Published January 1, 2023 | Version v1
Publication

Mathematical model to investigate transmission dynamics of COVID-19 with vaccinated class

  • 1. Imam Mohammad ibn Saud Islamic University
  • 2. University of Malakand
  • 3. Al Ain University of Science and Technology
  • 4. Tafila Technical University
  • 5. MNR Dental College and Hospital

Description

The susceptible, exposed, infected, quarantined and vaccinated (SEIQV) population is accounted for in a mathematical model of COVID-19. This model covers the therapy for diseased people as well as therapeutic measures like immunization for susceptible people to enable understanding of the dynamics of the disease's propagation. Each of the equilibrium points, i.e., disease-free and endemic, has been proven to be globally asymptotically stable under the assumption that $ \mathscr{R}_0 $ is smaller or larger than unity, respectively. Although vaccination coverage is high, the basic reproduction number depends on the vaccine's effectiveness in preventing disease when $ \mathscr{R}_0 > 0 $. The Jacobian matrix and the Routh-Hurwitz theorem are used to derive the aforementioned analysis techniques. The results are further examined numerically by using the standard second-order Runge-Kutta (RK2) method. In order to visualize the global dynamics of the aforementioned model, the proposed model is expanded to examine some piecewise fractional order derivatives. We may comprehend the crossover behavior in the suggested model's illness dynamics by using the relevant derivative. To numerical present the results, we use RK2 method.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتم احتساب السكان المعرضين والمعرضين والمصابين والحجر الصحي والملقحين (SEIQV) في نموذج رياضي لـ COVID -19. يغطي هذا النموذج علاج الأشخاص المرضى بالإضافة إلى التدابير العلاجية مثل التحصين للأشخاص المعرضين للإصابة لتمكينهم من فهم ديناميكيات انتشار المرض. ثبت أن كل نقطة من نقاط التوازن، أي الخالية من الأمراض والمتوطنة، مستقرة عالميًا بشكل مقارب على افتراض أن $\ mathscr {R} _0 $ أصغر أو أكبر من الوحدة، على التوالي. على الرغم من أن تغطية التطعيم عالية، إلا أن عدد التكاثر الأساسي يعتمد على فعالية اللقاح في الوقاية من المرض عند $\mathscr {R} _0 > 0 $. تُستخدم المصفوفة اليعقوبية ونظرية روث- هورويتز لاشتقاق تقنيات التحليل المذكورة أعلاه. يتم فحص النتائج عدديًا باستخدام طريقة Runge - Kutta (RK2) القياسية من الدرجة الثانية. من أجل تصور الديناميكيات العالمية للنموذج المذكور أعلاه، يتم توسيع النموذج المقترح لفحص بعض مشتقات الترتيب الجزئي. قد نفهم سلوك التقاطع في ديناميكيات المرض للنموذج المقترح باستخدام المشتق ذي الصلة. لعرض النتائج عدديًا، نستخدم طريقة RK2.</ ABSTRACT>

Translated Description (French)

La population sensible, exposée, infectée, mise en quarantaine et vaccinée (SEIQV) est prise en compte dans un modèle mathématique de la COVID-19. Ce modèle couvre la thérapie pour les personnes malades ainsi que des mesures thérapeutiques telles que la vaccination pour les personnes sensibles afin de permettre de comprendre la dynamique de la propagation de la maladie. Chacun des points d'équilibre, c.-à-d. sans maladie et endémique, s'est avéré globalement asymptotiquement stable en supposant que $ \mathscr{R}_0 $ est plus petit ou plus grand que l'unité, respectivement. Bien que la couverture vaccinale soit élevée, le nombre de reproduction de base dépend de l'efficacité du vaccin dans la prévention de la maladie lorsque $ \mathscr{R}_0 > 0 $ . La matrice jacobienne et le théorème de Routh-Hurwitz sont utilisés pour dériver les techniques d'analyse susmentionnées. Les résultats sont ensuite examinés numériquement en utilisant la méthode standard de Runge-Kutta (RK2) de deuxième ordre. Afin de visualiser la dynamique globale du modèle susmentionné, le modèle proposé est étendu pour examiner certaines dérivées d'ordre fractionnaire par morceaux. Nous pouvons comprendre le comportement de croisement dans la dynamique de la maladie du modèle suggéré en utilisant la dérivée pertinente. Pour présenter numériquement les résultats, nous utilisons la méthode RK2.

