传染病模型

传染病模型中的符号表示

传染病模型_第1张图片
传染病模型_第2张图片

SI模型(艾滋传染模型)

传染病模型_第3张图片
传染病模型_第4张图片


%% 直接求微分方程的解析解
dsolve('Dx1 = -0.1 * x1 * x2 / 1000', 'Dx2 = 0.1 * x1 * x2 / 1000','x1(0) = 999, x2(0) = 1', 't');

%% 根据S + I = N做一个化简

x1 = dsolve('Dx1 = -0.1 * x1 * (1000 - x1) / 1000', 'x1(0) = 999', 't');
x2 = 1000 - x1;

figure(1)
fplot(x1, [0 200], 'b')
hold on
fplot(x2, [0 200], 'r')
legend('易感者', '感染者')

%% 这道题目可以求出解析解,但是后面的大部分题目都是求不出解析解这里我们再熟悉一遍数值解的求解过程

clc; clear
global TOTAL_N
TOTAL_N = 1000;
i0 = 1;
s0 = 999;
[t, x] = ode45('fun1', [1:200], [s0, i0]);
plot(t, x(:, 1), 'r-*');
hold on
plot(t, x(:, 2), 'b-+')'
legend('易感者', '感染者')

function dx = fun1(t, x)
    global TOTAL_N
    beta = 0.1;
    dx = zeros(2, 1);
    dx(1) = - beta * x(1) * x(2) / TOTAL_N;
    dx(2) = beta * x(1) * x(2) / TOTAL_N;
end

传染病模型_第5张图片

SIS模型(普通传染病模型 )

传染病模型_第6张图片
传染病模型_第7张图片

%% 
clc;clear
global TOTAL_N
TOTAL_N = 1000;
global alfa;
alfa = 0.06;
global beta
beta = 0.1;
i0 = 1;
s0 = 999;
[t, x] = ode45('fun1', [1:500], [s0, i0]);
plot(t, x(:, 1), 'r-*');
hold on
plot(t, x(:, 2), 'b-+')'
legend('易感者', '感染者')

传染病模型_第8张图片

SIR模型

传染病模型_第9张图片
传染病模型_第10张图片

这里关于总人数毫无疑问 N = S + I + R但是在传染过程中,由于康复者已经有抗体且不会再被感染,所以这里有效人群就不能再把R计算在内了,N’ = S + I


%%
clc; clear all;
N = 1000;
i0 = 1;
s0 = 999;
r0 = 0;
[t, x] = ode45('fun1', [1:500], [s0 i0 0]);
x = round(x);
figure(1);
plot(t, x(:, 1), 'r-');
hold on 
plot(t, x(:, 2), 'b-');
hold on
plot(t, x(:, 3), 'g-');
hold on
legend('易感者S','感染者I','康复者R')
function dx = fun1(t, x)
   beta = 0.1;
   gamma = 0.02;
   % x(1)表示S,x(2)表示I, x(3)表示R
   dx = zeros(3,1);
   C = x(1) + x(2);
   dx(1) = - beta * x(1) * x(2) / C;
   dx(2) =  beta * x(1) * x(2) / C - gamma * x(2);
   dx(3) = gamma * x(2);
end

传染病模型_第11张图片

对SIR模型的拓展
传染病模型_第12张图片

function dx = fun1(t, x)
    beta = 0.1;
   gamma = 0.02;
   if t > 100
        gamma = gamma * 10;
   end
   % x(1)表示S,x(2)表示I, x(3)表示R
   dx = zeros(3,1);
   C = x(1) + x(2);
   dx(1) = - beta * x(1) * x(2) / C;
   dx(2) =  beta * x(1) * x(2) / C - gamma * x(2);
   dx(3) = gamma * x(2);
end

传染病模型_第13张图片
拓展2:考虑死亡率
传染病模型_第14张图片
传染病模型_第15张图片

SIRS模型

传染病模型_第16张图片
传染病模型_第17张图片

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