The problem of fairly allocating a set of indivisible items is a well-known challenge in the field of (computational) social choice. In this scenario, there is a fundamental incompatibility between notions of fairness (such as envy-freeness and proportionality) and economic efficiency (such as Pareto-optimality). However, in the real world, items are not always allocated once and for all, but often repeatedly. For example, the items may be recurring chores to distribute in a household. Motivated by this, we initiate the study of the repeated fair division of indivisible goods and chores and propose a formal model for this scenario. In this paper, we show that, if the number of repetitions is a multiple of the number of agents, we can always find (i) a sequence of allocations that is envy-free and complete (in polynomial time), and (ii) a sequence of allocations that is proportional and Pareto-optimal (in exponential time). On the other hand, we show that irrespective of the number of repetitions, an envy-free and Pareto-optimal sequence of allocations may not exist. For the case of two agents, we show that if the number of repetitions is even, it is always possible to find a sequence of allocations that is overall envy-free and Pareto-optimal. We then prove even stronger fairness guarantees, showing that every allocation in such a sequence satisfies some relaxation of envy-freeness.


翻译:公平分配一组不可分物品是(计算)社会选择领域中的一个著名难题。在这种情况下,公平概念(如无嫉妒性和比例性)与经济效率(如帕累托最优性)之间存在根本性矛盾。然而,在现实世界中,物品并非总是被一次性分配,而是经常重复分配。例如,这些物品可能是家庭中需要重复分配的日常杂务。受此启发,我们首次研究了不可分物品与杂务的重复公平分配问题,并为此场景提出了一个形式化模型。本文证明,若重复次数是代理人数的整数倍,则总能(i)在多项式时间内找到一个无嫉妒且完整的分配序列,以及(ii)在指数时间内找到一个比例且帕累托最优的分配序列。另一方面,我们证明无论重复次数如何,可能不存在无嫉妒且帕累托最优的分配序列。对于两个代理人的情况,我们证明若重复次数为偶数,则总能找到一个整体无嫉妒且帕累托最优的分配序列。我们进一步证明了更强的公平性保证,表明该序列中的每一次分配都满足某种无嫉妒性的松弛条件。

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