Aprenda inglés con… los premios Nobel de economía

How to make a marriage stable

by Marianne Freiberger in +plus magazine

We’ve always got our finger on the pulse here at Plus! This year’s Sveriges Riksbank Prize in Economic Sciences in Memory of Alfred Nobel has been awarded for work closely related to something we covered in an article back in August. The Prize was announced this morning and the laureates are Alvin E. Roth of Harvard University and Harvard Business School and Lloyd S. Shapley of the University of California, Los Angeles.

Alvin Roth. Image: Newtown graffiti.

The work they have been honoured for concerns matching problems: how do you best allocate students to universities, doctors to hospitals, or kidneys to transplant patients? Lloyd Shaply started investigating such problems in the 1950s, and substantially developed an area called cooperative game theory in the process. In 1962 he published a short paper together with the mathematician David Gale on pairwise matchings. They phrased their problem in terms of marriages: suppose you have a group of men and a group of women and you want to marry them off in a way that keeps everyone as happy as possible. A central concept here is that the matching should be stable: there should be no two people who prefer each other to the partners they actually got.

Shaply and Gale described a straight-forward algorithm for doing the matching and showed that it always leads to a stable outcome (this is the algorithm we looked at in our article Mixing doubles). They also showed that the algorithm leads to very different outcomes for the two groups, depending on how it is applied. If the women do the proposing and the men decide who to accept and who to reject, then the algorithm is optimal for the women: no other stable matching is better (from the women’s point of view) than the one given by the algorithm. The same is true for the men if they do the proposing.

Shaply and Gale’s work was theoretical, but in the 1980s Alvin Roth made the connection to real world applications. He investigated the National Resident Matching Program (NRMP), which had been introduced in the US to allocate medical graduates to hospitals and seemed to work rather well. Roth showed that the algorithm used by the program was closely related to that of Shaply and Gale and he conjectured that the reason why it worked was because it produced stable matches. He went off to investigate similar medical matching problems in the UK and found that stability really was the secret to success: algorithms that produced stable matches worked, while others didn’t.

Lloyd Shapley. Image © MFO.

Ironically the NRMP ran into problems caused by real-life marriages: as the number of female medical students grew there were more student couples, many of whom wanted to stay in the same area when they applied for internships in hospitals. The NRMP algorithm did not cope well with this demand. It had also been criticised because it favoured the hospitals, who in this case did the “proposing”, over the students. In 1995 Roth, together with Elliott Peranson, was drafted in to improve the algorithm.

Roth also noticed that the original algorithm could be manipulated by those who receive the “proposals”, in this case the students, by lying about their true preferences. He worked out exactly how such manipulation would function and benefit the student and made sure that the revised algorithm couldn’t be tampered with in this way. Computer experiments have shown that, in practice, the algorithm is equally robust when it comes to manipulation by the hospitals. The new method was implemented in 1997 and has worked well ever since.

Shapley and Gale’s work has delivered new insights into a whole range of problems, from matching kidneys to patients to internet auctions. “Even though these two researchers worked independently of one another, the combination of Shapley’s basic theory and Roth’s empirical investigations, experiments and practical design has generated a flourishing field of research and improved the performance of many markets,” says the Nobel Prize press release. “This year’s prize is awarded for an outstanding example of economic engineering.”

You can find out more in the public information document on the Nobel Prize website and in the previous article here on Plus.

Nota: Quien quiera ver el artículo original sobre emparejamientos, puede visitar este enlace. ¿Donde está publicado?  En el American Mathematical Monthly. Dejamos para las mentes inquietas buscar en qué tercio del JCR está.

Matemáticas para escapar de la pobreza

Entrevista con el profesor M. S. Narasimhan, de Teresa Guerrero para El Mundo.

M. S. Narasimhan durante su visita a Madrid. | ICMAT

Aunque nadie lo diría vista su vitalidad y su excelente aspecto, el profesor Narasimhan (Tamil Nadu, India, 1932) ha cumplido ya 80 años. Su aniversario ha servido como excusa para rendir homenaje en Madrid a este admirado matemático, cuya contribución a la ciencia ha sido tan destacada como sus esfuerzos por promover la investigación de alto nivel entre jóvenes desfavorecidos. Comenzó su labor en India y fue extendiéndola por otros países asiáticos y europeos.

El encuentro con ELMUNDO.es tiene lugar poco después de las 8 de la mañana. Hace bueno así que, mientras apura un cigarro, decidimos quedarnos en el banco en el que se solía sentar Juan Ramón Jiménez, situado frente a la entrada de la Residencia de Estudiantes, el emblemático edificio en el que se aloja durante su estancia en Madrid. En cuanto acabe la entrevista, saldrá rápidamente hacia el Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT), donde el miércoles le rindieron un homenaje con motivo de la celebración de la Conferencia Indo-Española de Geometría y Análisis, una cita que ha traído a la capital a otros colegas suyos.

