n人合作对策模型设I={1,2,…,n},,i,代表第i个可能参加的合作者.
定义1:对于每一个子集SI,对应一个确定的实数V(S),V(S)满足:
(1) V(S)≥0,对所有的SI;
(2) V(φ)= 0;
(3) V(S1∪S2)≥V(S1)+V(S2),对一切满足S1∩S2=φ的S1、S2成立.
称V(S)为I上的特征函数.
特征函数V(S)的实际意义是若S中的人参加一种合作,这一合作的总获利数.
例,将三个城市记为I={1,2,3},则{1}、{1,2}、{1,3}、{1,2,3}都是I的子集,分别对应有城市1参加的各种合作方式.
用V(S)表示以单干为基准的合作获利值,有
V({1})= 0;
V({1,2})=(2300+1600)-(5800-2300)=400(万元);
V({1,3})=0 (因为(2300+2300)-(6230-1600)=-30(万元));
V({1,2,3})=(2300+1600+2300)-5560=640(万元).
方案
总投资
城1投资
城2投资
城3投资
(1)
6200
2300
1600
2300
(2)
5800
?
?
2300
(3)
5950
2300
?
?
(4)
6230
?
1600
?
(5)
5560
?
?
?
三城市合作能产生效益640万元,如何分配?
定义2,定义合作V(S)(SI)的分配为
Ψ(V)=(ψ1(v),ψ2(v),…,ψn(v))
其中ψi (v)表示第i个人在这种合作下分配到的获利,称Ψ(V)为合作对策.
不同的合作应有不同的分配,问题归结为寻求一个合理的分配原则.
Shapley 公理:
公理1,合作获利者对每个人的分配与此人的标号无关;
公理2,,即每人分配数的总和等于总获利数:
公理3,若对所有包含i的子集S,有V(S-{i})=V(S),则ψi (v)=0;
公理4,若n个人同时进行两项互不影响的合作,则两项合作的分配也应互不影响.
Shapley证明了满足公理1~4的Ψ(V)存在并且唯一,由下式给出:
 (1)
Ti是I中包含i的一切子集构成的集族。表示集合S中的元素个数,
 (2)
注:(1)式中的:
* V(S)-V(S-{I})可视为第 i人在合作S中所做的贡献;
* 可看成第i人的贡献在总贡献中所占的权重.