具有两种病毒的脉冲时滞传染病SEIR模型的研究
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,
. 、
、
此模 型假设 引 起疾 病 的病原 体有 两 种不 同的表 现形 式 , 分别 成为 病 毒 1和病 毒 2 但 不 存 在 既 被病 ,
l)(vtk , S)1 (tT S,k (=_s= T _t/ t 一 t (= d) ,
㈥ 一
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3 0・
广 西 师 范 学 院 学 报 : 然 科 学 版 自
第2 8卷
根据 引 理 1 系统 ( ) , 5 存在全 局 渐 近稳定 的正 T 周期 解
( )假 如 盘 < a , l x( ) . 1 2 ̄ i a r t =0
( )假 女 1 2 ̄ l 2 口n >口 ,li Jmx() t =+O . 0 证 明系统 () 3 的无 病 T 周期 解 ( t ,,) S( )00 的全 局 吸 g性 , 先 证 明 T周 期 解 存 在 , l 首 即证 明下 列 系 统 正 T 周 期解 存在 :
从 生 物学 的角度 出发 , 下来 所有 的研 究 都在 系统 ( ) 接 3 的正 不变 集 D 中进 行 , 中 其
D={S t ,1t ,2 t) () ,lt≥0 J( ) , ( ) 1t +J( ) } ( ( )J( ) ( ) ∈R I t≥0 J() ,2t≥0 S t +J () 2t≤1 . S
( 一 4 )
( = ( 7) “ , <£ 忌 1 , 詈一詈一 e k ≤(+) ) 3 T T
其 = 中 詈
() t >0.
.
引理 2 对于 方程 z ( ) 1 t J 一a ( )这 里 l , 2 ,7 ¨ t =n z( — r ) 2 t, >0 a >0 . >0且对 t 一 r0 , ∈[ ,]
摘 要: 讨论一类具 有两种病毒的脉 冲时滞传染 病 S I 型 , E R模 利用脉 冲微分 方程 比较定 理 , 得到 系统无 病周
期解全局 吸引的充分条件 .
关键词 : 时滞微分方程 ; 脉冲效应 ;EI S R模型 ; 全局吸引 ; 周期解
中 图 分 类 号 : 7 015 文 献 标 识码 : A
{t ( t= , 【: x, z) ) k 三) 1) T -(t T (:一z, d ≠ (t t )
根据 引理 1得 到 系统 ( ) 在全 局 渐近 稳 定 的正 T 周期解 , 6存
A
=
一
c 6
( 一z edt T T < £≤ ( ( k)k - 忌+ 1 T, )
3 主 要 结 果 及 证 明
引理 1 考虑 下面 的脉 冲微 分 系统 :
{t ab)=k 【+ (v, T 口 =-( : v) 1 tk , (=一t: ’ ': ))T (t ( t , / t=
这 里 a>0 b ,< < 1则该 系统 存在 全 局渐 近稳 定正 丁 周 期解 , >0 0 ,
小的 >0 使得 , 』 e幽 ( + ) 9 一 1 S < d +P+ 口 + r , 2一 ( + ) l 1 l卢 e幽2 S < d+ 口 2+r . 2
由系统 ( ) 3 的第 1个方 程 , 可得 S ( ) A— t≤ S( ) t.
考虑脉冲比较系统
Vo . 8 No 4 12 .
第2 8卷 第 4期
文章 编 号 :0 2—8 4 { 0 1 0 —0 2 —0 10 7 3 2 1 )4 0 8 4
具 有 两 种 病 毒 的脉 冲 时 滞传 染 病 S R模 型 的 研 究 EI
黄娜 , 黄健 民
( 西师 范大 学 , 西 桂 林 5 1 0 ) 广 广 4 0 4
t = kT
详细讨论之前 , 首先简化系统( ) 由于系统的方程 13 4 E( )R( ) 2. ,, 与 t , t无关 , 故只需研究下述系
统:
S() t =A 一卢 t J ( ) 2 t I ( ) S( ) 1 ( ) 1 t 一 ( ) 2 t 一d t S S
s( ): £ 一( 一S ed -T k < £ ( ( k T t ≤ 足+1 T, )
其 中
。
一 一
! 2 二 1 : 二皇 1
d 1一( )一 ‘ 1一 e
接下来将给出系统 () 3无病 T周期解 ( ( )0 0 全局吸引的充分条件 . s t ,,)
上 模 型研 究 的启发 , 模 型进 行严谨 假 设 的情况 下 , 对 建立 本 文所 要研 究 的具 有 两种 病毒 的脉 冲时滞 传 染
病SI E R模 型 .
