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一类反应扩散SIQR传染病模型的最优控制

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为探究疾病发生时如何更快地控制疾病、避免疾病的扩散和流行,研究了一类反应扩散的易感-感染-隔离-恢复(susceptible-infectious-quarantined-recovered,SIQR)传染病模型的最优控制问题.首先利用截断方法证明状态方程解y=(S,I,Q,R)T 的存在性,其次利用极小化序列证明最优控制对(S∗,I∗,Q∗,R∗,u∗)的存在性,最后利用拉格朗日方法得到一阶必要条件以及最优控制u∗的表达形式.结果表明:当控制u=u∗为最优控制时,给定的目标泛函达到最小值.该研究在偏微分方程传染病模型的最优控制方面具有重要意义.
Optimal Control of a Class of Reaction-diffusion SIQR Epidemic Models
In order to investigate how to control the disease faster when it occurs and to avoid spreading and epidemics,this paper investigated the optimal control problem for a class of susceptible-infectious-quarantined-recovered(SIQR)reaction-diffusion epidemic models.Firstly,the truncation method was used to prove the existence of the solution y=(S,I,Q,R)T of the state equation.Secondly,the minimisation sequence was used to prove the existence of the optimal control pair(S*,I*,Q*,R*,u*).Finally,the Lagrange method was used to obtain the first-order necessary condition and the expression of the optimal control u*.The results showed that when the control u=u* was optimal,the given objective function was minimised.This study is of great significance to the problem of optimal control of infectious disease models with partial differential equations.

epidemic modelreaction-diffusion equationexistence and uniqueness of solutionsoptimal controlfirst-order necessary condition

毛金凤、周敏

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湖北民族大学 数学与统计学院,湖北 恩施 445000

传染病模型 反应扩散方程 解的存在唯一性 最优控制 一阶必要条件

国家自然科学基金项目湖北民族大学研究生教育创新项目

11961023MYK2023041

2024

湖北民族大学学报(自然科学版)
湖北民族学院

湖北民族大学学报(自然科学版)

影响因子:0.458
ISSN:2096-7594
年,卷(期):2024.42(1)
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