Théorie des jeux

Le vote stratégique : quand voter devient un jeu

Additionner des voix semble simple. Pourtant, dès qu'il y a trois candidats, le choix du mode de scrutin peut changer le vainqueur, et les électeurs ont parfois intérêt à ne pas voter pour leur préféré. Au XVIIIe siècle, deux académiciens français, Borda et Condorcet, s'opposent déjà sur la meilleure façon de compter. Au XXe siècle, Kenneth Arrow puis Allan Gibbard et Mark Satterthwaite démontrent qu'aucun mode de scrutin n'est parfait. Cette page part des duels de Condorcet, compare les méthodes, montre le vote utile, énonce les deux grands théorèmes d'impossibilité, et finit par une chasse : trouver, pour chaque mode de scrutin, un électorat où un électeur a intérêt à mentir.

Vocabulaire

Les mots du scrutin

MotSens
ProfilLa liste des classements des électeurs : combien préfèrent A à B à C, combien B à C à A, etc.
Vainqueur de CondorcetLe candidat qui bat chacun des autres en duel à la majorité. Il n'existe pas toujours.
Méthode de BordaAvec m candidats, chaque électeur donne m − 1 points à son premier, m − 2 au deuxième… ; le total le plus élevé gagne.
Vote utileVoter pour un candidat qui n'est pas son préféré mais qui a des chances, pour éviter un candidat qu'on rejette.
ManipulableUn mode de scrutin est manipulable si, pour au moins un profil, un électeur obtient un meilleur résultat en mentant sur son classement.
Planche 1

Les duels de Condorcet et le paradoxe

Pour Condorcet (1785), un candidat qui bat chacun des autres en duel à la majorité doit être élu. Mais ce vainqueur peut ne pas exister : avec trois électeurs classant A > B > C, B > C > A et C > A > B, A bat B, B bat C… et C bat A. La majorité tourne en rond : c'est le paradoxe de Condorcet. Composez votre électorat en réglant le nombre d'électeurs pour chacun des six classements possibles.

Les duels : une flèche va du gagnant au perdant de chaque duel, avec le score. Un candidat sans flèche entrante est vainqueur de Condorcet ; trois flèches en boucle forment un cycle.
Probabilité qu'aucun vainqueur de Condorcet n'existe, quand chaque électeur tire son classement au hasard parmi les six : simulation (barres), valeur exacte pour 3 électeurs et limite pour un grand électorat (tirets).
Duels A–B, B–C, A–C
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Vainqueur de Condorcet
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Cycles observés : 3 électeurs / 101 électeurs
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Contrôle : valeur exacte pour 3 électeurs (12/216) et limite (8,77 %)
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La majorité n'est pas toujours cohérente. Chaque électeur a des préférences cohérentes (s'il préfère A à B et B à C, il préfère A à C), mais leur somme peut ne pas l'être. Avec trois candidats et des électeurs qui classent au hasard, un cycle apparaît dans 5,6 % des cas pour trois électeurs, et dans près de 8,8 % des cas pour un très grand électorat (Guilbaud, 1952). Dans les vraies élections, les préférences sont plus structurées et les cycles plus rares, mais ils existent.
Planche 2

Borda et les autres : un même électorat, plusieurs vainqueurs

Borda (1770) proposait de compter des points : 2 pour le premier, 1 pour le deuxième, 0 pour le troisième. Condorcet lui reprochait de pouvoir élire un candidat battu en duel par un autre. Comparons, sur l'électorat de la planche 1, quatre modes de scrutin : l'uninominal à un tour (le plus de premières places), les deux tours (les deux premiers s'affrontent si personne n'a la majorité absolue), Borda, et Copeland (le plus de duels gagnés, qui élit le vainqueur de Condorcet s'il existe). En cas d'égalité, l'ordre alphabétique départage.

