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一类具有人口流动的SEIR传染病模型的全局稳定性分析

2019-07-16张丽娟王福昌庄需芹靳志同

防灾科技学院学报 2019年2期
关键词:模型

张丽娟,王福昌,庄需芹,靳志同

(防灾科技学院,河北 三河 065201)

0 引言

数学模型作为研究传染病流行的规律方面起了很重要的作用,近年来,出现较多的数学模型,应用于流行病学的研究。对于动力学模型的研究,也有很多成果出现,但是对流动人口对传染病的传播规律的影响,目前研究的相当少,成果也很少见[1]。Brauer等关于SIS模型有了一些结果[2];Michael等建立了带流动人口的SEI模型并进行了讨论[3]。本文主要综合考虑了H1N1流感的传播特征,讨论了带流动人口和潜伏期和标准传染率的传染病的传播特征。并采用LaSalle不变原理,和Liapunuove方法讨论了平衡点的稳定条件,给出了闸值R0。

1 模型建立

将某人群分为易感者S(t),潜伏者E(t),染病者I(t)和移除者R(t),总人口为N(t), 在整个研究过程中加入了流动人口A(t)作为影响因素,因为对于H1N1流感来说, 流动人口在传染过程中的作用至关重要,并成为传播过程中至关重要的因素。带人口流动的动力学分析流程见以下的框图:

假设所有移入者均为易感者,对与H1N1流感来说则认为对于某一地区来说,由于对外来人口的防控措施比较好,感染者均被隔离处理。图中A为常数流动人口,γ为恢复率,d为自然死亡率,α为因病死亡率,ε为潜伏期到染病期的转化率,采用标准感染率。由传染过程图得到微分方程为:

(1)

上式的加和为N=S+E+I+R,得到

N′=A-dN-αI

(2)

(3)

2 平衡点的存在性和稳定性

定理1:(1)若R0≤1,则P0是唯一的平衡点,并且它是全局渐进稳定的;

证明:令:L=εE+(ε+d)I则有:

3 地方病平衡点的存在性和稳定性

接下来简要证明地方病平衡点的稳定性,采用的方法是Smith[5],Li,Muldowney[6],Meng Fan,Michael Y. Li[7]的基本理论。……

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