top of page

Game Theory and the Prisoner's Dilemma

  • Wong Yu Xuan
  • Aug 31, 2024
  • 3 min read

Edited by Keith Poon.


Game theory is a branch of deeply rooted applied mathematics that provides a framework for analysing situations and decision-making. It is a study on how individuals and parties make decisions about their situations to conceive social scenarios. Parties that are involved make decisions that are interdependent, and this interdependence causes each party to consider the other party’s possible decision to form a strategy. (Brams & Davis, n.d.) From some aspects, game theory is a science of strategy, or at least it's an optimal decision made in a strategic setting. 


John von Neumann, a Hungarian-born American mathematician, and his Princeton University colleague Oskar Morgenstern, a German-born American economist, first invented game theory to address economic issues. (Brams & Davis, n.d.) They discovered that economics is quite similar to a game in which participants anticipate each other's movements, prompting the birth of an entirely novel branch of mathematics — game theory. This was then further developed in the 1950s by American mathematician John Nash, who came up with the mathematical concepts behind this theory, turning it into a field of mathematics that studies rivalry between rivals with conflicting objectives. 


Figure 1. Dilemmas represented in game theory

Since then, game theory has found practical applications in a variety of real-world situations to lay out various problems and predict the most possible outcome, providing insights into strategic decision-making. For instance, in the field of economics, game theory is applied to better understand market behaviour and pricing strategies. In political science on the other hand, it is used for negotiation tactics, conflict resolutions, and internal relations. (Jain, 2024) With regard to everyday decision-making, this theory maximises one’s outcome by helping them choose the most optimal strategy. 


The Prisoner's Dilemma is a popular game theory scenario in which two people must decide whether to cooperate, for mutual benefit, or to betray one another to gain personal advantage. The dilemma occurs when an individual's ideal approach results in an undesirable end result for both participants, resulting in a "lose-lose" situation. 


This concept is simplified to give two parties two decisions each — resulting in 2*2=4 possible outcomes. The following scenario and outcomes are:


  1. If prisoner 1 testifies and prisoner 2 remains silent, then prisoner 1 will walk free while prisoner 2 will get 10 years in prison.

  2. If prisoner 2 testifies and prisoner 1 remains silent, then prisoner 2 will walk free while prisoner 1 will get 10 years in prison.

  3. If both prisoners betray each other and testify, they will each get 6 years in prison.

  4. If both prisoners remain silent, they will each get 1 year in prison for the lesser charge.


These four outcomes are displayed in the Prisoner’s dilemma payoff matrix. (The Prisoner's Dilemma: Using Game Theory to Achieve the Optimal Solution, 2023)


Figure 2. Payoff matrix of possible outcomes

Here, understanding the strategic dynamics of the Prisoner's Dilemma requires a strong foundation in mathematics. The payoff matrix is a simple way to represent the potential outcomes and associated consequences based on each player’s choices. (Payoff Matrix | Definition, Theory & Uses - Lesson, n.d.) By giving numerical values to each result, game theorists can strategize the benefits and costs of various options, or identify the Nash equilibrium.


Nash equilibrium is a state in which no player can gain anything by changing their own strategy. In almost every game, the Nash equilibrium is attained gradually. (Viswanathan, 2014) However, once it is established, it cannot be changed — which does not make any sense. Hence, it is also referred to as a “no regrets” outcome regarding the consequences. It is a mathematical insight that demonstrates the underlying tension and contradiction between individual rationality and group benefit.


Figure 3. Possible strategy leading to Nash equilibrium

To recapitulate, game theory is the study of how competing strategies and parties’ actions affect the outcome of a scenario. It illustrates the complicated thought process of decision-making. Thus, mathematics is a vital tool to navigate the complexity of these situations. Understanding the fundamental mathematical basis of this allows us to gain many new insights into cooperation and betrayal, which may serve as a guide for us to make wiser decisions. 

References:

  1. Brams, S. J., & Davis, M. D. (n.d.). Game theory | Definition, Facts, & Examples. Britannica. https://www.britannica.com/science/game-theory

  2. Jain, S. (2024, April 23). Real-Life Applications of Game Theory. GeeksforGeeks. https://www.geeksforgeeks.org/real-life-applications-of-game-theory/

  3. Kelly, R. (n.d.). Game Theory: A Comprehensive Guide - Economics. Investopedia. https://www.investopedia.com/terms/g/gametheory.asp

  4. Payoff Matrix | Definition, Theory & Uses - Lesson. (n.d.). Study.com. https://study.com/learn/lesson/payoff-matrix-economics-theory-calculation-template.html