Scores des candidats selon chaque mode de scrutin ; le vainqueur est surligné.
Et si l'un des candidats se retirait ? Vainqueur de Borda dans l'élection complète, puis sans chacun des candidats. Un perdant qui se retire peut changer le gagnant.
Uninominal / deux tours
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Borda / Copeland
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Modes de scrutin en désaccord
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Contrôle : total des points de Borda = électeurs × 3
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Chaque méthode a ses défauts. L'uninominal favorise un candidat qui rassemble une forte minorité, même détesté des autres. Les deux tours peuvent éliminer dès le premier tour le candidat qui aurait battu tous les autres en duel. Borda peut élire un candidat battu en duel par un autre, et dépend des candidats présents : le retrait d'un « petit » candidat peut faire basculer le résultat. Accusé de favoriser les calculs, Borda aurait répondu : « Mon scrutin n'est fait que pour d'honnêtes gens. »
Planche 3

Le vote utile : abandonner son favori

Cent électeurs, trois candidats. 40 préfèrent A > B > C ; 35 préfèrent C > B > A ; 25 préfèrent B > C > A. B est le vainqueur de Condorcet : il bat A (60 contre 40) et C (65 contre 35). Pourtant, à l'uninominal, s'ils votent sincèrement, A l'emporte avec 40 voix. Les partisans de B, qui voient leur candidat troisième dans les sondages, ont intérêt à voter C pour faire battre A. L'animation enchaîne des sondages : à chaque fois, les électeurs dont le favori est troisième se reportent sur celui des deux premiers qu'ils préfèrent.

Les cent électeurs, colorés par leur favori. Chacun se place sous le candidat pour lequel il vote ; les points qui se déplacent votent utile.
Voix de chaque candidat au fil des sondages. Le troisième s'effondre : il ne reste que deux candidats crédibles.
Vainqueur sincère / après vote utile
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Deux tours (votes sincères)
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Vainqueur de Condorcet
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Contrôle : les électeurs B > C > A gagnent au change
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La loi de Duverger. À l'uninominal à un tour, le vote utile concentre les voix sur deux candidats : c'est la « loi » formulée par Maurice Duverger dans les années 1950, qui explique en partie le bipartisme britannique ou américain. Le vote utile n'est pas irrationnel : chaque électeur fait le meilleur usage de sa voix. Mais il dépend des sondages, et le candidat préféré de tous en duel — ici B — peut disparaître sans avoir jamais été vraiment en lice. Les deux tours n'y échappent pas : B, troisième au premier tour, est éliminé.
Planche 4

Le théorème d'Arrow : aucune règle n'est parfaite

En 1951, Kenneth Arrow se demande s'il existe une règle qui transforme les classements des électeurs en un classement collectif respectant quatre exigences de bon sens : le classement collectif est cohérent (transitif) ; si tous préfèrent A à B, la société aussi (unanimité) ; le classement entre A et B ne dépend que de la façon dont chacun classe A et B, et pas d'un troisième candidat (indépendance) ; aucun électeur n'impose toujours son avis (pas de dictateur). Sa réponse, avec trois candidats ou plus : c'est impossible. La page cherche, pour chaque règle, un électorat de trois électeurs qui la prend en défaut.

Les quatre règles et les quatre exigences : coche verte si l'exigence est toujours respectée (vérifiée sur tous les électorats de 3 électeurs), croix rouge si un contre-exemple a été trouvé. Touchez une croix pour l'afficher.
Le contre-exemple choisi : les classements des trois électeurs (avant et après, pour l'indépendance) et le classement collectif obtenu.
Électorats examinés
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Règles qui respectent les quatre exigences
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Contre-exemple affiché
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Contrôle : la dictature ne viole que « pas de dictateur »
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L'impossibilité d'Arrow. La majorité (Condorcet) respecte l'unanimité et l'indépendance, mais peut produire des cycles. Borda et l'uninominal donnent toujours un classement cohérent, mais dépendent des autres candidats. Seule la dictature coche les trois premières cases. Arrow a démontré qu'il en est toujours ainsi : toute règle cohérente, unanime et indépendante est une dictature. Ce théorème, qui lui a valu en partie le prix Nobel d'économie en 1972, a fondé la théorie du choix social. Il ne dit pas que la démocratie est impossible, mais qu'il faut choisir quelle qualité sacrifier.
Signature

