Distribuição de Cauchy

A distribuição de Cauchy-Lorentz, assim chamada em homenagem a Augustin Cauchy e Hendrik Lorentz, é a distribuição de probabilidades dada pela função densidade de probabilidade

Distribuição de Cauchy
A curva roxa é a distribuição de Cauchy padrão
Função de distribuição acumulada da distribuição de Cauchy
Parâmetros	$x_{0}\in \mathbb {R}$ $\gamma >0$
Suporte	$\displaystyle x\in (-\infty ,+\infty )$
f.d.p.	${\frac {1}{\pi \gamma \left[1+\left({\frac {x-x_{0}}{\gamma }}\right)^{2}\right]}}$
f.d.a.	${\frac {1}{\pi }}\arctan \left({\frac {x-x_{0}}{\gamma }}\right)+{\frac {1}{2}}$
Média	indefinida
Mediana	$x_{0}$
Moda	$x_{0}$
Variância	indefinida
Obliquidade	indefinida
Curtose	indefinida
Entropia	$\ln(4\pi \gamma )$
Função Geradora de Momentos	não existe
Função Característica	$\displaystyle \exp(x_{0}it-\gamma |t|)$

$f(x)={\frac {1}{\pi (1+x^{2})}}\,$

A sua média não é definida, logo ela também não tem desvio padrão. O seu segundo cumulante é infinito.

A distribuição de Cauchy pode ser simulada como a razão entre duas normais independentes.

Nome

Em probabilidade e estatística, esta distribuição é conhecida como a distribuição de Cauchy, enquanto que entre físicos, ela é conhecida como a distribuição de Lorentz ou como a distribuição (não-relativística) de Breit-Wigner (dos físicos Gregory Breit e Eugene Wigner).

Propriedades

Se X₁, …, X_n forem variáveis aleatórias i.i.d. (independentes e identicamente distribuídas), cada uma com a distribuição de Cauchy. então a sua média aritmética (X₁ + … + X_n)/n tem também a distribuição de Cauchy. Demonstra-se isso calculando-se a função característica da média:

$\phi _{\overline {X}}(t)=\mathrm {E} \left(e^{i\,{\overline {X}}\,t}\right)\,\!$

Em que ${\overline {X}}$ é a média. Este é um contra-exemplo para o Teorema Central do Limite, exibindo porque a hipótese da variância finita das parcelas deve ser mantida. Este também é um exemplo de uma versão generalizada do Teorema Central do Limite, mostrando propriedades das distribuições estáveis, do qual a Cauchy e a distribuição normal são casos particulares.

Versão multivariada k-dimensional

É fácil notar que a versão multivariada k-dimensional desta densidade é equivalente a uma densidade de Student Multivariada não-central quando temos somente 1 grau de liberdade:

${\begin{aligned}f({\mathbf {x} };{\mathbf {\mu } },{\mathbf {\Sigma } })&={\frac {\Gamma \left[(1+k)/2\right]}{\Gamma (1/2)\pi ^{k/2}\left|{\mathbf {\Sigma } }\right|^{1/2}\left[1+({\mathbf {x} }-{\mathbf {\mu } })^{T}{\mathbf {\Sigma } }^{-1}({\mathbf {x} }-{\mathbf {\mu } })\right]^{(1+k)/2}}}\end{aligned}}$

onde ${\mathbf {\Sigma } }$ e ${\mathbf {\mu } }$ são uma matriz de covariância e um vetor de locação, respectivamente, parâmetros da densidade.

Ligações externas

• Calculadora - Distribuição de Cauchy