数学模型之SIR数学模型ppt课件.ppt

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1、动态模型,描述对象特征随时间(空间)的演变过程,分析对象特征的变化规律,预报对象特征的未来性态,研究控制对象特征的手段,根据函数及其变化率之间的关系确定函数,微分方程建模,根据建模目的和问题分析作出简化假设,按照内在规律或用类比法建立微分方程,数学模型,传染病模型,问题,描述传染病的传播过程,分析受感染人数的变化规律,预报传染病高潮到来的时刻,预防传染病蔓延的手段,按照传播过程的一般规律，用机理分析方法建立模型,数学模型,已感染人数 (病人) i(t),每个病人每天有效接触(足以使人致病)人数为,模型1,【模型假设】,若有效接触的是病人，则不能使病人数增加,【模型构成】,?,数学模型,模型2,

2、区分已感染者(病人)和未感染者(健康人),1）总人数N不变，病人和健康 人的 比例分别为,2）每个病人每天有效接触人数为, 且使接触的健康人致病, 日接触率,SI 模型,数学模型,【模型假设】,【模型构成】,模型2,tm传染病高潮到来时刻, (日接触率) tm,病人可以治愈！,?,t=tm, di/dt 最大,数学模型,模型3,传染病无免疫性病人治愈成为健康人，健康人可再次被感染,增加假设,SIS 模型,3）病人每天治愈的比例为, 日治愈率, 日接触率,1/ 感染期, 一个感染期内每个病人的有效接触人数，称为接触数。,数学模型,【模型构成】,模型3,接触数 =1 阈值,感染期内有效接触感染的健

3、康者人数不超过病人数,模型2(SI模型)如何看作模型3(SIS模型)的特例,数学模型,模型4,传染病有免疫性病人治愈后即移出感染系统，称移出者,SIR模型,1）总人数N不变，病人、健康人和移出者的比例分别为,2）病人的日接触率 , 日治愈率, 接触数 = / ,需建立 的两个方程,数学模型,【模型假设】,【模型构成】,模型4,SIR模型,数学模型,SIR模型,相轨线 的定义域,在D内作相轨线 的图形，进行分析,数学模型,模型4,SIR模型,相轨线 及其分析,s(t)单调减相轨线的方向,P1: s01/ i(t)先升后降至0,P2: s01/ i(t)单调降至0,1/阈值,数学模型,模型4,SIR模型,预防传染病蔓延的手段, (日接触率) 卫生水平,(日治愈率) 医疗水平,传染病不蔓延的条件s01/, 的估计,降低 s0,提高 r0,提高阈值 1/,数学模型,模型4,SIR模型,被传染人数的估计,记被传染人数比例, 小, s0 1,提高阈值1/降低被传染人数比例 x,s0 - 1/ = ,数学模型,