La PizarraMatemática.

Máster y doctorado

Diseño y análisis matemático de mercados

Diseñar un mercado es escoger reglas que cambian qué conviene hacer a cada participante. Veremos dos preguntas diferentes: cómo pujar por un objeto sin tener que adivinar al rival y cómo asignar parejas sin que dos participantes quieran abandonar juntos sus asignaciones.

1. Un mecanismo declara mensajes, asignación, pagos y preferencias

En una subasta cada participante comunica una puja; la regla decide quién gana y cuánto paga. Su valor privado v es cuánto valora el objeto, no necesariamente su puja. Suponemos utilidad cuasilineal: al ganar pagando p recibe v−p y al perder recibe cero.

Fijamos un único objeto, valores privados no negativos, pujas no negativas y una regla de desempate independiente y declarada. No introducimos presupuestos, valoraciones interdependientes o pagos extra. Eficiencia, ingresos, participación e incentivos son criterios distintos.

Separar valor, puja y precio

Tu valor es 12, anuncias una puja de 14 y pagas 8 al ganar.

  1. Valor

    El beneficio de tener el objeto se mide por 12.

  2. Mensaje

    14 es lo comunicado; no cambia tu valor real.

  3. Utilidad

    12−8=4, no 14−8.
Resultado

La utilidad usa el valor real y el pago.

Lo comprobamos

La regla todavía debe justificar qué precio se cobra.

Perder no es una pérdida de la puja

Una puja de 12 pierde frente a otra mayor, sin pagos a perdedores.

  1. Asignación

    No recibes el objeto.

  2. Pago

    No pagas la puja enviada.

  3. Utilidad

    Recibes cero según el modelo declarado.

Resultado

Un mensaje no es automáticamente un pago.

Lo comprobamos

Otros mecanismos pueden cobrar tarifas; aquí no existen.

2. En segundo precio tu puja decide si ganas, pero no el precio rival

La mayor puja gana y paga la mayor puja de los demás. Fijadas las pujas ajenas, llamamos b a ese máximo rival. Ganar da v−b y perder da cero. Solo hay que comparar esas dos utilidades.

La puja veraz consigue el mejor resultado para cada máximo rival
Valor real v=12Puja veraz: 12Rival máximo: 8Ganas y pagas 8Utilidad 12−8=4Rival máximo: 15Pierdes; pago 0Utilidad 0Rival máximo: 12Empate según la reglaUtilidad 0 al ganar o perder
Tres casos de una subasta sellada de segundo precio, con un único objeto, valor privado doce, utilidad al ganar igual valor menos pago y utilidad al perder cero. Si el rival máximo puja ocho, la puja veraz doce gana pagando ocho y genera utilidad cuatro. Si el máximo rival es quince, pierde y obtiene cero, mejor que ganar por un precio superior al valor. Si el máximo rival es doce, el desempate declarado decide la asignación, pero ambas opciones dan utilidad cero. Se mantienen fijas las pujas rivales en cada comparación. Ninguna cifra es una recomendación sobre una plataforma de subastas real.

Si b<v conviene ganar; si b>v conviene perder; si b=v hay indiferencia de utilidad. En un empate de pujas se aplica la regla fijada. Al pujar v, un empate ocurre justo en b=v y cualquiera de sus resultados da utilidad cero.

Ganar con margen positivo

Valor 12 y máximo rival 8; pujas 12.

  1. Comparar

    12>8, ganas.
  2. Precio

    Pagas 8, no tu propia puja 12.

  3. Utilidad

    12−8=4.
Resultado

Pujar tu valor consigue la victoria beneficiosa.

Lo comprobamos

La cifra del pago viene de los otros participantes.

No comprar por encima de tu valor

Valor 12 y máximo rival 15; pujas 12.

  1. Comparar

    12<15, pierdes.
  2. Utilidad

    Cero.

  3. Alternativa

    Si subieras a 16 y ganaras, pagarías 15 y recibirías −3.

Resultado

Perder es mejor que obtener una utilidad negativa.

Lo comprobamos

El objetivo matemático es la utilidad, no ganar siempre.

