Präferenzrelation

Beispielsweise ist ${\displaystyle R}$ eine Präferenzrelation (die so genannte Präferenz-Indifferenz-Relation, auch: schwache Präferenzrelation), die anzeigt, dass ihre erste Komponente als strikt besser als oder gleich gut wie die zweite empfunden wird. Präferiert eine Person ${\displaystyle i}$ beispielsweise eine Alternative ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}}$ (schwach) gegenüber ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}}$, dann ist das Tupel ${\displaystyle (\mathbf {x} _{a},\mathbf {x} _{b})}$ in der Menge ${\displaystyle R_{i}}$ enthalten (der Index ${\displaystyle i}$ soll andeuten, dass es sich um die Präferenzen von Person ${\displaystyle i}$ handelt).

Andere Präferenzrelationen sind die strikte Präferenzrelation ${\displaystyle P}$ („strikt besser als“) sowie die Indifferenzrelation ${\displaystyle I}$ („gleich gut wie“); auf eine gesonderte Definition der umgekehrten Konstellationen („schlechter als oder gleich gut wie“ bzw. „strikt schlechter als“) wird üblicherweise verzichtet, da man die zugrunde liegenden Präferenzstrukturen durch Vertauschung der Komponenten auch in der hier definierten Weise formulieren kann.

Man bezeichnet eine Präferenzrelation als Präferenzordnung, wenn sie gewisse Minimalanforderungen erfüllt (siehe Abschnitt #Präferenzordnung). Ist dies der Fall, wird auch von der Rationalität der Präferenz-Indifferenz-Relation gesprochen. Die Präferenzordnung ist ein wichtiges Rationalitätskonzept innerhalb der Wirtschaftswissenschaften. Ein anderes Axiomsystem für einen rationalen Entscheider stammt von John von Neumann und Oskar Morgenstern.[1]

Die erste axiomatische Fundierung der Präferenzrelation wurde 1926 von Ragnar Frisch vorgelegt.[2][3] Nach der Pionierarbeit durch Frisch in den 1920ern lag das Hauptaugenmerk darauf, wie man eine Präferenzstruktur auf eine reellwertige Funktion abbilden könne. Dies wurde durch das Konzept der Nutzenfunktion erreicht, eine mathematische Modellierung von Präferenzen. Gérard Debreu leistete 1954 einen wichtigen Beitrag zum Zusammenhang von Präferenzrelation und Nutzenfunktion: sein Repräsentationstheorem (auch Satz von Debreu genannt).[4]

Man geht im ${\displaystyle n}$-Güter-Fall von einer Menge

${\displaystyle X\subseteq [0,1)^{n}\subset \mathbb {R} ^{n}}$

aus, in der sämtliche existierende Güterbündel („Alternativen“) ${\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},\ldots ,x_{n})}$ enthalten sind. Ein Güterbündel ${\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},\ldots ,x_{n})\in \mathbb {R} ^{n}}$ enthält das Gut ${\displaystyle i}$ mit der Menge ${\displaystyle x_{i}\geq 0}$ für ${\displaystyle i=1,\ldots ,n}$. Die Elemente von ${\displaystyle X}$ sind Güterbündel und damit ${\displaystyle n}$-Tupel ${\displaystyle \mathbf {x} =(x_{1},\dotsc ,x_{n})}$, sodass beispielsweise ${\displaystyle x_{3}}$ die Menge von Gut 3 im Güterbündel ${\displaystyle \mathbf {x} }$ anzeigt. Für Tupel gilt, anders als für Mengen, dass die Reihenfolge der Objekte eine Rolle spielt.