Gibbard-Satterthwaite : chasser l'électeur qui a intérêt à mentir

Allan Gibbard (1973) et Mark Satterthwaite (1975) prolongent Arrow au vote stratégique : avec au moins trois candidats, tout mode de scrutin qui désigne un vainqueur, où chaque candidat peut gagner et qui n'est pas une dictature, est manipulable. Il existe toujours un électorat où un électeur obtient un meilleur résultat en déposant un classement faux. La page part à la chasse : elle tire des électorats au hasard et essaie, pour chaque électeur, tous les bulletins possibles, jusqu'à trouver une manipulation. Puis elle mesure à quelle fréquence chaque mode de scrutin est manipulable.

L'électorat trouvé : un classement par électeur (de haut en bas : premier à dernier choix). L'électeur manipulateur est encadré ; à droite, son bulletin mensonger.
Part des électorats tirés au hasard où au moins un électeur peut manipuler, pour chaque mode de scrutin. La dictature est la seule à n'être jamais manipulable.
Électorats essayés avant de trouver
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Vainqueur sincère → vainqueur après le mensonge
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Bulletins essayés par électorat
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Contrôle : en mentant, le manipulateur obtient un candidat qu'il préfère vraiment
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Aucune règle n'échappe au calcul. L'uninominal, les deux tours, Borda, la méthode de Condorcet : tous ont des électorats où un électeur gagne à mentir. Seule la dictature est à l'abri, et pour cause : l'avis des autres ne compte pas. Les modes de scrutin diffèrent seulement par la fréquence et la difficulté de la manipulation : la méthode de Condorcet et les deux tours sont moins souvent manipulables que Borda, qui l'est très souvent. Des chercheurs ont même proposé de choisir des règles où trouver la bonne manipulation serait un problème de calcul trop difficile (Bartholdi, Tovey et Trick, 1989).
Synthèse

Ce qu'il faut retenir

Compter n'est pas neutre

Sur un même électorat, l'uninominal, les deux tours, Borda et Condorcet peuvent désigner des vainqueurs différents. La majorité elle-même peut tourner en rond.

Voter est un jeu

Le vote utile, le report stratégique, la manipulation des classements : les électeurs réagissent aux règles et aux sondages.

Deux impossibilités

Arrow : pas de règle de classement parfaite. Gibbard-Satterthwaite : pas de mode de scrutin raisonnable à l'abri de la manipulation.

Pour aller plus loin

Les conventions de la page. Égalités départagées par l'ordre alphabétique ; électorats tirés au hasard selon la « culture impartiale » (chaque classement équiprobable) ; manipulation par un seul électeur qui dépose n'importe quel classement complet. Probabilité de cycle avec trois électeurs : 12 profils sur 216, soit 5,56 % ; limite pour un grand électorat : 8,77 %.

Références. J.-C. de Borda, « Mémoire sur les élections au scrutin » (1770, publié en 1784) ; Condorcet, Essai sur l'application de l'analyse à la probabilité des décisions rendues à la pluralité des voix (1785) ; K. Arrow, Social Choice and Individual Values (1951) ; G.-Th. Guilbaud, « Les théories de l'intérêt général et le problème logique de l'agrégation » (1952) ; M. Duverger, Les Partis politiques (1951) ; A. Gibbard, « Manipulation of voting schemes » (1973) ; M. Satterthwaite, « Strategy-proofness and Arrow's conditions » (1975) ; J. Bartholdi, C. Tovey et M. Trick (1989).

Pages voisines. La conception de mécanismes (faire dire la vérité), les mariages stables, l'histoire de la théorie des jeux.