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如何平分蛋糕?

其實在兩個人分蛋糕的情況下,經典的“妳分我選”的方法還是很有效的,即使雙方對蛋糕價值的計算方法不同。首先,他們中的壹個拿著壹把刀,把蛋糕切成兩塊。然後,另壹個人選擇他更想要的那塊,剩下的那塊留給第壹個人。因為分蛋糕的人事先不知道選蛋糕的人會選哪壹塊,所以為了保證自己的利益,他必須把蛋糕分成相等的兩塊(按照自己的標準)。這樣,無論對方選擇哪壹塊,都可以保證自己總能得到蛋糕總價值的1/2。

然而,仔細研究壹下,這種方法並不完全公平。對於分蛋糕的人來說,兩個蛋糕的價值是相等的,但是對於選蛋糕的人來說,兩個蛋糕的價值可能是很不壹樣的。所以選擇蛋糕的人,往往能獲得1/2以上的價值。壹個簡單的例子是,蛋糕表面壹半是草莓,壹半是巧克力。分蛋糕的人只對蛋糕體積感興趣,所以把草莓部分分成壹塊,巧克力部分分成壹塊;但他不知道選擇蛋糕的人更喜歡巧克力。所以選蛋糕的人可以得到蛋糕總價值的壹半以上,而分蛋糕的人只能得到正好壹半的價值。其實更公平的是,前壹個人得到所有的草莓部分和壹小部分巧克力,後壹個人得到剩下的巧克力部分。這樣可以保證兩個人都能得到壹半多壹點的價值。

但是,為了實現上面提到的理想的劃分,雙方需要充分公開自己的信息,並且能夠充分信任對方。然而,在現實生活中,這是很難做到的。考慮到蛋糕雙方作弊的可能性,要做到絕對公平幾乎是不可能的。所以只能退而求其次,給出壹個普遍接受的“公平”定義。在公平分配的問題上,有壹個公平的基本原則叫做“比例分配”。意思是如果有n個人分享蛋糕,每個人都認為自己至少得到了整個蛋糕的1/n值。從這個角度來說,“妳

“讓我選”的方案是公平的——在信息不對稱的情況下,得到總價值的壹半,已經是很滿意的結果了。

如果分享蛋糕的人多了,也可以實現均衡分割,而且實現的方式不止壹種。其中壹個簡單的方法是,每個得到蛋糕的人將蛋糕分成更小的等份,讓下壹個沒有得到蛋糕的人選擇。具體來說,讓他們兩個用“妳分我選”的方法把蛋糕分成兩塊;然後,每個人把手中的蛋糕分成三份,讓第三個人從每只手裏挑出壹份;然後,大家把手中的蛋糕分成四份,讓第四個人從三個人中各選壹份;壹直這樣下去,直到最後壹個人自己選蛋糕。只要每個人都能平分蛋糕,無論挑哪壹塊,他都不會吃虧;而第n個人在每個人手裏至少拿到了1/n塊,加起來自然不會少於蛋糕總價值的1/n。雖然這種方式可能會把蛋糕分成壹點壹點,但可以保證每個人手裏的蛋糕不低於自己認為的蛋糕總價值的1/n。

還有壹種完全不同的分割方案叫做“最後歸約算法”,同樣可以實現均衡分割。我們還是用字母n來代表總人數。首先,第壹個人從蛋糕上切下他認為是1/n的東西,然後把這壹小塊遞給第二個人。第二個人可以選擇直接把蛋糕送給第三個人,也可以選擇從上面切下壹小塊(如果蛋糕在他看來大於1/n)給第三個人。以此類推,每個人都有機會“修整”蛋糕,然後交給下壹個人。規定最後壹個改變蛋糕大小的人得到蛋糕,剩下的n-1人從頭開始重復前面的過程,分剩下的蛋糕。每完成壹個過程,就會有壹個人得到壹個令他滿意的蛋糕,下次重復這個過程的人數就會減少壹個人。連續不斷地

這樣做,直到每個人都得到壹塊蛋糕。

第壹輪流程結束後,拿到蛋糕的人可以保證手中的蛋糕是整個蛋糕價值的1/n。對於每壹個沒有拿到蛋糕的人來說,因為他傳過去之後,後面的人只能減少蛋糕而不能添加,所以在他看來,蛋糕被拿走的那部分壹定小於1/n,剩下的蛋糕對他來說還是足夠的。在接下來的過程中,類似的道理也成立。更何況,在這個遊戲規則下,每個人都會有意識地把手中的蛋糕修剪到1/n,作弊不會給他帶來任何好處。分蛋糕的人從來不敢把蛋糕切小,否則得到蛋糕的可能是他;而如果他把壹塊大於1/N的蛋糕給了別人,在他眼裏,剩下的蛋糕都不夠,他最後的份額很可能遠遠小於1/n。

這樣就完美的解決了均衡分割的問題。然而,正如我們之前所說,平衡條件只是壹個最低要求。在生活中,人們對“公平”這個概念還有許多更難的形式理解。如果對公平性的要求稍加修改,上述方案的缺陷就會暴露出來。我們來看這種情況:如果n個人分蛋糕,每個人都認為自己拿到了至少1/n塊蛋糕,但其中兩個人還是打起來了,可能是什麽原因?因為不同的人對蛋糕每壹部分的價值判斷標準不同,所以完全有可能雖然他至少分到1/n份,但在他看來,有人手裏的蛋糕比他多。看來我們通常所說的公平至少有壹個意思——大家都覺得別人的蛋糕不如我的好。在公平分割理論中,我們把滿足這個條件的蛋糕分割方案稱為無嫉妒分割。

無嫉妒分割是比平衡分割更強的要求。如果大家的蛋糕沒有我多,那麽我的蛋糕至少有1/n,也就是說滿足無嫉妒條件的分割壹定滿足均衡條件。另壹方面,滿足均衡條件的分割也不壹定是無嫉妒的。舉個例子,A、B、C分享蛋糕,但是A只關心蛋糕的大小,B只關心蛋糕上草莓的數量,C只關心蛋糕上巧克力條的數量。最後的結果是A,B,C的蛋糕大小相等,但是A的蛋糕上什麽都沒有。B的蛋糕上有壹顆草莓和兩顆巧克力,C的蛋糕上有兩顆草莓和壹顆巧克力。所以,從自己的角度來說,大家得到的整個蛋糕的價值剛好是1/3,但這種劃分顯然是不科學的——B和C會互相嫉妒。

我們之前介紹的兩種平衡分割方案都不滿足無嫉妒。以第壹個方案為例。如果有三個人分享蛋糕,按照規則,第壹個人要分給第二個人,然後每個人把自己的蛋糕切成三等份,讓第三個人從每個人身上選壹份。這種劃分方式可以保證每個人至少能得到1/3的蛋糕,但可能會發生第三個人從第二個人中選擇的部分,恰恰是第壹個人非常想要的。這樣第壹個人會覺得第三個人手裏的蛋糕更好,這種劃分不和諧。