Präferenzrelationen sind binäre Relationen auf ${\displaystyle X}$, das heißt, sie sind Untermengen von ${\displaystyle X\times X=\{(\mathbf {x} _{1},\mathbf {x} _{1}),(\mathbf {x} _{1},\mathbf {x} _{2}),\dotsc ,(\mathbf {x} _{2},\mathbf {x} _{1}),(\mathbf {x} _{2},\mathbf {x} _{2}),\dotsc \}}$. Betrachtet sei im Folgenden zunächst nur die so genannte Präferenz-Indifferenz-Relation ${\displaystyle R}$ (${\displaystyle R\subseteq X\times X}$ wie beschrieben). Im so definierten ${\displaystyle R}$ sind alle geordneten Paare ${\displaystyle (\mathbf {x} _{a},\mathbf {x} _{b})}$ enthalten, für die gilt, dass ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}}$ schwach gegenüber ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}}$ bevorzugt wird. Man verwendet fortan die Schreibweise ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}R\mathbf {x} _{b}}$ für ${\displaystyle (\mathbf {x} _{a},\mathbf {x} _{b})\in R}$. Man kann ${\displaystyle R}$ ohne Umwege auch direkt als „ist besser als oder gleich gut wie“ lesen.

Durch ${\displaystyle R}$ werden zwei weitere Relationen – abermals Untermengen von ${\displaystyle X\times X}$ – induziert. Zum einen die Indifferenzrelation ${\displaystyle I}$, zum anderen die Präferenz-Relation ${\displaystyle P}$. Ihre Bedeutung ergibt sich aus der von ${\displaystyle R}$: Für zwei Alternativen ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}}$ und ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}}$ ist genau dann ${\displaystyle (\mathbf {x} _{a},\mathbf {x} _{b})\in I}$ bzw. ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}I\mathbf {x} _{b}}$, wenn ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}R\mathbf {x} _{b}}$ und zugleich ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}R\mathbf {x} _{a}}$. ${\displaystyle I}$ kann man dann als „ist gleich gut wie“ lesen. Analoges gilt für ${\displaystyle P}$: Für zwei Alternativen ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}}$ und ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}}$ ist genau dann ${\displaystyle (\mathbf {x} _{a},\mathbf {x} _{b})\in P}$ bzw. ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}P\mathbf {x} _{b}}$, wenn ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}R\mathbf {x} _{b}}$, aber nicht zugleich ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}R\mathbf {x} _{a}}$. ${\displaystyle P}$ liest man als „ist besser als“.

Anstelle der Buchstaben ${\displaystyle R}$, ${\displaystyle P}$ und ${\displaystyle I}$ für die Relationen sind auch Symbole gebräuchlich. Es ist dann ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}R\mathbf {x} _{b}\Leftrightarrow \mathbf {x} _{a}\succsim \mathbf {x} _{b}}$ sowie ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}P\mathbf {x} _{b}\Leftrightarrow \mathbf {x} _{a}\succ \mathbf {x} _{b}}$ und ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}I\mathbf {x} _{b}\Leftrightarrow \mathbf {x} _{a}\sim \mathbf {x} _{b}}$.

Will man ausdrücken, dass man sich auf die Präferenzstruktur einer konkreten Person ${\displaystyle i}$ bezieht, kann man die Relation entsprechend indexieren; so steht dann zum Beispiel ${\displaystyle x_{a}P_{i}x_{b}}$ dafür, dass Person ${\displaystyle i}$ die Alternative ${\displaystyle x_{a}}$ strikt gegenüber ${\displaystyle x_{b}}$ vorzieht.

Je nach ihrer individuellen Beschaffenheit kann man die Präferenz-Indifferenz-Relation ${\displaystyle R}$ beispielsweise auf folgende Eigenschaften hin untersuchen:[5]

• Vollständigkeit: ${\displaystyle \forall \mathbf {x} _{a},\mathbf {x} _{b}\in X:\mathbf {x} _{a}R\mathbf {x} _{b}}$ oder ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}R\mathbf {x} _{a}}$ (oder beides)

Dies stellt sicher, dass für jede Alternative auch tatsächlich ein Ranking existiert; die Vollständigkeitseigenschaft bedeutet allerdings nicht, dass auch tatsächlich eine strikte Präferenz vorliegen muss – vielmehr können zwei Alternativen ohne Widerspruch zu dieser Bedingung auch als gleichwertig empfunden werden.