Translated Description (Spanish)

La población susceptible, expuesta, infectada, en cuarentena y vacunada (SEIQV) se contabiliza en un modelo matemático de COVID-19. Este modelo cubre la terapia para personas enfermas, así como medidas terapéuticas como la inmunización para personas susceptibles para permitir la comprensión de la dinámica de la propagación de la enfermedad. Se ha demostrado que cada uno de los puntos de equilibrio, es decir, libre de enfermedad y endémico, es globalmente asintóticamente estable bajo el supuesto de que $ \ mathscr {R}_0 $ es menor o mayor que la unidad, respectivamente. Aunque la cobertura de vacunación es alta, el número de reproducción básico depende de la efectividad de la vacuna para prevenir la enfermedad cuando $ \mathscr {R}_0 > 0 $. La matriz jacobiana y el teorema de Routh-Hurwitz se utilizan para derivar las técnicas de análisis antes mencionadas. Los resultados se examinan numéricamente utilizando el método estándar de segundo orden Runge-Kutta (RK2). Con el fin de visualizar la dinámica global del modelo antes mencionado, el modelo propuesto se amplía para examinar algunas derivadas de orden fraccionario por partes. Podemos comprender el comportamiento cruzado en la dinámica de la enfermedad del modelo sugerido utilizando la derivada relevante. Para presentar numéricamente los resultados, utilizamos el método RK2.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نموذج رياضي للتحقيق في ديناميكيات انتقال COVID -19 مع الفصل الملقح
Translated title (French)
Modèle mathématique pour étudier la dynamique de transmission de la COVID-19 avec la classe vaccinée
Translated title (Spanish)
Modelo matemático para investigar la dinámica de transmisión de COVID-19 con clase vacunada

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4388429396
DOI
10.3934/math.20231531

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Jordan

References

  • https://openalex.org/W1582892937
  • https://openalex.org/W1966024370
  • https://openalex.org/W1967741193
  • https://openalex.org/W1979704006
  • https://openalex.org/W1985438383
  • https://openalex.org/W1992990458
  • https://openalex.org/W1993445800
  • https://openalex.org/W1998561306
  • https://openalex.org/W2024561775
  • https://openalex.org/W2031877307
  • https://openalex.org/W2039076597
  • https://openalex.org/W2045905359
  • https://openalex.org/W2053293344
  • https://openalex.org/W2063133641
  • https://openalex.org/W2071593170
  • https://openalex.org/W2082446734
  • https://openalex.org/W2330947529
  • https://openalex.org/W2906338540
  • https://openalex.org/W2951181218
  • https://openalex.org/W2962697549
  • https://openalex.org/W2999409984
  • https://openalex.org/W2999612210
  • https://openalex.org/W3003573988
  • https://openalex.org/W3003668884
  • https://openalex.org/W3004200727
  • https://openalex.org/W3004280078
  • https://openalex.org/W3004397688
  • https://openalex.org/W3006304781
  • https://openalex.org/W3014226016
  • https://openalex.org/W3034680132
  • https://openalex.org/W3037019683
  • https://openalex.org/W3044916830
  • https://openalex.org/W3081924438
  • https://openalex.org/W3082726869
  • https://openalex.org/W3090977833
  • https://openalex.org/W3092318040
  • https://openalex.org/W3118191862
  • https://openalex.org/W3136361928
  • https://openalex.org/W3138149347
  • https://openalex.org/W3138371207
  • https://openalex.org/W3138918308
  • https://openalex.org/W3164419124
  • https://openalex.org/W3177373319
  • https://openalex.org/W3195354540
  • https://openalex.org/W3196282246
  • https://openalex.org/W3202097937
  • https://openalex.org/W4210791249
  • https://openalex.org/W4220977341
  • https://openalex.org/W4224304041
  • https://openalex.org/W4250604186
  • https://openalex.org/W4280603228
  • https://openalex.org/W4297510502
  • https://openalex.org/W4307633656
  • https://openalex.org/W4319989091
  • https://openalex.org/W4364374509
  • https://openalex.org/W4375816990
  • https://openalex.org/W4376126492
  • https://openalex.org/W4383215515
  • https://openalex.org/W4384406947
  • https://openalex.org/W4385912876