3. La veracidad se prueba para cualquier rival, no con un solo ejemplo

Pujar v es débilmente dominante: para cualquier perfil rival fijo y cualquier puja alternativa, la utilidad veraz no es menor. La demostración usa los casos b<v, b>v y b=v; no hace falta una distribución de rivales.

Subpujar solo puede perder victorias que daban beneficio. Sobrepujar solo puede añadir victorias a precio mayor que el valor. Algunas desviaciones empatan frente a ciertos rivales: por eso no decimos que decir la verdad mejore estrictamente en cada situación.

El coste posible de subpujar

v=12, b=8; anuncias 6.

  1. Desviación

    Con 6 pierdes y recibes cero.

  2. Veraz

    Con 12 ganas y recibes 4.

  3. Comparación

    La subpuja pierde un beneficio disponible.

Resultado

Subpujar puede perjudicar, no asegurar una compra más barata en segundo precio.

Lo comprobamos

Frente a b fijo el precio al ganar sigue siendo b.

El coste posible de sobrepujar y un empate

v=12; comparamos rivales b=13 y b=5.

  1. Rival 13

    Pujar 14 hace ganar pagando 13: utilidad −1; pujar 12 da cero.

  2. Rival 5

    Pujas 12 y 14 ganan pagando 5: ambas dan utilidad 7.

  3. Conclusión

    La desviación puede empeorar o empatar; nunca mejora sobre la puja veraz.

Resultado

El argumento completo de casos establece dominancia débil.

Lo comprobamos

En b=v, ganar o perder con pago v produce utilidad cero.

4. Asignación eficiente e ingresos son cantidades diferentes

Con pujas veraces, gana alguien de mayor valor. Eso maximiza el valor del único objeto asignado bajo estas preferencias. El pago es una transferencia entre ganador y vendedor; no aumenta por sí solo el valor que genera la asignación.

La participación veraz da utilidad no negativa porque al ganar el precio rival no supera el valor. Reservas, costes, varios objetos o presupuestos cambian el modelo y exigen nuevas pruebas. No se traslada esta propiedad a toda regla con nombre parecido.

Contar bienestar sin sumar dos veces el precio

Valores 12,8,5 y pujas veraces.

  1. Asignación

    Gana el valor 12 y paga 8.

  2. Utilidades

    Ganador 4; otros compradores 0; vendedor recibe 8, con valor propio del objeto supuesto cero.

  3. Total

    4+8=12: el valor generado, no 20.
Resultado

Los ingresos 8 no son iguales al bienestar 12.

Lo comprobamos

Si el vendedor tuviera un valor de reserva propio habría que incluirlo.

Cambiar a primer precio cambia la prueba

Un único rival puja 8; valor propio 12.

  1. Primer precio

    Con puja 12 ganarías pagando 12 y tendrías utilidad cero.

  2. Desviación

    Con puja 9 ganarías pagando 9 y tendrías utilidad 3.

  3. Contraste de reglas

    La prueba de veracidad de segundo precio no se aplica a esta regla.

Resultado

No basta mantener el ganador: la regla de pago altera incentivos.

Lo comprobamos

Este caso fijo refuta dominancia veraz en primer precio, sin resolver todo su equilibrio.

5. Emparejar no necesita dinero, pero sí preferencias por ambos lados

Ahora consideramos dos grupos de igual tamaño, con preferencias estrictas y completas por el otro grupo, y asignaciones uno a uno. Una pareja no asignada bloquea si ambos prefieren estar juntos antes que con sus parejas actuales.

Una asignación estable no tiene ninguna pareja bloqueante. No exige que todos reciban su primera opción ni maximiza una suma de puntuaciones inventada. Empates, parejas inaceptables o cuotas necesitan variantes del marco.

Un bloqueo requiere dos preferencias, no solo una

A está con 2; B con 1. A prefiere 1 a 2, pero 1 prefiere B a A.

  1. Deseo de A

    A querría cambiar a 1.

  2. Respuesta de 1

    1 no quiere dejar B por A.

  3. Bloqueo

    La pareja A–1 no bloquea.

Resultado

La insatisfacción de un participante no basta.

Lo comprobamos

Para certificar estabilidad hay que revisar también las demás parejas.

Detectar un bloqueo real

Con la misma asignación, ahora 1 prefiere A a B.