• Transitivität: ${\displaystyle \forall \mathbf {x} _{a},\mathbf {x} _{b},\mathbf {x} _{c}\in X:\mathbf {x} _{a}R\mathbf {x} _{b}\wedge \mathbf {x} _{b}R\mathbf {x} _{c}\Rightarrow \mathbf {x} _{a}R\mathbf {x} _{c}}$
  

  Zirkelschluss (Verletzung der Transitivitätsannahme), der durch sich schneidende „Indifferenzkurven“ hervorgerufen wurde

Durch die Eigenschaft wird verhindert, dass es zu sogenannten zirkulären Präferenzen kommt. Dass die Präferenzstruktur ohne ihre Gültigkeit zirkulär wäre, wird durch folgendes Beispiel einsichtig: Man denke an eine Person, die Äpfel mindestens so gern hat wie Birnen und Birnen mindestens so gern wie Zitronen. Würde sie nun nicht, wie von der Transitivitätseigenschaft gefordert, auch Äpfel mindestens so gern haben wie Zitronen, dann müsste logisch notwendig das Gegenteil zutreffen: Sie hätte Zitronen lieber als Äpfel. Es wurde aber angenommen, dass sie Birnen mindestens so gern hat wie Zitronen usw. usf., sodass die Suche nach der präferierten Option ohne die Transitivitätsannahme ergebnislos bliebe.

• Reflexivität: ${\displaystyle \forall \mathbf {x} _{a}\in X:\mathbf {x} _{a}R\mathbf {x} _{a}}$

Gemeint ist, dass eine Alternative unabhängig von der Situation stets gleich bewertet wird (kurzum gilt also ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}I\mathbf {x} _{a}}$). Die Reflexivitätseigenschaft wird klassischerweise in einer Reihe mit den beiden vorstehenden Axiomen genannt, sie folgt aber eigentlich schon aus der Vollständigkeitseigenschaft.

• Stetigkeit: Für alle ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}\in X}$ gilt: Die Mengen ${\displaystyle \{\mathbf {x} _{a}\in X\mid \mathbf {x} _{a}R\mathbf {x} _{b}\}}$ (obere Konturmenge) und ${\displaystyle \{\mathbf {x} _{a}\in X\mid \mathbf {x} _{b}R\mathbf {x} _{a}\}}$ (untere Konturmenge) sind abgeschlossen bezüglich ${\displaystyle X.}$
• (Schwache) Monotonie:[6] ${\displaystyle \forall \mathbf {x} _{a},\mathbf {x} _{b}\in X:(\mathbf {x} _{a}\geq \mathbf {x} _{b})\Rightarrow \mathbf {x} _{a}R\mathbf {x} _{b}}$

Zum Verständnis muss man sich wieder ins Bewusstsein rufen, dass die Alternativen Güterbündel darstellen: Wenn ein Güterbündel ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}}$ von jedem Gut eine mindestens so große Anzahl enthält wie ein Güterbündel ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}}$, dann wird es auch mindestens so gut bewertet wie ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}.}$ Analog definiert ist die

• Strenge Monotonie: [6] ${\displaystyle \forall \mathbf {x} _{a},\mathbf {x} _{b}\in X:(\mathbf {x} _{a}\geq \mathbf {x} _{b})\wedge (\mathbf {x} _{a}\neq \mathbf {x} _{b})\Rightarrow \mathbf {x} _{a}P\mathbf {x} _{b}}$

Wenn ein Güterbündel ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}}$ von jedem Gut eine mindestens so große Anzahl enthält wie ein Güterbündel ${\displaystyle \mathbf {x} _{b},}$ von mindestens einem Gut aber sogar eine strikt größere Anzahl, dann wird es auch strikt gegenüber ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}}$ präferiert. Jede streng monotone Präferenzrelation ist damit auch (schwach) monoton.

