On the fractional SIRD mathematical model and control for the transmission of COVID-19: The first and the second waves of the disease in Iran and Japan

独特性 分数阶微积分 理论(学习稳定性) 传输(电信) 应用数学 数学 衍生工具(金融) 控制理论(社会学) 订单(交换) 2019年冠状病毒病(COVID-19) 欧拉公式 计算机科学 控制(管理) 数学分析 疾病 人工智能 医学 传染病(医学专业) 经济 电信 财务 病理 机器学习 金融经济学
作者
Hakimeh Mohammadi,Shahram Rezapour,Amin Jajarmi
出处
期刊:Isa Transactions [Elsevier BV]
卷期号:124: 103-114 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.isatra.2021.04.012
摘要

In this paper, a fractional-order SIRD mathematical model is presented with Caputo derivative for the transmission of COVID-19 between humans. We calculate the steady-states of the system and discuss their stability. We also discuss the existence and uniqueness of a non-negative solution for the system under study. Additionally, we obtain an approximate response by implementing the fractional Euler method. Next, we investigate the first and the second waves of the disease in Iran and Japan; then we give a prediction concerning the second wave of the disease. We display the numerical simulations for different derivative orders in order to evaluate the efficacy of the fractional concept on the system behaviors. We also calculate the optimal control of the system and display its numerical simulations.

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