Loi log-Cauchy
En théorie des probabilités et en statistique, la loi log-Cauchy est la loi de probabilité d'une variable aléatoire dont le logarithme suit une loi de Cauchy. Si X suit une loi de Cauchy, alors est de loi log-Cauchy ; similairement, si Y suit une loi log-Cauchy, alors est de loi de Cauchy[1].
Loi log-Cauchy | |
![]() Densité de probabilité | |
![]() Fonction de répartition | |
Paramètres | |
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Support | |
Densité de probabilité | |
Fonction de répartition | |
Espérance | n'existe pas |
Médiane | |
Variance | infinie |
Asymétrie | n'existe pas |
Kurtosis normalisé | n'existe pas |
Fonction génératrice des moments | n'existe pas |
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Cette loi dépend de deux paramètres et . Si une variable X suit une loi log-Cauchy, on notera .
Caractérisation
Densité de probabilité
La densité de probabilité de la loi log-Cauchy est donnée par :
où est un nombre réel et
[1],[2]. Si
est connu, le paramètre d'échelle est
[1]. Les paramètres
et
correspondent respectivement aux paramètres de position et d'échelle de la loi de Cauchy associée[1],[3]. Certains auteurs définissent
et
comme, respectivement, les paramètres de position et d'échelle de la loi log-Cauchy[3].
Pour et
, la loi log-Cauchy est associée à la loi de Cauchy standard, la densité de probabilité est alors réduite à[4] :
Fonction de répartition
La fonction de répartition pour et
est[4] :
Fonction de survie
La fonction de survie pour et
est[4] :
Taux de défaillance
Le taux de défaillance pour et
est[4] :
Le taux de hasard décroit au début et sur la dernière partie du support de la densité, mais il peut exister un intervalle sur lequel le taux de hasard croît[4].
Propriétés
La loi log-Cauchy est un exemple de loi à queue lourde[5]. Certains auteurs la considère comme une loi à « queue super-lourde », car elle possède une queue plus lourde que celles de type de la distribution de Pareto, c'est-à-dire qu'elle a une décroissance logarithmique[5],[6]. Comme avec la loi de Cauchy, aucun des moments (non triviaux) de la loi log-Cauchy n'est fini[4]. La moyenne et l'écart-type étant des moments, ils ne sont pas définis pour la loi log-Cauchy[7],[8].
La loi log-Cauchy est infiniment divisible pour certains paramètres[9]. Comme les lois log-normale, log-Student et de Weibull, la loi log-Cauchy est un cas particulier de loi bêta généralisée du second type[10],[11]. La loi log-Cauchy est en fait un cas particulier de la loi log-Student, comme la loi de Cauchy est un cas particulier de la loi de Student à un degré de liberté[12],[13].
Puisque la loi de Cauchy est une loi stable, la loi log-Cauchy est une loi log-stable[14].
Estimation des paramètres
La médiane du logarithme naturel d'un échantillon est un estimateur robuste de [1].