• Nichtsättigung: Zu jedem ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}\in X}$ gibt es ein ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}\in X}$ mit der Eigenschaft ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}P\mathbf {x} _{a}.}$ Mit anderen Worten gibt es zu jeder Wahl eine bessere Alternative.
• Lokale Nichtsättigung: Zu jedem ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}\in X}$ und in jeder Umgebung um ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}}$ gibt es ein ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}}$ mit der Eigenschaft ${\displaystyle \mathbf {x} _{b}P\mathbf {x} _{a}.}$ Formal: ${\displaystyle \forall \mathbf {x} _{a}\in X\;\forall \epsilon >0\;\exists \mathbf {x} _{b}\in X:\left(\left\Vert \mathbf {x} _{a}-\mathbf {x} _{b}\right\Vert \leq \epsilon \right)\wedge \mathbf {x} _{b}P\mathbf {x} _{a}}$ Im Vergleich zur Nichtsättigung ist lokale Nichtsättigung eine strengere Annahme, weil in jeder noch so kleinen Umgebung der Ausgangsstelle eine bessere Alternative existieren muss. Andererseits ist lokale Nichtsättigung eine schwächere Annahme als strenge Monotonie, weil sie die Existenz von bads zulässt, also Gütern, die den Nutzen des Individuums mindern.
• Konvexität:[7] ${\displaystyle \forall \mathbf {x} ,\mathbf {y} \in X:\mathbf {x} I\mathbf {y} \Rightarrow \forall t\in (0,1):[t\mathbf {x} +(1-t)\mathbf {y} ]R\mathbf {x} .}$ Die Konvexkombination zweier als gleich gut bewerteter Güterbündel wird mindestens so gut oder besser bewertet wie eines der Güterbündel. In der graphischen Anschauung sind die zugehörigen Indifferenzkurven streng konvex oder zumindest linear. Die oberen Konturmengen ${\displaystyle \{\mathbf {x} _{b}\in X|\mathbf {x} _{b}R\mathbf {x} _{a}\}}$ sind für alle ${\displaystyle \mathbf {x} _{a}\in X}$ konvexe Mengen.
• Strikte Konvexität: ${\displaystyle \forall \mathbf {x} ,\mathbf {y} (\mathbf {x} \neq \mathbf {y} )\in X:\mathbf {x} I\mathbf {y} \Rightarrow \forall t\in (0,1):[t\mathbf {x} +(1-t)\mathbf {y} ]P\mathbf {x} .}$ Eine Konvexkombination zweier nicht identischer aber gleich gut bewerteter Bündel wird dem einen Bündel vorgezogen. In der graphischen Anschauung sind die zugehörigen Indifferenzkurven streng konvex.
• Homothetie: ${\displaystyle \forall \mathbf {x} ,\mathbf {y} \in X,t>0:\mathbf {x} I\mathbf {y} \Rightarrow (t\mathbf {x} )I(t\mathbf {y} ).}$ Geometrisch impliziert diese Eigenschaft, dass die Steigungen der Indifferenzkurven entlang eines Ursprungsstrahls konstant bleiben. Daher verlaufen die Einkommens-Konsum-Kurven linear: Bei wachsendem Einkommen werden alle Güter in unveränderten Proportionen nachgefragt.

