Еxperimental development of criteria for choice under uncertainty with estimates that, like Savage's rule, take into account the opportunity cost of action alternatives

Authors

  • A.S. Starokozheva LPP Logistics Sp. z o.o., LPP S.A., Triwork Sp. z o.o., Gdańsk city, Poland
  • P.V. Krivulia Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, Kyiv city

DOI:

https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-297-11-146-158

Keywords:

choice under uncertainty, decision-making theory, integral indicators, opportunity cost

Abstract

The article addresses the problem of improving decision-making rules under conditions of uncertainty within the framework of decision theory, with a particular focus on economic and managerial decision-making. The authors argue that the wide variety of classical decision rules—such as those proposed by Wald, Laplace, Hurwicz, Savage, and Bayes—demonstrates not only the absence of a universal decision-making model, but also the fundamental impossibility of applying a single rule to all types of decision problems. Each rule possesses specific advantages and limitations depending on the nature of available information, the type of uncertainty involved, and the characteristics of the decision-maker.

Special attention is paid to economic decisions, for which the concept of opportunity cost plays a crucial role. It is shown that the Savage decision rule uniquely incorporates opportunity losses by constructing and evaluating a regret matrix prior to aggregation. On this basis, the authors develop the idea of distinguishing a specific subclass of decision rules that compare alternatives before calculating an integral criterion. Such rules may be interpreted as measures of economic efficiency rather than mere effectiveness.

The theoretical foundation of the study is built upon an analogy with cooperative (non-strategic) game theory, where social welfare functions are divided into social utility functions and social choice functions. The authors propose transferring this classification logic to decision rules used in games against nature and strategic games. Accordingly, decision criteria are divided into those that aggregate outcomes based solely on the internal values of payoff vectors, and those that involve preliminary comparisons between alternatives. It is demonstrated that among classical decision rules, only the Savage rule clearly belongs to the latter category, which highlights the need to expand this subclass.

The article examines the Zubkova decision rule as an example of combining the procedures of the Savage and Laplace rules and illustrates its distinctive features using numerical payoff matrices. The analysis shows that although several rules may lead to identical recommendations regarding the best and worst alternatives, they often differ in ranking intermediate options, which becomes increasingly significant as the dimensionality of payoff matrices grows.

Furthermore, the authors propose a series of experimental decision rules based on transforming standard payoff matrices into binary matrices of effects. This transformation relies on a threshold coefficient calculated as the average value of all payoffs in the matrix. Based on this approach, rules involving binary evaluation, as well as reinforcement and weakening of payoff vectors with respect to the opponent’s interests, are introduced and tested. The results indicate that while such rules may reduce uncertainty in certain cases, they often lead to insufficient differentiation of alternatives and may even distort the decision-maker’s preferences in specific configurations.

The study concludes that the proposed experimental rules should not be considered final decision-making instruments. However, they represent an important exploratory step toward the development of a broader class of decision rules that explicitly account for opportunity costs. Future research should focus on simulation modeling, systematic comparison of decision outcomes across different rules, and the identification of conditions under which particular rules provide the most reliable and economically meaningful recommendations.

References

1. Бутко І. Теорія прийняття рішень / за заг. ред. М. П. Бутка [Бутко М. П., Бутко І. М., Мащенко В. П. та ін.] К. : «Центр учбової літератури», 2015. 360 с.

2. Бурко Я. В., Кривуля П. В., Павлюченко Т. І., Богучарська В. Р. Актуальність забезпечення безконфліктного оперативного контролінгу на засадах застосування альтернативної вартості функціональних стратегій комерційного підприємства. Наукові Вісті Далівського університету. 2025. № 29. DOI: https://doi.org/10.33216/2222-3428-2025-29-22

3. Гостєва І. С. Втрата зиску як наслідок дії сукупності чинників небезпеки та загроз економічній безпеці інтегрованих підприємств. Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. 2011. №3 (157). Ч. 2. С. 50–56.

