حل عددی برخی مدل‌های خطر انتقال بیماری کرونا ویروس جدید (2019-nCov) با استفاده از روش جواب‌های چند جمله‌ای نیوتن-تیلر

نویسنده
دانشگاه صنعتی قم
چکیده
در این مقاله دو نوع از مدل‌های ریاضی بیماری عفونی کرونا ویروس جدید را که به شکل یک دستگاه معادلات دیفرانسیل غیر خطی است در نظر می گیریم. در مدل اوّل، نرخ تماس و نرخ انتقال افراد عفونی دارای علامت به رده‌ی قرنطینه شده‌ی عفونی، ، را ثابت می‌گیریم و در مدل دوم این کمیّت‌ها را وابسته زمانی در نظر خواهیم گرفت. این مدلها از نوع مدل SEIR است، که در آن به ترتیب تعداد افراد حسّاس (Susceptible)، در معرض عفونت (Exposed)، عفونی شده (Infected) و افراد بهبود یافته‌ی (Recovered) جمعیّت انسانی هستند. روش جواب‌های چند جمله‌ای نیوتن-تیلور را برای حل این سیستم طوری طرّاحی خواهیم کرد که با یک فرایند تکرار و پیش‌رونده، سیستم غیر خطی با درجه دقت خوب قابل حل باشد. الگوریتم حل چنین سیستمهایی را در مقاله‌ای دیگر به طور کامل تشریح کرده‌ایم و در اینجا به طور خلاصه بیان می‌کنیم. این الگوریتم بر بازه‌ی عمل می‌کند که در آن طول بازه‌های جزء و تعداد بازه‌های جزء است. در هر بازه‌ی جزء، مساله را به روش نیوتن خطی سازی کرده و مساله خطی شده را به روش جواب‌های چند جمله‌ای تیلور حل عددی می‌کنیم. آنالیز همگرایی روش برای مدل به کاررفته را به طور مفصّل بررسی می‌کنیم.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical solution for the risk of transmission of some novel coronavirus (2019-nCov) models by the Newton-Taylor polynomial solutions

نویسنده English

Bahman Babayar-Razlighi
Qom University of Technology
چکیده English

In this paper we consider two type of mathematical models for the novel coronavirus (2019-nCov), which are in the form of a nonlinear differential equations system. In the first model the contact rate, , and transition rate of symptomatic infected indeviduals to the quarantined infected class, , are constant. And in the second model these quantities are time dependent. These models are the SEIR one, where are Susceptible, Exposed, Infected and Recovered classes of human population respectively. We establish the Newton-Taylor polynomial solutions for these system, so that the nonlinear systems are solvable by an iterative and progressive process with a good accuracy. We completely describe the algorithm of such systems in another paper and here we express briefly. This algorithm action on the interval , where is the length of partial intervals, and is the number of intervals. In every partial interval, we linearize the problem by the Newton's method and then solve the linear problem by the Taylor polynomial solutions technique. We extensively investigate the numerical analysis of the method.

کلیدواژه‌ها English

Novel coronavirus (2019-nCov)
Newton-Taylor polynomial solutions
Infectiouse disease
Infectiouse classes
Nonlinear differential equations system
[1] Babayar-Razlighi B., “Newton-Taylor polynomial solutions of systems of nonlinear differential equations with variable coefficients”, International Journal of Nonlinear Analysis and Applications, vol. … (2020) …-…. in press

[2] Atkinson K., Han W., “Theoritical Numerical Analysis: A Functional Analysis Framework”, Third Edition, Springer, Science+Business Media, LLC 2009.

[3] Sezer M., Karamete A., Gulsu M., “Taylor polynomial solutions of systems

of linear differential equations with variable coefficients”, Int. J. Comput. Math., vol. 82, no 6 (2005) 755-764.

[4] Biao Tang, Xia Wang, Qian Li, Nicola Luigi Bragazzi, Sanyi Tang, Yanni Xiao, Jianhong Wu, “Estimation of the Transmission Risk of the 2019-nCov and its Implication for Public Health Interventions”, J. Clin. Med., vol. 9, no 2; doi:10.3390/jcm9020462 (2020) 1-13.

[5] Biao Tang, Nicola Luigi Bragazzi, Qian Li, Sanyi Tang, Yanni Xiao, Jianhong Wu, “An updated Estimation of therisk of Transmission of the novel coronavirus (2019-nCov)”, Infectious Disease Modelling, vol. 5 (2020) 248-255.

[6] Sezer M., Gökmen E., “Taylor collocation method for system of high order linear differential-difference equations with variable coefficients”, Engineering Physics and Mathematics, vol. 4, (2013) 117-125.

[7] Linz P., “Theoritical Numerical Analysis”, John Wiley and sons Inc., 1979.