit de la forme $z \ast \tau_\alpha$ +(pour un certain $z \in \{0,1\}^{\mathbb{N}}$), mais différent de tous +les $b_\xi$. + +On \emph{admettra} qu'il ne pose pas de problème pour +choisir\footnote{Ceci constitue une utilisation de l'axiome du choix +(qui a d'ailleurs déjà été utilisé dans ce qu'on a admis à la +question (2)).} de tels $a_\alpha$ et $b_\alpha$. + +\textbf{(8)} Déduire de tout ce qui précède qu'il existe $(a_\xi)_{\xi + < \mathfrak{c}}$ et $(b_\xi)_{\xi < \mathfrak{c}}$ tels que : +\begin{itemize} +\item aucun des $a_\xi$ n'est égal à aucun des $b_\zeta$, +\item pour tout $\xi < \mathfrak{c}$, on a $b_\xi = \sigma_\xi \ast y$ + pour un certain $y \in \{0,1\}^{\mathbb{N}}$, +\item pour tout $\xi < \mathfrak{c}$, on a $a_\xi = z \ast \tau_\xi$ + pour un certain $z \in \{0,1\}^{\mathbb{N}}$. +\end{itemize} +(C'est tout ce qu'on aura besoin de savoir pour la suite.) + +\textbf{Définitions :} Posons maintenant $\sigma_\xi := +h_{\mathrm{A}}(u_\xi)$ où $h_{\mathrm{A}}$ a été définie en (1) et +$u_\xi$ en (3), et de même $\tau_\xi := h_{\mathrm{B}}(u_\xi)$. + +On pose enfin $A = \{a_\xi : \xi < \mathfrak{c}\}$ l'ensemble des +$a_\xi$ qu'on vient de construire en (8). + +\textbf{(9)} Montrer que, quel que soit $\xi$, la stratégie +$\sigma_\xi$ n'est pas gagnante pour Alice au jeu $G(A)$. Montrer que +la stratégie $\tau_\xi$ n'est pas gagnante pour Bob à ce même jeu +(attention, ce n'est pas exactement symétrique vu que $A$ est +l'ensemble des $a_\alpha$). + +\textbf{(10)} Déduire de tout ce qui précède que ni Alice ni Bob n'ont +de stratégie gagnante au jeu $G(A)$. + +\textbf{(11)} Pourquoi ceci ne contredit pas les résultats vu en +cours ? + + % % |