Bertrand competition은 비지니스에서 price war를 의미한다.

버트란드 트랩이란 두회사가 똑같은 상품을 생산하고 이들의 생산한계비용(marginal cost)이 같으면서 각 회사는 자기들 상품가격을 선택할 수 있다 는 가정에서 출발하여 가격전쟁을 하는 경우를 말한다. 이 게임에서 두회사는 동시에 상품가격을 결정하고 두회사중 상품가격을 더 낮게 책정하는 회사가 전체 마켓을 장악하게 되는 게임이다. 만약 두 회사의 상품가격이 같다면 두 회사는 시장을 50대 50으로 양분할 것이다. 시장의 수요는 가격에에 의존하는 것을 가정한다. 
이런 상황에서는 서로 가격을 낮추면서 경쟁을 하다가 결국은 한계생산비용에 도달하게 된다. 만약 이때 이들이 이미 Sunk Cost가 있다면 상품을 팔면 팔수록 오히려 손해가 되는 게임이다. 따라서 이런 가격전쟁은 피할 수 있으면 피하는 것이 좋다. 이것을 바로 버트란드 드랩이라고 한다.


경제학의 게임이론을 공부하다가 나오는 재미있는 죄수의 딜레마(Prisoner's Dillema)라는 것이 있다. 이것은 흔히 가격전쟁에서 나올 수 있는 것으로 내용이 아주 재미있다.
아래와 같이 두 죄수 A, B가 있다. 이들은 서로 비밀을 알고 있는데 무조건 둘다 비밀을 이야기하면 5년씩 감형을 받아 비밀을 말하지 않을때 2년을 감형받는 것보다 좋은 조건이다. 그런데 어느 한쪽만 비밀을 경찰에게 말하면 말한 쪽은 1년밖에 감형을 받지 못하지만 말하지 않은 쪽은 10년을 감형받는다. 이 죄수들은 서로 독방에서 취조를 받고 있다고 하자. 당신이라면 어떻게 하겠는가? 
아래 다이어그램은 이것을 표현한 것이다.

이것이 바로 죄수의 딜레마이다.

다음의 다이어그램은 가격전쟁의 예를 잘 설명해준다. 어느한쪽이 가격을 낮추면 비록 이익에 상당한 타격이 있을지라도 다른 한쪽도 낮출 수 밖에 없는 상황을 보여준다. 아래 예는 델타항공과 US 에어라인의 가격전쟁의 예를 나타낸 것이다.
델타(Delta)항공과 US에어라인이 티켓가격을 높게 유지하고 있다면 둘단 50씩 이익을 낼 수 있지만 둘다 티켓가격을 낮추면 이익이 0가 된다. 그런데 문제는 티켓가격을 어느 한쪽만 낮추고 다른 한쪽이 그대로 높은 티켓가격을 유지하면 낮춘 쪽은 100을 벌 수 있어 높은 가격을 유지하고 있을때 보다 2배의 이익을 낼 수 있지만 높은 가격을 유지한 쪽은 손실 50이 발생한다. 따라서 결국은 다른 한쪽도 가격을 낮출 수 밖에 없고 그렇게 되면 이익은 두 회사 0가 되어버린다. 

실데이타는 아니지만 이해하는데 도움이 될 것이다.
게임이론은 쉬우면서 재미있고 유용한 이론이다. 존내쉬란 뷰티플 마인드의 주인공이 만든 이론이다. 실제 그 친구 강연을 들은 사람이 말하길 그는 게임이론으로 노벨경제학상을 받았지만 게임이론은 수학의 단편적지식에 불과하다고 말한다.
그 자신에게는 그렇게 큰 성과는 아니라고 생각하는 것 같다고 한다.