  1. A

    Prefiere 1 a su pareja 2.

  2. 1

    Prefiere A a su pareja B.

  3. Ambos

    A y 1 mejorarían formando pareja.

Resultado

A–1 bloquea y la asignación es inestable.

Lo comprobamos

La conclusión cambió porque cambió una preferencia concreta.

6. Aceptación diferida permite mejorar una retención provisional

Cada proponente libre propone a su primera opción no rechazada. Cada receptor conserva provisionalmente la propuesta que más prefiere entre la retenida y las nuevas, y rechaza el resto. Los rechazos son definitivos; las retenciones pueden ser reemplazadas por propuestas mejores.

El historial de rechazos explica la estabilidad de las parejas finales
Las retenciones pueden cambiar1 conserva B; 2 cambia C por A.ABC123Final: A–2, B–1, C–3C fue rechazado por 2 y por 1.Cada rechazo elimina una opción.No hay pareja que ambos prefieran.
Asignación final entre proponentes A B C y receptores uno dos tres mediante aceptación diferida. Las líneas verdes unen A con dos, B con uno y C con tres. Primero A y B propusieron a uno, que retuvo B, mientras C fue retenido por dos. Después A propuso a dos, que lo prefirió y rechazó C; C intentó uno sin éxito y acabó en tres. Las preferencias completas están declaradas en el texto. A prefiere uno, pero uno prefiere B; C prefiere dos y uno, pero ellos prefieren A y B. B ya tiene su primera opción. Por eso ninguna pareja no asignada bloquea. Una intersección geométrica de líneas no representa un conflicto de asignación.
Usaremos A:1>2>3, B:1>3>2 y C:2>1>3.
Los receptores prefieren 1:B>A>C, 2:A>C>B y 3:C>B>A.

Las listas están completas y no hay empates. Seguimos las rondas hasta que nadie quede libre.

Primeras propuestas

Partimos de las seis listas declaradas.

  1. Ronda uno

    A y B proponen a 1; C propone a 2.

  2. Retenciones

    1 conserva B y rechaza A; 2 conserva C.

  3. Siguiente

    A, libre, propone a 2; 2 prefiere A y rechaza a C.

Resultado

Una aceptación de C por 2 no era definitiva.

Lo comprobamos

Ningún receptor empeora su propuesta retenida.

Terminar el mismo procedimiento

Ahora C está libre.

  1. Proponer a 1

    Es su siguiente opción tras 2; 1 conserva B y rechaza C.

  2. Proponer a 3

    3 está libre y conserva C.

  3. Resultado

    A–2, B–1 y C–3; todos asignados tras seis propuestas.

Resultado

El historial de propuestas explica quién queda con quién.

Lo comprobamos

Cada proponente avanza en su lista; no vuelve a un receptor que lo rechazó.

7. Terminación y estabilidad se demuestran con invariantes

Con n personas a cada lado, cada proponente puede proponer a cada receptor una sola vez: hay como máximo n² propuestas. Si aún queda alguien libre, queda también un receptor libre; con listas completas el proceso no puede terminar dejando a ese proponente sin todas las opciones.

Si un proponente prefiere un receptor a su pareja final, tuvo que proponerle antes y ser rechazado. El receptor retenía entonces a alguien preferido y solo mejoró después. Por eso no quiere abandonar su pareja final por ese proponente: no puede existir la pareja bloqueante supuesta.

Revisar las parejas del resultado de tres por tres

Resultado A–2, B–1, C–3.

  1. A

    Solo prefiere 1 a 2, pero 1 prefiere B.

  2. B

    Está con su primera opción 1, así que no quiere otra pareja.

  3. C

    Prefiere 2 y 1 a 3; 2 prefiere A y 1 prefiere B.

Resultado

Ninguna pareja no asignada bloquea: es estable.

Lo comprobamos

Se revisan las preferencias de los dos miembros potenciales.

Cambiar el lado que propone puede cambiar el resultado

Dos por dos: A:1>2, B:2>1, 1:B>A y 2:A>B.

  1. Proponen A,B

    A–1 y B–2; los proponentes obtienen primeras opciones.

