Fractional modeling and optimal control strategies for mutated COVID‐19 pandemic

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作者
Weiyuan Ma,Nuri Ma,Changping Dai,YangQuan Chen,Xinwei Wang
出处
期刊:Mathematical Methods in The Applied Sciences [Wiley]
被引量:5
标识
DOI:10.1002/mma.9313
摘要

As the COVID‐19 continues to mutate, the number of infected people is increasing dramatically, and the vaccine is not enough to fight the mutated strain. In this paper, a SEIR‐type fractional model with reinfection and vaccine inefficacy is proposed, which can successfully capture the mutated COVID‐19 pandemic. The existence, uniqueness, boundedness, and nonnegativeness of the fractional model are derived. Based on the basic reproduction number , locally stability and globally stability are analyzed. The sensitivity analysis evaluate the influence of each parameter on the and rank key epidemiological parameters. Finally, the necessary conditions for implementing fractional optimal control are obtained by Pontryagin's maximum principle, and the corresponding optimal solutions are derived for mitigation COVID‐19 transmission. The numerical results show that humans will coexist with COVID‐19 for a long time under the current control strategy. Furthermore, it is particularly important to develop new vaccines with higher protection rates.
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