A modelagem com cálculo fracionário de problemas epidemiológicos com estrutura espacial

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X90575

Palavras-chave:

Interação multipopulacional, Equações diferenciais fracionárias, Surtos de doenças, Modelo SIR

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo principal investigar o potencial do uso do cálculo fracionário na modelagem de epidemias de populações interagentes. Em particular, estudaremos modelos compartimentais do tipo SIRs em rede, com derivadas fracionárias, para descrever a dinâmica de propagação espacial de doenças em populações distribuídas em rede. No modelo proposto analisamos a existência de pontos fixos e sua estabilidade. Para investigar os efeitos introduzidos na dinâmica pelas derivadas fracionárias, resultados numéricos foram obtidos e comparações foram realizadas entre modelos com derivadas fracionárias e modelos de derivada inteira.

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Biografia do Autor

Cibelle Abelenda Tavares, Universidade Federal do Rio Grande

Mestrado em andamento em Modelagem Computacional.

Matheus Jatkoske Lazo, Universidade Federal do Rio Grande

Doutorado em Física.

Referências

Allen, L. J. S. (2006). An introduction to Mathematical Biology. Pearson Prentice Hall.

Arino, J. & Vand Den Driesschet, P. (2003). A multi-city epidemic model. Mathematical Population Studies, 10(3):175–193.

Arqub, A. & El-Ajou, A. (2013). Solution of the fractional epidemic model by homotopy analysis method. Journal of King Saud University - Science, 25(1):73–81.

Diethelm, K. (2010). The Analysis of Fractional Differential Equations: An Application-Oriented Exposition Using Differential Operators of Caputo Type. Springer.

Hethcote, H. W. (2000). The mathematics of infectious diseases. SIAM Review, 42(4):599–653.

Keeling, M. J. & Rohani, P. (2008). Modeling Infectious Diseases in Humans and Animals. Princeton University Press.

Kretzschmar, M. & Wallinga, J. (2009). Mathematical models in infectious disease epidemiology. In Alexander, K., Mirjam, K., Klaus, K. (Eds.). Modern infectious disease epidemiology (pp. 70-75). Springer.

Lazo, M. J. & Cezaro, A. (2021). Why can we observe a plateau even in an out of control epidemic outbreak? a seir model with the interaction of n distinct populations for covid-19 in brazil. Trends in Applied and Computational Mathematics, 22(1):109–123.

Luiz, M. H. R. (2012). Modelos matem´aticos em epidemiologia. Master’s thesis, [Dissertaç˜ao, Mestrado, Universidade Estadual Paulista]. Acervo Digital da Unesp.

Marques, J. C., Cezaro, A., & Lazo, M. J. (2022). A sir model with spatially distributed multiple populations interactions for disease dissemination. Trends in Computational and Applied Mathematics, 23(1):143–154.

Nisar, K. S., Farman, M., Abdel-Aty, M., & Cao, J. (2023). A review on epidemic models in sight of fractional calculus. Alexandria Engineering Journal, 75(3):81–113.

Oliveira, D. S. (2012). Introduçao ao C´alculo Fracion´ario. [Monografia de Matem´atica Aplicada, Universidade Federal do Rio Grande, Universidade Federal do Rio Grande].

Rodrigues, E. d. S. (2023). An´alise da eficiˆencia do modelo SIR quando confrontado com dados reais. [Apresentac¸ ˜ao de trabalho]. Anais da I Conferˆencia Internacional de Pol´ıticas P´ublicas e Ciˆencia de Dados do Amazonas / II Conferˆencia de Ciˆencia de Dados para as Ciˆencias Sociais, Universidade do Estado do Amazonas.

Sabatier, J., Agrawal, O. P., & Machado, J. A. T. (2007). Advances in Fractional Calculus: Theoretical Developments and Applications in Physics and Engineering. Springer.

Tavares, C. A. (2021). Sistemas dinˆamicos com derivadas fracion´arias aplicado a problemas de populac¸ ˜oes interagentes. Anais do X Encontro Regional de Matem´atica Aplicada e Computacional do Rio Grande do Sul – X ERMAC-RS, 9(3):21–27.

Tavares, C. A. & Lazo, M. J. (2022). Dynamic systems with fractional derivatives applied to interagent populations problems. Trends in Computational and Applied Mathematics, 23(2):299–314.

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Publicado

2025-02-14

Como Citar

Tavares, C. A., & Lazo, M. J. (2025). A modelagem com cálculo fracionário de problemas epidemiológicos com estrutura espacial. Ciência E Natura, 47(esp. 1). https://doi.org/10.5902/2179460X90575

Edição

Seção

IV Jornada de Matematica e Matematica aplicada UFSM

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