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경영학 케이스스터디를 읽다가 표에 CAGR라는 것이 있었다. 도대체가 첨 들어보는 말인데 애덜은 캐거라고 자연스레 읽으면서 이것을 가지고 성장율을 계산하고 하는 것이다. 난 참 황당해서 이게 뭐냐고 물었는데 이것은 경영학에서 자주 사용하는 개념이라고 이야기 할 뿐 정확한 답변을 얻진 못했다.
그래서 난 이것을 찾아서 개념을 이해하려고 했는데 결국 이것은 통계학에서 기하평균을 의미하는 것이였다.
여기서  난 내가 통계학을 배웠지만 실제 어떻게 쓰이는지 모르고 살았구나 하는 느낌이 들었다.
그렇다면 기하평균이 무엇인지 알아보자.
먼저 예를 들어 설명하면 이해가 쉬울 것이다. 2와 8의 기하평균은 다음과 같이 구해진다. 

이것의 의미는 무엇인가? 결국 가로 2, 세로 8이 만들어낸 면적과 같은 정사각형의 한쪽 길이가 바로 기하평균이 된다. 다른 예로 4, 1, 1/32 의 기하평균을 구해보자. 이것은 다음과 같다.
즉 이것은 이 세가지 값이 만들어내는 부피와 같은 정사면체의 한쪽 면의 길이가 이들의 기하평균이 된다.
그렇다면 왜 이런 개념이 필요한 것일까?
가령 어떤 회사의 3년간 평균 성장율을 알고 싶다고 하자. 이 회사의 매출은 다음과 같다.
첫해 100억, 둘째해 200억, 세째해 250억 이라고 하자. 그렇다면 이 회사의 평균 성장율은 어떻게 구할 수 있을까? 이것은 간단히 {(200/100)*(300/200)}^0.5 = 3^0.5가 된다.

이것을 일반화 형태로 푼다면 현재 어떤 회사의 매출이 n년 동안 a0, a1, a2, a3,...,an 이라고 하자.
그렇다면 첫해 성장율은 a1/a0, 둘째해 성장율은 a2/a1,...,n년째 성장율은 an/an-1 로 나타낼 수 있다. 그리고 전체 평균성장율은 다음과 같이 표현될 수 있다.

이게 바로 기하 평균이다.

그럼 왜 이게 의미가 있는 것일까? 다음의 예를 보자

  기준해 1년차 2년차 3년차 4년차 5년차 수학평균 기하평균
매출 100 140 130 150 200 300    
성장율   1.40 0.93 1.15 1.33 1.50 1.26 0.60

기하평균은 5년동안 연간 60% 성장했으므로 100*60%*5년 곱하면 정확히 300이 나오지만 수학평균은 연평균 성장율을 제대로 말해주지 못한다. 그래서 나온 것이 기하평균이다. 경영학에서는 이것을 CAGR라고 부른다.
이상 기하평균의 소개를 마친다.

 



 

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아래와 같이 삼성전자와 엘지 전자가 반도체 생산에 대해서 현재에서 생산을 늘리지 않는다(Do Nothing), 조금 확장을 한다 (Small), 크게 확장한다 (Large) 이렇게 3가지 옵션을 가지고 있다고 하자 . 그리고 각각의 옵션에 대해서 아래와 같이 Pay-off 매트릭스를 얻었다고 하자.

삼성전자          
엘지전자 DN(Do Nothing)   Small   Large  
DN(Do Nothing) $36m, $36m $30m, $40m $18m, $36m
Small $40m, $30m $32m, $32m $16m, $24m
Large $36m, $18m $24m, $16m $0m, $0m

이때 내쉬 균형점은 어떻게 찾을 수 있을까? 먼저 삼정전자가 DN전략을 취할때 엘지전자는 가장 이익이 커지는 Small전략을 취한다. 왜냐면 DN일때 $36m, Small일때 $40m, Large일때 $36 이기 때문이다. 이렇게 각각의 전략에 대해서 먼저 최고의 전략을 각각 구한다.
그럼 엘지와 삼성은 모두 (Small, Small)일때 서로에게 최적의 전략이 된다. 이것이 바로 내쉬균형점이다.

그렇다면 만약 엘지전자가 먼저 삼성전자를 공격하기 위해서 움직일때 이때 게임트리(game tree) 는 어떻게 될 것인가? 그리고 이때 equilibrium strategy는 무엇인가?


이때 엘지전자가 Large생산을 하면 삼성전자는 DN 전략을 취할것이다. 이때 pay-off (36,18)이 된다.

