两类传染病模型的数值解及全局稳定性

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanzi774
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
接种是用来控制和预防某些传染病的重要措施。登革热已成为许多国家的地方病,严重危害人类的身体健康,被列入2005年修订的国际健康条例的附录中。因此,人们构造并研究了多种形式的具有接种免疫的传染病模型和登革热传染病模型。本文研究了其中两类具有代表性模型的数值解及多种群形式的全局动力学行为。离散化模型不仅可以得到原连续系统解析解的有效逼近,而且能够更加有效地应用传染病统计数据。但是,离散化后系统的动力学行为是非常复杂的,选择怎样的数值方法使得离散化后的系统仍能保持原连续系统的动力学行为是一个非常重要的课题。然而,当连续系统的地方病平衡点是全局渐近稳定时,对于相应的数值离散系统,大部分只能证明系统是一致持久的,极少能证明地方病平衡点是全局渐近稳定的,甚至是局部稳定的结果也很少。本文首先应用非标准差分方法构造了一个离散的接种传染病模型,得到了离散模型地方病平衡点的全局渐近稳定性。但是,该系统对原连续系统动力学行为的保持受步长的限制。当步长大于临界值时,数值实验表明,系统数值解的正性可能被破坏,甚至会出现周期二解,而且当步长增大到一定程度时,系统可能完全丧失稳定性。为了克服以上不足,本文通过变换非标准差分的形式构造了一个具有无条件正的离散化系统,并应用Lyapunov方法,证明了对任意的步长,当基本再生数大于1时,系统的地方病平衡点是全局渐近稳定的。其次,本文通过Lyapunov方法得到了五维登革热模型的全局稳定性。随后,应用非标准差分方法构造了一个具有无条件正的离散化系统,得到当基本再生数小于等于1时,系统的无病平衡点是无条件全局渐近稳定的;当基本再生数大于1时,系统是一致持久的。本文又运用有限差分的方法构造了一个二阶离散系统,并得到当基本再生数小于1时,无病平衡点是无条件局部渐近稳定的,克服了由传统二阶方法构造的离散系统随着步长的增大会失去稳定性的不足。但是数值实验说明该二阶离散化系统不是无条件正的。所以,本文又将非标准差分和有限差分方法相结合构造了一个二阶非标准差分离散系统,该离散系统除具有前述方法的优势外,数值实验说明,通过适当地调整有关参数能够保证离散系统的解是无条件正的。另一方面,从传染病的传播机理来看,对多种群传染病模型的研究是十分有必要的。然而,由于多种群传染病模型的规模比较大,形式比较复杂,所以对它们的研究工作进展比较缓慢,尤其是当基本再生数大于1时,地方病平衡点的存在唯一性与稳定性问题。本文研究了上述两类传染病的多种群形式,通过应用Lyapunov方法结合LaSalle不变集原理,得到当阈值小于1 (或0 )时,系统存在唯一的无病平衡点且是全局渐近稳定的;当基本再生数大于1 (或0 )时,系统除无病平衡点外,还存在唯一的地方病平衡点,此时,无病平衡点不稳定,地方病平衡点是全局渐近稳定的。从而,本文给出了这两类传染病模型的多种群形式能够保持单种群系统动力学行为的充分条件。
其他文献
仲裁裁决的国籍标志着其法律效力的来源。无论传统仲裁法理论还是现代国际商事仲裁的实践,都将仲裁地作为判断裁决国籍的主要标准。中国法律对仲裁裁决国籍问题未作明确规定
随着能源互联技术的发展以及售电侧市场的逐步放开,新型城镇配电系统在优化运行和交易模式上呈现多能协同、交易开放的特征。新型城镇配电系统的电力零售交易机制被重新定义,
元阳县是一个集"边疆、少数民族、山区、贫困"为一体的国家级贫困县。境内沟壑纵横,无一平川。元阳作为红河州南部地区经济相对落后的农业大县,农业经济发展如何,不仅直接牵
虽然北宋皇祐年间王开祖和元丰年间周行己等人对永嘉之学有开创之功,但真正促成宋代温州文化繁荣局面的,是宋高宗朝温州士大夫群体。他们德行高洁、学识渊博、著述丰厚,向世
<正>为全面贯彻落实全国教育工作大会精神和全国思政课教师工作会议精神,努力开创学院教育教学工作新局面,学院于2019年3月22日至24日召开了2019年教学工作大会。会议传达学
目的探讨PDCA循环法在大批新护士岗前规范化培训中的应用。方法对186名新护士运用PDCA循环法进行岗前培训。结果本次培训新护士186名,技能培训考核合格率为100%,理论考核合格
2012年《刑事诉讼法》以国家基本法律的形式对法律援助制度做了大幅度的修改,扩大了法律的援助范围和将法律援助提前到侦查阶段,极大地维护犯罪嫌疑人的合法权益。但在近几年
目的研究煤工尘肺患者血常规指标特点.方法选择2015年6月至2017年9月该中心369例男性煤工尘肺患者作为研究组,同时选取男性健康体检者194例作为对照组,比较两组血常规指标水
1.准备猪合猪舍大小由养猪多少而定,平均每头占地1平方米~1.5平方米。刚腾空的猪舍猪栏,要先打扫,用水冲洗干净,彻底消毒空闲一周后,才能再进新猪,用具也要消毒。
加快大湘西地区经济社会文化发展,已上升为国家战略并确定为武陵山片区扶贫攻坚的重点,成为省委省政府推进“四个湖南”“两型社会”建设的重要组成部分,成为大湘西地区人民