• Arrow-Theorem
• Pareto-Optimum

• Ragnar Frisch: Sur un problème d’économie pure. In: Norsk Matematisk Forenings Skrifter. Oslo 1 (16), 1926, S. 1–40.
• Gerard Debreu: Representation of a preference ordering by a numerical function. Decision processes 3, 1954, S. 159–165.
• Fuad Aleskerov, Denis Bouyssou, Bernard Monjardet: Utility Maximization, Choice and Preference. 2. Auflage. Springer, Heidelberg u. a. 2007, ISBN 978-3-540-34182-6.
• Anton Barten, Volker Böhm: Consumer Theory. In: Kenneth J. Arrow, Michael D. Intrilligator (Hrsg.): Handbook of Mathematical Economics. Band 2, North Holland, Amsterdam 1982, ISBN 0-444-86127-0, S. 382–429.
• Friedrich Breyer: Mikroökonomik. Eine Einführung. 3. Auflage. Springer, Heidelberg u. a. 2007, ISBN 978-3-540-69230-0.
• Geoffrey A. Jehle, Philip J. Reny: Advanced Microeconomic Theory. 3. Auflage. Financial Times/Prentice Hall, Harlow 2011, ISBN 978-0-273-73191-7.
• Andreu Mas-Colell, Michael Whinston, Jerry Green: Microeconomic Theory. Oxford University Press, Oxford 1995, ISBN 0-19-507340-1.
• James C. Moore: Mathematical methods for economic theory. Band 1, Springer, Berlin u. a. 1995, ISBN 3-540-66235-9.
• James C. Moore: General equilibrium and welfare economics. An introduction. Springer, Berlin u. a. 2007, ISBN 978-3-540-31407-3 (auch online: doi:10.1007/978-3-540-32223-8).
• Hal Varian: Microeconomic Analysis. W. W. Norton, New York/ London 1992, ISBN 0-393-95735-7.

1. Axiome rationalen Entscheidens, Definition im Gabler Wirtschaftslexikon.
2. Wolfgang J. Fellner: Von der Güter- zur Aktivitätenökonomie: Zeitnutzung und endogene Präferenzen in einem Konsummodell. Springer-Verlag, 2014, S. 10.
3. Ragnar Frisch: Sur un problème d’économie pure. In: Norsk Matematisk Forenings Skrifter. Oslo 1 (16), 1926, S. 1–40.
4. Gerard Debreu: Representation of a preference ordering by a numerical function. Decision processes 3, 1954, S. 159–165.
5. Weitgehend nach Jehle/Reny 2011, S. 4–12.
6. Die Monotonitätsdefinitionen folgen Varian 1992 (S. 96), werden in der Literatur aber unterschiedlich definiert. Barten/Böhm 1982 (S. 390 f.) führen das Konzept schwacher Monotonie im hier dargestellten Sinne gar nicht erst ein, sondern definieren die Eigenschaft „Monotonie“ entsprechend der hiesigen Definition strenger Monotonie. Mas-Colell/Whinston/Green 1995 (S. 42) nutzen dieselbe Definition wie hier für die strenge Monotonitätseigenschaft und definieren für die (schwache) Monotonie, R sei (schwach) monoton auf ${\displaystyle X,}$ wenn ${\displaystyle (\mathbf {x} _{b}\in X)\wedge (\mathbf {x} _{a}>\mathbf {x} _{b})\Rightarrow \mathbf {x} _{b}P\mathbf {x} _{a}.}$
7. Vgl. Barten/Böhm 1982, S. 391 und Mas-Colell/Whinston/Green 1995, S. 44.
8. Vgl. Barten/Böhm 1982; Breyer 2007, S. 117; für den Begriff der „rationalen Präferenzordnung“ siehe Mas-Colell/Whinston/Green 1995, S. 6. Andere Autoren knüpfen gleich die ganze Bezeichnung der Relation als „Präferenz-Indifferenz-Relation“ (oder „schwache Präferenzrelation“) an die Erfüllung dieser Bedingung. Siehe so zum Beispiel Jehle/Reny 2011, S. 6.
9. Vgl. Mas-Colell/Whinston/Green 1995, S. 7.
10. G. Debreu: Theory of Value. Yale University Press 1959, S. 59.
11. G. Herden: On the Existence of Utility Functions. In: Mathematical Social Sciences. 17, 1989, S. 297–313.
12. Hierzu ausführlich Mas-Colell/Whinston/Green 1995, S. 46 f.
13. Vgl. Moore 1995, S. 21, 23 ff.
14. Vgl. Moore 2007, S. 6 f.
15. Vgl. Moore 2007, S. 7; Aleskerov/Bouyssou/Monjardet 2007, S. 24.
16. Ähnlich Moore 1995, S. 23.
17. Vgl. Moore 2007, S. 8 ff.