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数学建模SIR数学模型的建立

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医学科学的进展已经能够有效地预防和控制许多传染病,但是仍然有一些传染病暴发或流行,危害人们的健康和生命。社会、经济、文化、风俗习惯等因素都会影响传染病的传播,而最直接的因素是:传染者的数量及其在人群中的分布、被传染者的数量、传播形式、传播能力、免疫能力等。一般把传染病流行范围内的人群分成三类:S 类,易感者(Susceptible),指未得病者,但缺乏免疫能力,与感染者接触后容易受到感染;I 类,感病者(Infective),指染上传染病的人,它可以传播给 S 类成员;R 类,移出者(Removal),指被隔离或因病愈而具有免疫力的人。问题提出•请建立传染病模型,描述传染病的传播过程,分析受感染人数的变化规律以及被传染的人数与哪些因素有关?如何预报传染病高潮的到来?为什么同一地区一种传染病每次流行时,被传染的人数大致不变?根据传播过程的一般规律,用机理分析方法建立模型问题分析: 关键字:社会、经济、文化、风俗习惯等因素 摘要:随着卫生设施的改善、医疗水平的提高以及人类文明的不断进展,诸如霍乱、天花等曾经肆虐全球的传染性疾病已经得到有效的控制。但是一些新的、不断变异着的传染病毒却悄悄向人类袭来。20 世纪 80 年代十分险恶的爱滋病毒开始肆虐全球,至今带来极大的危害。长期以来,建立制止传染病蔓延的手段等,一直是各国有关专家和官员关注的课题。不同类型传染病的传播过程有其各自不同的特点,弄清这些特点需要相当多的病理知识,这里不可能从医学的角度一一分析各种传染病的传播,而只是根据一般的传播模型机理建立几种模型。模型 1 在这个最简单的模型中,设时刻 t 的病人人数 x(t)是连续、可微函数,并且每天每个病人有效接触(足使人致病)的人数为常数 λ 考察 t到 t+Δt 病人人数的增加,就有x(t+ Δt)−x(t )=λx(t) Δt再设t=0时有x0有个病人,即得微分方程dxdt =λx , x(0)=x0(1)方程(1)的解为x(t )=x0e λ t(2)结果表明,随着 t 的增加,病人人数 x(t)无限增长,这显然是不符合实际的。建模失败的原因在于:在病人有效接触的人群中,有健康人也有病人,而其中只有健康人才可以被传染为病人,所以在改进的模型中必须区别这两种人。模型 2 SI 模型假设条件为1.在疾病传播期内所考察地区的总人数 N 不变,即不考虑生死,也不考虑迁移。人群分为易感染者(Susceptible)和已感染者(Infective)两类(取两个词的第一个字母,称之为 SI 模型),以下简称健康者...

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