  5. The Prisoner's Dilemma: Using Game Theory to Achieve the Optimal Solution. (2023, December 10). Owlcation. https://owlcation.com/stem/The-Prisoners-Dilemma-Using-Game-Theory-to-Achieve-the-Optimal-Solution

  6. Viswanathan, B. (2014, July 16). Nash equilibrium: How did the mathematical concept impact game theory and the world? https://slate.com/human-interest/2014/07/nash-equilibrium-how-did-the-mathematical-concept-impact-game-theory-and-the-world.html

13 Comments


elsiebre.we.r1.6.921
Jul 07

nhà cái Luck8 mình ghé thử đúng kiểu lướt cho biết vì thấy mọi người nói nhiều, chứ cũng chưa có thời gian ngồi tìm hiểu sâu. Cảm giác đầu tiên là giao diện làm khá hiện đại, nhìn sáng sủa và dễ theo dõi, nhất là khi mở trên điện thoại vẫn không bị rối. Mình để ý họ có nhắc tới định hướng “An Toàn – Công Bằng – Minh Bạch”, đọc qua thì thấy cách viết cũng rõ ràng, không vòng vo. Trang tải ổn, kéo xuống là thấy các phần nội dung tách thành từng khối nên mắt đỡ phải dò. Nói chung lướt nhanh mà vẫn nắm được thông tin chính, vì các tiêu đề…

Like

kandadaa.mri.ttg+abc123
Jul 03

new88 đăng nhập hôm trước mình cũng tò mò ghé vô thử, kiểu nghe người ta nhắc nên vào xem giao diện ra sao thôi. Mình không ngồi đọc kỹ hay bấm lung tung nhiều, chủ yếu lướt một vòng xem có dễ nhìn không. Cảm giác đầu tiên là trang làm theo dạng khối nên nhìn khá thoáng, kéo xuống không bị rối mắt. Cái mình thấy tiện là menu đặt chỗ dễ thấy, chuyển qua lại giữa mấy mục nhanh, không phải mò lâu. Mấy bảng thông tin trình bày theo cột nhìn gọn gàng, chữ vừa phải nên liếc cái là hiểu ý chính. Nói chung vào vài phút là quen tay, nhất là cách họ gom…

Like

jennysilva3.2.3.12
Jul 03

ball88.site mình mới lướt thử vì thấy mấy đứa bạn nhắc, kiểu vào xem cho biết thôi. Cảm giác đầu tiên là trang này làm theo kiểu “một hệ sinh thái” nên mọi thứ nằm chung một mạch, không phải bấm qua lại nhiều nơi mới hiểu. Mình cũng để ý họ có phần tổng quan điểm khác biệt đặt khá nổi, đọc lướt vài đoạn là nắm được họ hướng tới trải nghiệm nhanh và dễ dùng cho người Việt. Giao diện nhìn gọn, màu sắc vừa phải nên kéo xuống không bị mỏi mắt hay rối. Nói chung không cần ngồi soi lâu vẫn hiểu trang đang muốn nói gì nhờ các khối nội dung và menu điều…

Like

luciand.urha.m.584
Jun 25

https://hitclubvn.vc/ mình lướt thử vì thấy bạn bè nhắc, vào cái là thấy bố cục khá thoáng, nhìn không bị rối mắt. Trang này đặt phần nhắc kiểm tra đúng link ngay phía trên nên đọc phát hiểu họ muốn người mới cẩn thận chỗ nào trước khi đăng nhập. Mình cũng thích kiểu họ nói thẳng là nên để ý tên miền với biểu tượng khóa HTTPS, nghe đơn giản mà hữu ích, nhất là dạo này nhiều link lạ quá. Mình không đăng ký hay làm gì sâu, chỉ bấm qua vài mục xem cách sắp xếp thông tin thôi, chuyển trang mượt, chữ dễ đọc. Trên đầu trang còn có chỗ hiển thị thời điểm kiểm tra…

Like

hoachtungbuang.l.y.nh
Jun 23

x8smile.net hôm trước mình lướt thử vì thấy vài người nhắc, chủ yếu tò mò xem giao diện họ làm kiểu gì thôi. Vào trang thấy họ viết giới thiệu khá dài, nhưng trình bày theo từng khối nên đọc lướt cũng không bị ngợp. Có đoạn mình để ý là họ nhắc tới hệ sinh thái kiểu nhiều mảng giải trí trong cùng một chỗ, nhìn qua cách chia mục cũng khá rõ ràng nên không phải mò lâu. Thêm nữa, phần thông tin về tỷ lệ RTP 97.2% được đặt khá nổi, kiểu như một ô đoạn nhấn mạnh nên dễ thấy ngay khi kéo xuống. Nói chung mình không test sâu gì, chỉ thấy cách họ đặt…

Like
bottom of page