Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.4: Розрахунок потужності - індекс потужності Банжафа

  • Page ID
    66296
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Індекс потужності Банжафа спочатку був створений в 1946 році Ліонелем Пенроузом, але був знову введений Джоном Банжафом в 1965 році. Індекс влади - це числовий спосіб погляду на владу в ситуації зваженого голосування.

    Розрахунок індексу потужності Банжафа

    Для розрахунку індексу потужності Банжафа:

    1. Перелічити всі коаліції-переможці
    2. У кожній коаліції визначте гравців, які критичні
    3. Підрахуйте, скільки разів кожен гравець критичний
    4. Перетворіть ці підрахунки на дробові або десяткові дроби, розділивши на загальну кількість разів, коли критичний для будь-якого гравця.

    Приклад 4

    Знайдіть індекс потужності Банжафа для системи голосування\([8: 6, 3, 2]\).

    Рішення

    Почнемо з перерахування всіх коаліцій-переможців. Якщо ви не впевнені, як це зробити, ви можете перерахувати всі коаліції, а потім ліквідувати непереможні коаліції. Жоден гравець не є диктатором, тому ми розглянемо лише дві та три коаліції гравців.

    \(\left\{P_{1}, P_{2}\right\}\)Загальна вага: 9. Відповідає квоті.

    \(\left\{P_{1}, P_{3}\right\}\)Загальна вага: 8. Відповідає квоті.

    \(\left\{P_{2}, P_{3}\right\}\)Загальна вага: 5. Не відповідає квоті.

    \(\left\{P_{1}, P_{2}, P_{3}\right\}\)Загальна вага: 11. Відповідає квоті.

    Далі ми визначаємо, які гравці критичні в кожній коаліції-переможниці. У виграшних коаліціях двох гравців обидва гравці мають вирішальне значення, оскільки жоден гравець не може задовольнити квоту поодинці. Підкреслюючи критичних гравців, щоб полегшити підрахунок:

    \(\left\{\underline{P}_{1}, \underline{P}_{2}\right\}\)

    \(\left\{\underline{P}_{1}, \underline{P}_{3}\right\}\)

    У коаліції з трьох осіб\(P_2\) або\(P_3\) може вийти з коаліції, а решта гравців все ще можуть відповідати квоті, тому жодна з них не є критичною. Якби\(P_1\) були піти, інші гравці не змогли досягти квоти,\(P_1\) тому критично.

    \(\left\{\underline{P}_{1}, P_{2}, P_{3}\right\}\)

    Загалом\(P_1\) критичний 3 рази,\(P_2\) критичний 1 раз, і\(P_3\) критичний 1 раз.

    Перетворення в відсотки:

    \(P_{1}=3 / 5=60 \%\)

    \(P_{2}=1 / 5=20 \%\)

    \(P_{3}=1 / 5=20 \%\)

    Приклад 5

    Розглянемо систему голосування\([16: 7, 6, 3, 3, 2]\). Знайдіть індекс потужності Банжафа.

    Рішення

    Коаліції-переможці наведені нижче, з підкресленням критичних гравців.

    \(\left\{\underline{P}_{1}, \underline{P}_{2}, \underline{P}_{3}\right\}\)

    \(\left\{\underline{P}_{1}, \underline{P}_{2}, \underline{P}_{4}\right\}\)

    \(\left\{\underline{P}_{1}, \underline{P}_{2}, P_{3}, P_{4}\right\}\)

    \(\left\{\underline{P}_{1}, \underline{P}_{2}, \underline{P}_{3}, P_{5}\right\}\)

    \(\left\{\underline{P}_{1}, \underline{P}_{2}, \underline{P}_{4}, P_{5}\right\}\)

    \(\left\{\underline{P}_{1}, \underline{P}_{2}, P_{3}, P_{4}, P_{5}\right\}\)

    Підрахунок часу, який кожен гравець є критичним:

    \(P_{1}=6\)

    \(P_{2}=6\)

    \(P_{3}=2\)

    \(P_{4}=2\)

    \(P_{5}=0\)

    Всього: 16

    Розділіть кількість кожного гравця на 16, щоб перетворити на дроби або відсотки:

    \(P_{1}=6 / 16=3 / 8=37.5 \%\)

    \(P_{2}=6 / 16=3 / 8=37.5 \%\)

    \(P_{3}=2 / 16=1 / 8=12.5 \%\)

    \(P_{4}=2 / 16=1 / 8=12.5 \%\)

    \(P_{5}=0 / 16=0=0 \%\)

    Індекс потужності Банжафа вимірює здатність гравця впливати на результат голосування. Зверніть увагу, що гравець 5 має індекс потужності 0, що вказує на те, що немає коаліції, в якій вони мали б критичну силу і могли б вплинути на результат. Це означає, що гравець 5 є манекеном, як ми відзначали раніше.

    приклад 6

    Переглядаючи шотландський парламент, з системою голосування\([65: 47, 46, 17, 16, 2]\), перелічені коаліції-переможці, з підкресленням критичних гравців.

    Рішення

    \ (\ begin {масив} {ll}
    \ лівий\ {\ підкреслення {P} _ {1},\ підкреслення {P} _ {2}\ вправо\}\
    \ ліворуч\ {\ підкреслення {P} _ {1},\ підкреслення {P} _ {2}, P_ {3}\ вправо\} &\ ліворуч\ {\ підкреслення {P} _ {1},\ підкреслення рядок {P} _ {2}, P_ {4}\ праворуч\}\\ ліворуч\ {\ підкреслення {P} _ {1},\ підкреслення {P} _ {2}, P_ {5}\ праворуч\} &\ ліворуч\ {\ підкреслення {P} _ {1},\ підкреслення {P} _ {3},\ підкреслення {P} _ {4}\ вправо\}\\ вліво\\ підкреслення {P} _ {1},\ підкреслення {P} _ {3},\ підкреслення {P} _ {5}\ вправо\} &\ ліворуч\ {\ підкреслення {P} _1,\ підкреслення {P} {P} _ {5}\ вправо\} і\ ліворуч\ {\ підкреслення {P} _1,\ підкреслення {P} {P}} _ {4},\ підкреслення {P} _ {5}\ вправо\}\\ ліворуч\ {\ підкреслення {P} _ {2},\ підкреслення {P} _ {3},\ підкреслення {P} _ {4}\ вправо\} &\ ліворуч\ {\ підкреслення {P} _ {2},\ підкреслення {P} _ {3},\ підкреслення {P} _ {5}\ праворуч\}\\ ліворуч\ {P_ {1}, P_ {2}, P_ {3}, P_ {4}\ праворуч\} &\ ліворуч\ {P_ {1}, P_ {2}, P_ {3}, P_ {5}\ праворуч\}\\ ліворуч\ {\ підкреслення {P} _ {1}, P_ {2}, P_ {4}, P_ {5}\ праворуч\} &\ ліворуч\ {\ підкреслення {P} _ {1}, P_ {3}, P_ {4}, P_ {5}\ вправо\}\\ ліворуч\ {\ підкреслення {P} _ {2},\ підкреслення {P} _ {2},\ підкреслення {P} _ {2} {3}, P_ {4}, P_ {5}\ праворуч\} &\\ ліворуч\ {P_ {1}, P_ {2}, P_ {3}, P_ {4}, P_ {5}\ праворуч\} &\ end {масив}\)

    Підрахунок часу, який кожен гравець є критичним:

    \ (\ begin {масив} {|l|l|}
    \ hline\ textbf {Район} &\ textbf {Критичний час} &\ textbf {Індекс потужності}\
    \ hline P_ {1}\ текст {(Шотландська національна партія)} & 9 & 9/27=33.3\\
    \ hline P_ {2}\ текст (Лейбористська партія)} & 7 & 7/27=25.9\%\\
    \ hline P_ {3}\ текст {(Консервативна партія)} & 5 & 5/27=18,5\%\
    \ hline P_ {4}\ текст {(Партія Ліберал-демократів)} & 3 & 3/27=11.1\
    \ hline P_ {5}\ text {(партія шотландських зелених)} & 3 & 3/27=11.1\\
    \ hline
    \ end {масив}\)

    Цікаво, що навіть незважаючи на те, що партія ліберал-демократів має лише одного менш представника, ніж Консервативна партія, і на 14 більше, ніж партія шотландських зелених, їх індекс влади Банцхафа такий же, як шотландська партія зелених. результати, і здатність партії допомогти коаліції досягти квоти визначає її вплив.

    Спробуйте зараз 3

    Знайдіть індекс потужності Банжафа для зваженої системи голосування\(\bf{[36: 20, 17, 16, 3]}\).

    Відповідь

    Система голосування говорить нам, що квота становить 36, що гравець 1 має 20 голосів (або еквівалентно має вагу 20), Гравець 2 має 17 голосів, Гравець 3 має 16 голосів, а Гравець 4 має 3 голоси.

    Коаліція - це будь-яка група з одного або декількох гравців. Ми шукаємо виграшні коаліції - коаліції, об'єднані голоси (ваги) яких додають до квоти або більше. Тож коаліція не\(\{\mathrm{P} 3, \mathrm{P} 4\}\) є коаліцією-переможцем\(16+3=19\), оскільки загальна вага є нижчою за квоту.

    Тому ми розглянемо кожну можливу комбінацію гравців і визначаємо виграшні:

    \(\begin{array} {ll} {\{\mathrm{P} 1, \mathrm{P} 2\}(\text { weight }: 37)} & {\{\mathrm{P} 1, \mathrm{P} 3\} \text { (weight: } 36)} \\ {\{\mathrm{P} 1, \mathrm{P} 2, \mathrm{P} 3\} \text { (weight: } 53)} & {\{\mathrm{P} 1, \mathrm{P} 2, \mathrm{P} 4\} \text { (weight: } 40)} \\ {\{\mathrm{P} 1, \mathrm{P} 3, \mathrm{P} 4\} \text { (weight: } 39)} & {\{\mathrm{P} 1, \mathrm{P} 2, \mathrm{P} 3, \mathrm{P} 4\} \text { (weight: } 56)} \\ {\{\mathrm{P} 2, \mathrm{P} 3, \mathrm{P} 4\}(\text { weight: } 36)} \end{array}\)

    приклад 7

    Банжаф використовував цей індекс, щоб стверджувати, що зважена система голосування, яка використовується в Раді наглядових органів округу Нассау в Нью-Йорку, була несправедливою. Округ був розділений на 6 округів, кожен з яких отримував вагу голосу, пропорційну чисельності населення в окрузі, як показано нижче. Розрахуйте індекс потужності для кожного району.

    \ (\ почати {масив} {|l|l|}
    \ hline\ textbf {Район} &\ textbf {Вага}
    \\ hline\ текст {Хемпстед #1} & 31\
    \ hline\ текст {Хемпстед #2} & 31\
    \ hline\ текст {Устрична затока} & 28\
    \ hline\ текст {Північний Хемпстед} & amp; 21\
    \ hline\ текст {Лонг-Біч} & 2\\ hline
    \ text {Глен Коув} & 2\
    \ hline
    \ end {масив}\)

    Рішення

    У перекладі на зважену систему голосування, припускаючи, що для прийняття пропозиції потрібна проста більшість:

    \([58: 31, 31, 28, 21, 2, 2]\)

    Перерахування коаліцій-переможців та маркування критичних гравців:

    \(\begin{array} {lll} {\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{H} 2}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{NH}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 2}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{NH}, \mathrm{LB}\}} \\{\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{OB}}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{LB}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 2}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{NH}, \mathrm{GC}}\} \\{\{\underline{\mathrm{H} 2}, \underline{\mathrm{OB}}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{GC}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 2}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{LB}, \mathrm{GC}}\} \\{\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{H} 2}, \mathrm{NH}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{NH}, \mathrm{LB}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 2}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{NH}, \mathrm{LB}, \mathrm{GC}\}} \\{\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{H} 2}, \mathrm{LB}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 1}, \mathrm{OB}, \mathrm{NH}, \mathrm{GC}\}} & {\{\mathrm{H} 1, \mathrm{H} 2, \mathrm{OB}\}} \\{\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{H} 2}, \mathrm{GC}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{LB}, \mathrm{GC}\}} & {\{\mathrm{H} 1, \mathrm{H} 2, \mathrm{OB}, \mathrm{NH}\}} \\{\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{H} 2}, \mathrm{NH}, \mathrm{LB}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{NH}, \mathrm{LB} . \mathrm{GC}\}} & {\{\mathrm{H} 1, \mathrm{H} 2, \mathrm{OB}, \mathrm{LB}\}} \\{\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{H} 2}, \mathrm{NH}, \mathrm{GC}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 2}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{NH}\}} & {\{\mathrm{H} 1, \mathrm{H} 2, \mathrm{OB}, \mathrm{GC}\}} \\{\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{H} 2}, \mathrm{LB}, \mathrm{GC}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 2}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{LB}\}} & {\{\mathrm{H} 1, \mathrm{H} 2, \mathrm{OB}, \mathrm{NH}, \mathrm{LB}\}} \\{\{\underline{\mathrm{H} 1}, \underline{\mathrm{H} 2}, \mathrm{NH}, \mathrm{LB}, \mathrm{GC}\}} & {\{\underline{\mathrm{H} 2}, \underline{\mathrm{OB}}, \mathrm{GC}\}} & {\{\mathrm{H} 1, \mathrm{H} 2, \mathrm{OB}, \mathrm{NH}, \mathrm{GC}\}} \\ {} & {} & {\{\mathrm{H} 1, \mathrm{H} 2, \mathrm{OB}, \mathrm{NH}, \mathrm{LB}, \mathrm{GC}\}}\end{array}\)

    Їх дуже багато! Підрахувавши, скільки разів кожен гравець критичний,

    \ (\ begin {масив} {|l|l|l|}
    \ hline\ textbf {Район} &\ textbf {Критичний час} &\ textbf {Індекс потужності}\\ hline
    \ текст {Хемпстед #1} & 16/48=1/3=33\\\ hline\ текст {Хемпстед #2} & 16/48=1/3=33\\ hline\ текст {Хемпстед} & 16/48=1/3=33\%\\

    \ hline\ текст {Устрична затока} & 16 & 16/48=1/3 = 33
    \%\\ hline\ текст {Північний Хемпстед} & 0/48=0\
    \\ hline\ текст {Лонг-Біч} & 0 & 0/48=0\\
    \ hline\ текст {Глен-Коув} & 0/48=0\\\
    \ hline
    \ end {масив}\)

    Виявляється, три менших округу - манекени. Будь-яка коаліція-переможець вимагає двох великих округів.

    Зважена система голосування, з якою американці найбільш знайомі, - це система колегії вибірників, яка використовується для обрання президента. У колегії вибірників штатам надається кількість голосів, що дорівнює кількості їх представників конгресу (палата + сенат). Більшість штатів віддають усі свої виборчі голоси кандидату, який виграє більшість у своїй державі, перетворюючи колегію вибірників у зважену систему голосування, в якій гравцями є держави. Як я впевнений, ви можете собі уявити, існують мільярди можливих виграшних коаліцій, тому індекс потужності для колегії вибірників повинен обчислюватися комп'ютером за допомогою методів наближення.