説明の例として考えた問題;だが自分でわかんない、というナサケなくバカバカしいハナシです。誰か教えてください。
富の再配分 -- てほどのことでもないけど、お金持ちが貧乏人に金をドンドン渡していけば、いつか格差がなくなる(だろう)という現象のモデルを考えます。
N人の人がいて、1, 2, ..., Nで番号付けしておいて、各人が持っているお金をf(i)円(i = 1, 2, ..., N、f(i)≧0)とします。N人の人々に知り合い関係があって、絵に描けばグラフになります(N個のノードが“直接の知り合い”の辺で結ばれる)。
さて、次の動作を考えます。各人は(直接の)知り合いを見渡して、自分より貧乏な人達(がいれば)に、自分のお金の1/3を公平に分配します(2/3は残るのだからいいとしましょう)。まわりに1人でも貧乏人がいれば、必ず現所持金の1/3は出ていきますが、他のお金持ちからもらえる分もあり得ます。
上の動作をドンドン繰り返せば、みんなの所持金が平均化されそうです。ただし、間接的にでさえ知り合いではない人のあいだ(グラフでたどれないノード間)では、お金の流れがないので、知り合い集団(グラフの連結成分)の範囲内で富の平均化が起きるでしょう。最終的には(無限時間後には)、各知り合い集団ごとに、所持金が一定値になる -- と直感的に予想できます。という予想は間違ってました(コメント欄と追記参照)。
所持金がみんな一定な状態は、再配分操作の不動点なので、(縮小写像定理かなんかにより)時間がたてば不動点(停留点)に引きずり込まれるだろう、という議論ができそうですが、もっと露骨(explicit)な計算や面白い工夫で示せないでしょうか?
[追記]bonotakeさんが実験してくれました。最終的に一定値に安定するのではなくて、振動つうかリミットサイクルに巻き込まれるようです。リミットサイクルも、ある主の安定状態ともいえなくないですけどね。(まさか、カオスは出ないよね?)
でも、最初の意図と違うので、問題を変えます。
- 再配分の方法を変えて、リミットサイクルを小さくする(適当なメトリックで計っての小さな領域に押し込める)、あるいはホントに不動点に収束させるには?
[/追記]