La loi log-normale

Justification et caractéristiques de la loi log-normale

  • Vigilance car la loi normale est symétrique, définie de \(-\infty\) à \(+\infty\)

  • Pour des valeurs positives et à distribution asymétrique (faibles proportions de fortes valeurs), on peut utiliser la loi log-normale :

    \(X \sim log\mathcal{N}\left(\mu, \sigma^2 \right) \Leftrightarrow \log{(X)} \sim \mathcal{N}\left(\mu, \sigma^2 \right)\)

  • Attention aux caractéristiques de la loi

Caractéristiques de la loi

  • Si \(X \sim log\mathcal{N}\left(\mu, \sigma^2 \right)\), sa distribution empirique a :

    • Moyenne: \(e^{\mu + \sigma^2/2}\)

    • Mode: \(e^{\mu - \sigma^2}\)

    • Médiane: \(e^{\mu}\)

    • Variance: \(\left( e^{\sigma^2} - 1 \right) e^{2\mu + \sigma^2}\)

  • Si la distribution de \(X\) a une moyenne \(m\) et un écart-type \(s\) alors log(X) est une log-normale dont moyenne et variance sont :

    • Moyenne: \(\log{(m)} - \frac{1}{2} \log{\left(1 + \dfrac{s^2}{m^2} \right)}\)

    • Variance: \(\log{\left(1 + \dfrac{s^2}{m^2} \right)}\)

ExempleExemples de lois log-normales

  • Tout dosage dès lors que sujets malades inclus: enzymes hépatiques, glycémies, ...

  • Durées de séjour hospitalières

[1]Rapport au ministre chargé de la sécurité sociale et au Parlement sur l'évolution des charges et des produits de l'Assurance maladie au titre de 2015.

Manipulation

  • Choisir la moyenne et l'écart-type d'une log-normale → voir l'effet sur les graphiques et sur les moyenne et écart-type de la distribution observée.

  • Choisir la moyenne et l'écart-type d'une distribution et voir les moyenne et écart-type de la loi log-normale associée.