
수학 정리 / 사회선택이론
수학 정리 / 사회선택이론애로의 불가능성 정리
Arrow's Impossibility Theorem
완벽한 순위투표제는 없다. 선택지가 세 개 이상이면 어떤 투표 규칙도 합리적으로 보이는 공정성 조건 중 적어도 하나는 포기해야 한다.
인기도
유용성
별칭
애로우의 정리 / 화살의 역설 / 일반 가능성 정리 / 불가능성 정리
분야
경제학, 정치학, 투표 이론, 후생경제학, 의사결정 이론
정의
- 애로의 불가능성 정리는 선택지가 최소 세 개 이상일 때, 어떤 순위투표 또는 사회선택 규칙도 여러 합리적인 공정성 조건을 동시에 만족시키면서 개인의 선호를 하나의 일관된 집단 순위로 항상 변환할 수는 없다고 말한다.
핵심 아이디어
- 애로의 조건 아래에서는 순위 선호를 위한 완전히 공정한 투표제는 불가능하다.
- 이 정리는 민주주의가 쓸모없다고 말하는 것이 아니다.
- 오히려 모든 집단 의사결정 규칙은 타협을 해야 한다는 뜻이다. 예를 들어 순환을 허용하거나, 일부 정보를 무시하거나, 독립성 조건을 어기거나, 가능한 선호를 제한하거나, 기술적 의미에서 독재처럼 작동할 수 있다.
작동 방식
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이 정리는 유권자들이 대안을 순위화한다고 가정한다.
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투표 규칙은 이러한 개인별 순위를 하나의 사회적 순위로 결합하려고 한다.
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애로는 어떤 규칙도 다음 조건들을 동시에 만족할 수 없음을 보였다.
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비제한적 정의역: 논리적으로 가능한 모든 유권자 선호 순서를 허용한다.
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파레토 효율성 / 만장일치: 모두가 B보다 A를 선호하면 사회도 B보다 A를 선호해야 한다.
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무관한 대안으로부터의 독립성: A와 B 사이의 사회적 선택은 유권자들이 A와 B를 어떻게 순위 매기는지에만 의존해야 하며, 관련 없는 선택지 C에 좌우되어서는 안 된다.
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비독재성: 어떤 한 명의 유권자도 집단 순위를 항상 결정해서는 안 된다.
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집단적 합리성 / 추이성: 최종 사회 순위는 논리적으로 일관되어야 한다.
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선택지가 세 개 이상이면 이 요구 사항들은 동시에 모두 충족될 수 없다.
활용 예시
- 한 팀이 세 가지 프로젝트 계획 A, B, C 중 하나를 골라야 한다고 하자.
- 일부 구성원은 A > B > C로 순위를 매긴다.
- 다른 일부는 B > C > A로 매긴다.
- 또 다른 일부는 C > A > B로 매긴다.
- 쌍대다수결은 순환을 만들 수 있다. A는 B를 이기고, B는 C를 이기고, C는 A를 이긴다.
- 이는 각 개인의 선호는 내부적으로 일관적이어도, 집단 전체는 모순된 선호를 가진 것처럼 보일 수 있음을 보여 준다.
대표 사례
- 사례: 세 개의 대안이 있는 콘도르세 투표 순환.
- 이 규칙에 부합하는 이유: 다수결이 어떻게 원형의 집단 선호를 만들어 낼 수 있는지 보여 주며, 이는 사회선택 규칙에 대한 더 넓은 불가능성 결과를 일반화한 애로의 정리를 잘 설명한다.
적용 사례 / 해당 상황
- 순위투표제 설계
- 선거제도 비교
- 어떤 투표 방식도 모든 상황에서 완벽하게 공정할 수 없는 이유 이해
- 위원회 의사결정, 공공정책 선택, 헌정 설계, 후생경제학 분석
- 투표 규칙이 바뀌면 결과도 달라질 수 있는 이유 설명
적용하면 안 되는 경우 / 흔한 오용
- 이것을 근거로 모든 투표가 무의미하다고 주장해서는 안 된다.
- 단순한 양자택일에는 적용해서는 안 된다. 이 정리는 최소 세 개의 선택지를 전제로 한다.
- 완전한 순위 선호를 사용하지 않는 투표제에 곧바로 적용해서는 안 되며, 먼저 가정이 성립하는지 신중하게 확인해야 한다.
- 경험적 심리 효과처럼 다루어서는 안 된다. 이것은 수학 정리다.
- 콘도르세 역설과 혼동해서는 안 된다. 콘도르세 역설은 순환적 다수 선호의 예시이고, 애로의 정리는 더 넓은 형식적 불가능성 결과다.
기원 / 유래
- 제안자: Kenneth J. Arrow
- 제안 시기: 논문 “A Difficulty in the Concept of Social Welfare” 가 나온 1950년; 저서 Social Choice and Individual Values 가 나온 1951년
- 기원 국가 / 맥락: 미국; 후생경제학과 사회선택이론
짧은 실천 포인트
- 완벽한 순위투표제는 없다. 선택지가 세 개 이상이면 어떤 투표 규칙도 합리적으로 보이는 공정성 조건 중 적어도 하나는 포기해야 한다.