4. Гостєва І. С. Оцінка стійкості контрагентських стосунків через розмір неявної втрати зиску від недоотримання кооперованої поведінки. Економіка. Менеджмент. Підприємництво. Зб. наук. праць Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля. 2006. Вип. 16. Ч. 2. С. 260-273.

5. Гостєва І. С. Шляхи систематизування видів втрати зиску та показників рівня втрати зиску у оцінці проектів. Управління проектами та розвиток виробництва. Зб. наук. праць. 2006. Вип. 3(19). С. 95-104.

6. Гостєва І. С., Кривуля П. В. Потенційна втрата зиску від недовикористання виробничого ресурсного потенціалу. Економіка. Менеджмент. Підприємництво. Зб. наук. праць Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля. 2007. Вип. 18. Ч. 2. С. 9-16.

7. Гостєва І. С. Прояви видів втрати зиску в інтегрованих підприємствах. Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. 2006. № 10(114). С. 53-59.

8. Гостєва І. С., Кривуля П.В. Cемантичний та прагматичний зв`язок термінів «коаліція інтересів» та «потенційна втрата зиску». Економіка. Менеджмент. Підприємництво. Зб. наук. праць Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля. 2008. Вип. 19. Ч. 2. С. 193-200.

9. Дорошко М. В. Перспективные направления дополнения существующего состава показателей оценки информационного обеспечения принятия управленческих решений. Економіка. Менеджмент. Підприємництво. Зб. наук. праць Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля. 2008. Вип. 19 (II). С. 254-260.

10. Кривуля П. В., Гостєва І. С. Зіставлення втрати зиску альтернативних проектів згідно різним правилам вибору. Управління проектами та розвиток виробництва. Зб. наук. праць. 2005. Вип. 4 (16). С. 114-125.

11. Кривуля П. В., Гостєва І. С. Показники потенційної втрати зиску у оцінці можливого недопродажу товарів. Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. 2006. № 4(98). Ч. 1. С. 130-143.

12. Кривуля П. В., Гостєва І. С. Різновиди показників потенційної втрати зиску у задачах прийняття кооперованих рішень. Економіка. Менеджмент. Підприємництво. Зб. наук. праць Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля. 2005. Вип. 14. Ч.2. С. 199-217.

13. Кривуля П. В. Упущенная выгода (Lucrum cessans): упускаемая и недопускаемая. Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В. Даля. 2006. № 3 (97). С. 232-234.

14. Саймон Г. А. Адміністративна поведінка: Дослідження процесів прийняття рішень в організаціях, що виконують адміністративні функції : пер. с англ. Київ: АртЕк, 2001. 392 с.

15. Старокожева А. C., Кривуля П. В. Чотири правіла вибору з бінарними оцінками, що враховують порівняльну привабливість окремих ефектів. Південноукраїнські наукові студії : матеріали IV Всеукр. наук.-практ. конф. студентів та молодих вчених з міжнародною участю. Одеса: ПНПУ ім. К. Д. Ушинського, 2022. С. 28-31.

16. Старокожева А. C., Зубкова Л. І., Кривуля П. В. Врахування порівняльної привабливості окремих ефектів: правило Лапласа на базі правила Севіджа та правіла Друге та Друге-біс з правил вибору за бінарними оцінками. Пріоритети розвитку фінансів, менеджменту та маркетингу: традиції, моделі, перспективи : Тези доповідей XІ Міжнародної науково-практичної конференції 28 травня 2024 р. – Київ: вид-во СНУ ім. В. Даля, 2024. С. 171-175.

17. Kahneman D., Slovic P., Tversky A. Judgment under Uncertainty: Heuristics and Biases. Published by the Press syndicate of the university of Cambridge the Pitt building. 1982. 544 pages.

18. Moulin, Hervi. Axioms of Cooperative Decision Making. Cambridge Books, Cambridge University Press, 1989. 332 pages

19. Fernando, Jason; Drury, Amy; Rathburn, Pete. Opportunity Cost: Definition, Formula, and Examples. 2023. URL: https://www.investopedia.com/terms/o/opportunitycost.asp

Published

2026-01-20