Analýza modelů SIR

Abstract

Práce se zabývá analýzou stability epidemiologických modelů se zpožděním. K tomuto účelu nejprve formulujeme základní teorii diferenciálních rovnic se zpož- děním a zásadní tvrzení o ljapunovských funkcích a stabilitě, která uvádíme i s podrobnými důkazy. Stručně okomentujeme význam jednotlivých rovnic a vy- užitých konstant u tří epidemiologických modelů: SIR s konstantní celkovou po- pulací, SIR s proměnlivou velikostí populace a model SEIR. Postupně se jedná o systémy dvou, tří a čtyř diferenciálních rovnic se zpožděním. Pomocí vhodně zvolených ljapunovských funkcí, které získáme kombinováním postupů ze zdrojo- vých článků, dokážeme globální asymptotickou stabilitu beznákazového ekvilibria a lokální asymptotickou stabilitu endemického ekvilibria pro každý z modelů.

The thesis deals with stability of delay epidemiological models. For this pur- pose we formulate the basic theory of delay differential equations and the fun- damental theorems about Ljapunov functions and stability, that we state with detailed proofs. We briefly comment on the meaning of each equation and con- stants used in three epidemiological models: SIR with constant population size, SIR with varying population size and SEIR model. It is a system of two, three and four delay differential equations, respectively. By combining different procedures from source articles we find appropriate Ljapunov functions and with the help of them we prove global asymptotic stability of the disease free equilibrium and local asymptotic stability of the endemic equilibrium for each of the models.