数学建模_传染病模型 (1)

2021-01-20 19:28

传染病模型

医学科学的发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,并分析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?

关键字:传染病模型、建模、流行病

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发展,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。还有最近的SARS病毒和禽流感病毒,都对人类的生产生活造成了重大的损失。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,而只是按照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 考察t到t t病人人数的增加,就有

x(t t) x(t) x(t) t

再设t 0时有x0有个病人,即得微分方程

dx

x,x(0) x0dt

方程(1)的解为

(1)

x(t) x0e 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


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