Kakutani's Fixed Point theorem is a fundamental theorem in topology with numerous applications in game theory and economics. Computational formulations of Kakutani exist only in special cases and are too restrictive to be useful in reductions. In this paper, we provide a general computational formulation of Kakutani's Fixed Point Theorem and we prove that it is PPAD-complete. As an application of our theorem we are able to characterize the computational complexity of the following fundamental problems: (1) Concave Games. Introduced by the celebrated works of Debreu and Rosen in the 1950s and 60s, concave $n$-person games have found many important applications in Economics and Game Theory. We characterize the computational complexity of finding an equilibrium in such games. We show that a general formulation of this problem belongs to PPAD, and that finding an equilibrium is PPAD-hard even for a rather restricted games of this kind: strongly-concave utilities that can be expressed as multivariate polynomials of a constant degree with axis aligned box constraints. (2) Walrasian Equilibrium. Using Kakutani's fixed point Arrow and Debreu we resolve an open problem related to Walras's theorem on the existence of price equilibria in general economies. There are many results about the PPAD-hardness of Walrasian equilibria, but the inclusion in PPAD is only known for piecewise linear utilities. We show that the problem with general convex utilities is in PPAD. Along the way we provide a Lipschitz continuous version of Berge's maximum theorem that may be of independent interest.


翻译:Kakutani 的固定点理论是具有众多游戏理论和经济学应用的地形学的基本理论。 Kakutani 的计算配方只在特殊情况下存在,而且过于限制性,无法减少。 在本文中,我们提供了Kakutani 的固定点理论的一般计算配方,我们证明它已经完成了。作为我们理论的运用,我们可以描述以下基本问题的计算复杂性:(1) Concave运动会。在1950年代和60年代Debreu 和 Rosen的著名作品中引入的。Cakutani 的计算配方配方只在特殊情况下存在,在经济学和游戏理论中发现许多重要的应用。我们描述在这种游戏中找到平衡的计算配方的复杂性。我们显示,这一问题的总配方是PPADAD, 找到一种平衡,甚至对于这种相当有限的游戏来说, 强调的公用设施可以表现为多变的多调的多调的混合调点,但是在50年代和60年代, 康纳美的游戏游戏在经济学和游戏理论理论理论中找到了许多重要的应用。 (2) 标准中, 标准基价调的硬调的硬调的硬调,我们展示了固定的硬基平基平的基平的基平平的基平的基平的基质平平的基平基平基平的基平平的基平的基平的基底平基底。

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CC在计算复杂性方面表现突出。它的学科处于数学与计算机理论科学的交叉点,具有清晰的数学轮廓和严格的数学格式。官网链接:https://link.springer.com/journal/37
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