애로의 불가능성 정리 일러스트
수학 정리 / 사회선택이론
수학 정리 / 사회선택이론

애로의 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 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.
  • 정리는 민주주의가 쓸모없다말하는 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 있다.

작동 방식

  • 정리는 유권자들이 대안을 순위화한다고 가정한다.

  • 투표 규칙은 이러한 개인별 순위를 하나의 사회적 순위로 결합하려고 한다.

  • 애로는 어떤 규칙도 다음 조건들을 동시에 만족할 없음을 보였다.

  • 비제한적 정의역: 논리적으로 가능한 모든 유권자 선호 순서를 허용한다.

  • 파레토 효율성 / 만장일치: 모두가 B보다 A를 선호하면 사회도 B보다 A를 선호해야 한다.

  • 무관한 대안으로부터의 독립성: A와 B 사이의 사회적 선택은 유권자들이 A와 B를 어떻게 순위 매기는지에만 의존해야 하며, 관련 없는 선택지 C에 좌우되어서는 된다.

  • 비독재성: 어떤 명의 유권자도 집단 순위를 항상 결정해서는 된다.

  • 집단적 합리성 / 추이성: 최종 사회 순위는 논리적으로 일관되어야 한다.

  • 선택지가 이상이면 요구 사항들은 동시에 모두 충족될 없다.

활용 예시

  • 팀이 가지 프로젝트 계획 A, B, C 하나를 골라야 한다고 하자.
  • 일부 구성원은 A > B > C로 순위를 매긴다.
  • 다른 일부는 B > C > A로 매긴다.
  • 다른 일부는 C > A > B로 매긴다.
  • 쌍대다수결은 순환을 만들 있다. A는 B를 이기고, B는 C를 이기고, C는 A를 이긴다.
  • 이는 개인의 선호는 내부적으로 일관적이어도, 집단 전체는 모순된 선호를 가진 것처럼 보일 있음을 보여 준다.

대표 사례

  • 사례: 개의 대안이 있는 콘도르세 투표 순환.
  • 규칙에 부합하는 이유: 다수결이 어떻게 원형의 집단 선호를 만들어 있는지 보여 주며, 이는 사회선택 규칙에 대한 넓은 불가능성 결과를 일반화한 애로의 정리를 설명한다.

적용 사례 / 해당 상황

  • 순위투표제 설계
  • 선거제도 비교
  • 어떤 투표 방식도 모든 상황에서 완벽하게 공정할 없는 이유 이해
  • 위원회 의사결정, 공공정책 선택, 헌정 설계, 후생경제학 분석
  • 투표 규칙이 바뀌면 결과도 달라질 있는 이유 설명

적용하면 안 되는 경우 / 흔한 오용

  • 이것을 근거로 모든 투표가 무의미하다고 주장해서는 된다.
  • 단순한 양자택일에는 적용해서는 된다. 정리는 최소 개의 선택지를 전제로 한다.
  • 완전한 순위 선호를 사용하지 않는 투표제에 곧바로 적용해서는 되며, 먼저 가정이 성립하는지 신중하게 확인해야 한다.
  • 경험적 심리 효과처럼 다루어서는 된다. 이것은 수학 정리다.
  • 콘도르세 역설과 혼동해서는 된다. 콘도르세 역설은 순환적 다수 선호의 예시이고, 애로의 정리는 넓은 형식적 불가능성 결과다.

기원 / 유래

  • 제안자: Kenneth J. Arrow
  • 제안 시기: 논문 “A Difficulty in the Concept of Social Welfare” 나온 1950년; 저서 Social Choice and Individual Values 나온 1951년
  • 기원 국가 / 맥락: 미국; 후생경제학과 사회선택이론

짧은 실천 포인트

  • 완벽한 순위투표제는 없다. 선택지가 이상이면 어떤 투표 규칙도 합리적으로 보이는 공정성 조건 적어도 하나는 포기해야 한다.