Mudumbai Seshachalu Narasimhan tuvo una infancia dura. Él era el mayor de cinco hermanos y su padre falleció cuando tenía 11 años. “Ya cuando iba al colegio estaba muy interesado en las matemáticas. Cuando lo pienso ahora, creo que una de las razones por las que me gustaban tanto era porque en matemáticas puedes pensar por ti mismo, a diferencia de otras asignaturas, en las que te enseñan cosas”, reflexiona. Aunque su familia era de origen humilde, siempre le apoyó: “Recuerdo que cuando era pequeño dibujaba diagramas por las paredes de casa, así que mi familia me compró una pizarra. Teníamos algunos problemas económicos, pero se las arreglaron para que pudiera estudiar y siempre me animaron”.

¿Por qué entonces las matemáticas se perciben a menudo como una disciplina aburrida? El profesor cree que la manera en la que se suelen enseñar no es la adecuada y considera que debería dedicarse más tiempo a esta materia. En lugar de eso, afirma, a menudo se obliga a repetir fórmulas. “Hay que enseñarlas cómo algo comprensible y mostrar que es algo que uno puede resolver por sí mismo”. Sin embargo, aclara que “las matemáticas no son fáciles, aunque no son tan difíciles como mucha gente cree”. Continuar leyendo “Matemáticas para escapar de la pobreza”

Cita de Perelman

“Si conocen mi trabajo, no necesitan mi CV. Si necesitan mi CV, no conocen mi trabajo”

Grigori Y. Perelman

Esta cita encabeza una muy interesante reflexión que José Orihuela Calatayud hace sobre los Estudiantes de Matemáticas en el diario La Verdad, con motivo del XIII Encuentro Nacional de Estudiantes de Matemáticas celebrado en Murcia.

La conjetura de Casas-Alvero

Una de las entradas que más nos gustan de Gaussianos es ésta sobre la conjetura de Casas-Alvero.

Inicialmente Gaussianos lo publicó como un problema propuesto por la página sin referir que era un problema abierto, para ver qué ideas aportaban sus lectores.

Sea \(f(x)\) un polinomio de grado \(n>0\) con coeficientes complejos que comparte un cero (una solución) con cada una de sus derivadas no triviales (es decir, tal que \(f(x)\) y \(f^{k)}(x)\) tienen una raíz común para \(k=1,\ldots ,n-1\)). Demostrar que entonces debe ser

\(f(x)=a\cdot (x-b)^n\)

para ciertos números complejos \(a\) y \(b\) o encontrar un polinomio distinto al anterior que cumpla las condiciones anteriores.

Evidentemente uno de ellos se dio cuenta, pues sus lectores son (¿somos?) bastante avispados.

Posteriormente publicó este post, antes refereido, en el que Eduardo Casas-Alvero cuenta la conjetura de Casas-Alvero:

La ahora llamada conjetura de Casas-Alvero surgió como pregunta hacia 1998-99. Yo (Eduardo) acababa de obtener unos resultados sobre curvas polares (que luego aparecieron en Journal of Algebra 240(1), 2001) y estaba intentando establecer a partir de ellos un criterio de irreducibilidad para series de potencias en dos variables con coeficientes complejos. En determinado momento necesité usar que un polinomio en una variable que comparte raíces con todas sus derivadas de grado positivo es potencia de uno lineal. Al principio me pareció un hecho que no debía de ser difícil, de modo que lo dejé de lado para dedicarme a lo que parecían ser partes más serias de la demostración del criterio. Con todos los cabos más o menos atados volví al problema en una variable para descubrir que no era nada fácil. Estuve un tiempo intentando diversos tipos de argumentos y todo lo que conseguí fueron varias retorcidas maneras de obtener las fórmulas de Cardano, pero ninguna demostración de lo que quería. Luego empecé a preguntar a los colegas: primero a los de mi universidad, más tarde en congresos y visitas a otras universidades, en mis conferencias… Todo lo que obtuve fueron entretenidas discusiones, pero ningún avance, hasta que Lalo González-Vega (U. de Cantabria) me escuchó la pregunta y junto con Gema M. Díaz-Tocaprobó que el resultado era cierto para polinomios de grado menor o igual que ocho (Maple conference 2006. Proceedings of the conference, Waterloo, Ontario, Canada, July 23-26, 2006, pages 81-98, Waterloo, 2006. Maplesoft, la primera publicación sobre el tema, que yo sepa).

En 2007, Hans-Christian Graf von Bothmer, Oliver Labs, Josef Schicho, y Christiaan van de Woestijne publicaron en Journal of Algebra la demostración del hecho para polinomios cuyo grado es potencia de primo o el doble de potencia de primo; puede verse en http://arxiv.org/abs/math/0605090 . Recientemente (2010) Jan Draisma (Eindhoven) y Johan P. de Jong, han obtenido una demostración más simple que extiende el resultado a polinomios de grado p^n,2p^n, 3p^n y 4p^n, para p primo; han escrito además artículos de divulgación y un curioso applet sobre el problema (que puede verse en esta web).

Por mi parte he vuelto al problema un par de veces en estos años sin resultados (encontré una demostración preciosa, con polígonos curvilíneos e inversiones del plano, pero totalmente falsa). El criterio de irreduciblidad para series sigue pendiente y no descarto volver a trabajar en él (y en la conjetura si no puedo evitarla) en cuanto tenga algo de tiempo.