2 脉冲时滞 S I E R模 型的建立
假 设 S()E( ) J( )J( )R( ) t , t , t , t , t分别 表示 t 刻种 群 易感者 类 , 时 潜伏 者 类 , 受病 毒 1感染 得 到 的染 病 者类 , 病毒 2感 染 得 到 的染 病 者类 , 出 者类 的数 量 ; , =12 分别 为 病 毒 1和 病 毒 2的 感 受 移 i ,,
染率系数 ; i , , r,=12分别为 f( )i , , t , =1 2 的移 出率系数 ; d是 自然死亡率 ; i , a , =1 2为 ( ) i £, =
12 的因病 死 亡率 ; i ,, 示 ,() i ,, ,, c ,=12 表 U t , =12 的潜伏 期 ; 表 示种 群 的 常数输 入 率 ; A 0表示 脉 冲免
定 理 1 如果 R。 , 系统 () <1则 3 的无 病 T 周期 解 ( t ,,) 全 局 吸引 的 , S( )0 O是 其 中
R。 = m , .
证 明 由于 Ro , 得 1 一 - <d+l+a +r , e 幽 <d+a +r , <1 可 e如 S D 1 l 一z S 2 2 因此 可 以选 择 足够
( 7 )
进一 步 , 由系统 ( ) 2个 方 程 , t T( 3第 当 >k k>忌 )t 。w ,
,l t ≤ l一 1 ; t J ( 1 一 ( +P+ 口 十 r ) l t . ( ) e幽 ( ) 1 t一 ) d S 1 1,( )
其 中
z S = ,
根据脉冲微分方程 比较定理 , 对充分小的 >0 存在一个整数 k >0 使得 , ,
S( )< z( ) , T < ≤ ( t t+ k 是+1 T, ) 惫> 惫 , t
即
S( )< z( )+ ≤ S + = t t
今
+ sk< ≤ 忌 1 , k T £ ( )k , +T > .
]
E) ( ¨ ) , _ (
R() £ =∑ , ~ R t ) d () (
i= 1
~z一 ) )
I是 f丁 ≠
l
() 2
J () 1 幽 ()l£ U) d+I 1 1J() £ =pe 1 £J( 一c 一( D l 一 S 1 +a +r)1£
]
J () e幽 S()lt 叫) ( +D a+r)1t t= 1 - t工(一 1一 d I 1 1 () l 一 +
,z ) ( S( ) 1 ) t 1 t =( 一 S( )
}/ T t k = =
.
e 如 ( -0 ) + +r ) ( ) ( ) 一 2 ( ) z t 0 一( 2 2 - + l s 2 fJ
毒1 感染又被病毒 2 感染的个体 , 并假设病毒 1 可以向病毒 2变异 , 变异率为 p V( ) t . t 为 时刻接种疫 苗类 , 接种 疫苗 率 为 . 据 我们 所 知 , 于 多重病 原 体 引发 的流行 病 的研 究 很少 , 关 需要 考 虑 的 因素 也很 多 、 复 杂 . 于 以 很 基
() 3
J( =,() 1t ) 1t
I ( ) 2 t 2 t =I ( ) 系统 ( ) 3 的初 始条 件为
}=k . T
J
( ( , ( , ( ) 1 E) 2 E) 3 E) ∈C+ =c( 一∞ 0 , + , = x 1∞ } ( >0 i , ,. [ , ]R3 6 ma { , 2 , E) ,=123 )0
21 年 1 01 2月
广西师范 学院学报 : 自然 科学版
J u n lo a g i a h r d c t nUnvriy Nau a ce c dto o r a fGu n x c esE u ai iest : tr l in e E i n Te o S i
D c 2 1 e.0 1
1 引 言
传染病的数学理论 中, 传染病模型的研究已经成为一个重要 的领域 . 多传染病 ( 许 例如肺结核 、 麻
疹 、 滋病 和 S R 艾 A S等 ) 有 潜伏 期 . 都 易感 者被 感 染后 经 过 一 个 潜伏 期 后 变 为 染 病 者 . 近年 来 , 多传 很 染病模型都考虑了时滞 因素… , 利用时滞描述疾病的潜伏期 , 使得模型更符合实际 . 在传染病的预防方 面 , 狂犬 病 、 如 黄热 病 、 B型肝 炎 、 B型脑 炎等 方 面 , 冲 接种 已经 被证 明是 非 常有 效 的方 法 . 脉 谢 丽 红等讨 论 了一 类带 接 种疫 苗 的两病 毒 流行 病模 型 : S () t =A — t J tI t 一( + S( ) 1 l ) ( )N( ) ) t +( 一z) T t 一j tJ t/ t S( pE() 9S() ( )N( ) 2 E () 一( +7 E( ) 1 t J t/ t +卢 I t V()N( ) t= ) t + ) ( )N( ) 1 ( ) t/ t S( 8 f( ) 1 ) t J t/ t +q E t 一( +l J t t =( 一a 1 ) ( )N( ) ( ) 0 ( ) S( ) J ( ) 9S( ) ( )N( ) () I t t =l tJ t/ t 一. t +p () 2 V t = ( ) S( ) 】 () ()N( ) E( ) ( ) t 一 t t/ t +z t一 t