  2. Proponen 1,2

    1–B y 2–A; ahora esos receptores originales obtienen primeras opciones.

  3. Verificar

    Ambos resultados son estables, pero distintos.

Resultado

La orientación del diseño importa.

Lo comprobamos

Con preferencias estrictas completas, la aceptación diferida es óptima para el lado proponente entre las asignaciones estables.

8. Una propiedad no certifica todas las demás

Veracidad de pujas, estabilidad, eficiencia e ingresos responden preguntas distintas. Para el procedimiento general se necesita una prueba; en un caso pequeño se puede además ejecutar y verificar todas las parejas o todos los casos.

Una garantía se comunica junto a sus hipótesis. Listas incompletas o restricciones de pagos no se introducen después como si la prueba siguiera intacta. Se distingue mensaje enviado, utilidad conseguida y propiedad del resultado.

Listas incompletas cambian la conclusión sobre asignar a todos

A y B solo aceptan a 1; nadie acepta a 2.

  1. Disponibilidad

    Solo una pareja con 1 puede formarse a la vez.

  2. Límite

    No hay asignación completa aceptable para A y B.

  3. Hipótesis

    Falla el supuesto de preferencias completas con todas las parejas admisibles.

Resultado

Puede quedar alguien sin asignar sin contradicción con el teorema del marco anterior.

Lo comprobamos

Antes de analizar estabilidad se fija cómo se compara estar sin pareja.

Verificar el tipo de afirmación

Una simulación de subasta devuelve utilidad 4 y una asignación estable sale en seis propuestas.

  1. Caso

    Se han comprobado dos resultados concretos.

  2. Regla

    La dominancia requiere comparar toda puja rival; la estabilidad general requiere el argumento de rechazos.

  3. Alcance

    Los ejemplos ayudan a entender esas pruebas, pero no las sustituyen.

Resultado

La matemática conecta ejemplos con garantías de alcance declarado.

Lo comprobamos

No se concluye que todo participante tenga incentivo a decir la verdad en cualquier mecanismo estable.

Ahora lo resolvemos de principio a fin.

EJEMPLO RESUELTO 1

Segundo precio

Tu valor es 10 y la mayor puja rival es 7. Si pujas tu valor, calcula utilidad.

  1. Datos

    Valor real 10 y máximo rival 7.

  2. Puja

    Enviamos 10, el valor real.

  3. Asignación

    10>7: ganamos.
  4. Precio

    En segundo precio se paga 7.

  5. Utilidad

    10−7=3.
  6. Comprobar

    La puja propia 10 no es el pago bajo esta regla.

Resultado

La utilidad es 3.

Lo comprobamos

Pagar 10 sería una regla de primer precio, no esta subasta.

EJEMPLO RESUELTO 2

Aceptación diferida

A y B prefieren 1 antes que 2. El receptor 1 prefiere B a A; 2 prefiere A a B. Ejecuta propuestas de A,B.

  1. Listas

    A y B prefieren 1 a 2; 1 prefiere B a A, y 2 prefiere A a B.

  2. Primera ronda

    Ambos proponen a 1.

  3. Retener

    1 conserva B y rechaza A.

  4. Continuar

    A propone a 2, que lo acepta.

  5. Asignación

    B–1 y A–2.

  6. Estabilidad

    A–1 no bloquea porque 1 prefiere B; B–2 no bloquea porque B prefiere 1.

Resultado

Emparejamiento B–1 y A–2.

Lo comprobamos

A preferiría 1, pero 1 prefiere su asignación B: no bloquean.

Los símbolos que hemos usado

Mecanismo
Regla que convierte información o mensajes en asignaciones y pagos.
Valor privado
Valor que un participante atribuye al bien en el modelo.
Utilidad cuasilineal
Valor de la asignación menos pago monetario.
Estrategia débilmente dominante
No es peor que las alternativas frente a cualquier acción ajena.
Pareja bloqueante
Dos participantes que prefieren emparejarse mutuamente a sus asignaciones actuales.
Estabilidad
Ausencia de parejas bloqueantes, con el marco de preferencias indicado.
Aceptación diferida
Procedimiento de propuestas y retenciones provisionales que mejora la elección de los receptores.

Ahora te toca a ti.

Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.

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