그렇다면 삼성전자가 먼저 움직이면 결과는 어떻게 될까? 이것은 위와같이 트리를 그릴필요가 없다. 왜냐면 Pay-off 매트릭스는 정확히 대칭이기 때문이다. 따라서  삼성전자는 Large를 엘지전자는 DN을 선택하게 될 것이다. 이것이 바로 내쉬 균형이 된다.
이렇게 해서 게임으론을 간단히 살펴보았다.
혹시 나중에 헛갈리더라도 이것을 참조하면 도움이 될 것이다.

Posted by wishart
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내가 게임이론을 접하기전엔 게임이론은 무슨 도박에서나 쓰이는 이론이라고 생각을 했다. 그러나 그렇다기 보다는 여러 산업에 적용될 수 있는 아주 재미있는 경제학의 이론이였다는 것이다. 이것은 반도체 산업에 아주 잘 적용될 수 있고 가격 경쟁산업에 잘 적용될 수 있다고 한다. 신문값, 항공료 등등...
알아두면 재미도 있고 언제가는 써먹을 수 있는 이론일 것 같아서 간단한 이론적 설명을 예로서 설명해둔다.

다음과 같은 Pay-off 테이블이 있다. 이것을 설명하면 B 발전소가 먼저 A 석유화학에 전량구매(Buy all)을 먼저 제안했다고 하자 그렇다면 A석유화학은
Prompt Delivery을 한다면 얻을 수 있는 수익이 3이고 Slow Delivery를 하는 경우는 4임을 의미한다.  A 석유화학이 먼저 Prompt Delivery을 제안한다면 B 발전소는 Buy all을 할경우는 2를, Buy part를 선택할 경우는 1을 얻을 수 있다. 나머지들도 같은 방법으로 해석할 수 있다. 이것이 바로 Pay-off Matrix 이다.

A 석유화학  
B 발전소 Prompt Delivery Slow Delivery
Buy all 2, 3 -5, 4
Buy part 1, 1 -1, 2 

그렇다면 여기서 누가 dominant strategy를 갖고 있을까? 그리고 Nash 균형은 어디에서 이루어 질까 한 번 살펴보자.

1. 누가 dominant strategy 를 가지고 있는가?

먼저 dominant strategy를 찾아 보자. 이것은  쉽게 말하자면 상대가 어떤 전략을 가지고 나오든 무조건 내가 선택한 옵션중 한쪽이 무조건 유리하게 되는 조건이다. 그렇다면 여기에서 그런 조건이 있는지 찾아보자.
우선 B발전소입장에서 A 석유화학이 Prompt Delivery를 제안한다면 이 발전소는 Buy all 전략(2>1)을 택할 것이다. 그리고 A석유화학이 Slow Delivery를 제안한다면 Buy part 전략(-5<-1) 를 택할 것이다. 따라서 B 발전소는 Dominant한 전략이 없다고 할 수 있다.
그렇다면 A 석유화학은 어떤까? B발전소가 Buy all 를 제안하면   Slow Delivery 전략(3<4) 를 택할 것이고 Buy part를 제안하면 역시나 Slow Delivery 전략(1<2)) 를 택할것이다.
따라서 A 석유화학은 Dominant 전략으로 Slow Delivery 전략을 가지고 있다고 할 수 있다.

2. 내쉬 균형 (Nash equilibrium)

내쉬 균형은 누구든 현재의 위치에서 움직이면 손해가 나는 지점이다. 위의 표에서는 일단 A석유화학이 Dominant 전략으로 Slow Delivery 전략을 가지고 있기 때문에 B 발전소는 손해가 덜 나는 Buy  part전략(-1>-5)를 선택할 수 밖에 없고 이것이 바로 내쉬균형점이다.  즉, (BuyPart, Slow Delivery) 인 payoff  (-1,2) 위치가 내쉬 균형점이 된다.

3. 게임이론을 이해할때 필요한 용어 및 전제 

>
Understand the strategic situation
> Your competitor is just as smart as you are, and you must consider responses
> Nash Equilibrium: Each player is doing the best they can, given the choices of all the other players
>Dominant Strategy: A choice which is best for each choice by other players

Posted by wishart
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