شماره ركورد
33814
پديد آورنده
جولان جوده
عنوان
مدلسازي رياضي انتقال كوويد-19 با راهبردهاي مداخلهاي و تحليل پايداري آن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
رياضي كاربردي- آناليز عددي
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/06/30
استاد راهنما
سيده محبوبه مولوي عربشاهي
استاد مشاور
سيده محبوبه مولوي عربشاهي
دانشكده
رياضي و علوم كامپيوتر
چكيده
شيوع جهاني بيماري نوپديد كروناويروس 2019 (COVID-19) ناشي از «كروناويروس 2 عامل سندرم حاد تنفسي شديد» (SARS-CoV-2) كه از اواخر سال 2019 آغاز شد، به بيش از 6٫3 ميليون مرگ در سراسر جهان انجاميده است. گسترش سريع ويروس، دولتها و نهادهاي بهداشت عمومي را بر آن داشت تا طيفي گسترده از راهبردهاي پيشگيرانه و مداخلهاي را براي مهار انتقال به كار گيرند. اين پاياننامه يك مدل كامپارتماني (بخشبنديشده) قطعي را بهصورت دستگاهي از معادلات ديفرانسيل كوپلهٔ غيرخطي تدوين ميكند تا پويايي انتقال COVID-19 را در يك جمعيت با اختلاط همگن و تحت چندين مداخله بررسي كند. در مدل، ويژگيهاي كليدي اپيدميولوژيك از جمله واكسيناسيون، قرنطينه، ايزولاسيون و مداخلات غيردارويي مانند فاصلهگذاري اجتماعي گنجانده شده است. براي اطمينان از خوشطرحي رياضي دستگاه، وجود، يكتايي و مثبتبودن پاسخهاي كلاسيك برقرار ميشود. نقاط تعادل استخراج و عدد توليدمثل پايه 𝑅0 با استفاده از رويكرد «ماتريس نسل بعد» بهعنوان شاخصي براي ماندگاري يا ريشهكني بيماري محاسبه ميگردد. پايداري موضعي و سراسري تعادل عاري از بيماري با بهرهگيري از خطيسازي و روشهاي مبتني بر لياپانوف تحليل ميشود. نتايج نشان ميدهد كه هرگاه عدد توليدمثل كنترلي كمتر از يك باقي بماند، بيماري در نهايت خاموش ميشود. براي پشتيباني از اين يافتههاي نظري، شبيهسازيهاي عددي با روش رانگ–كوتاي دورمَند–پرينس انجام شده است. پارامترهاي مدل يا از مجموعهدادههاي موجود برآورد شدهاند يا از ادبيات اپيدميولوژيك مرتبط اقتباس گرديدهاند. خروجيهاي شبيهسازي نشان ميدهد كه بهكارگيري همزمان چند راهبرد مداخلهاي، شيوع بيماري را بهطور معناداري كاهش داده و روند افت سطوح عفونت را تسريع ميكند. در مجموع، يافتهها بر اهميت حياتي اقدامات بهموقع و هماهنگ بهداشت عمومي در كاهش پيامدهاي همهگيري COVID-19 تأكيد ميورزد. مداخلاتي مانند واكسيناسيون گسترده، فاصلهگذاري اجتماعي سختگيرانه، رعايت بهداشت دست و خودايزولهسازي افراد مبتلا، در كاهش انتقال بسيار مؤثرند. اين بينشها راهنماي عملي براي تدوين سياستهاي سلامت با هدف كنترل همهگيري كنوني و ارتقاي آمادگي در برابر خيزشهاي آتي فراهم ميآورد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/08
عنوان به انگليسي
Mathematical Modeling of COVID-19 Transmission with Intervention Strategies and Stability Analysis
تاريخ بهره برداري
9/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
جولان جوده
چكيده به لاتين
The global outbreak of the novel coronavirus disease (COVID-19), caused by the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), began in late 2019 and has led to more than 6.3 million deaths worldwide. The rapid spread of the virus prompted governments and public-health authorities to implement a wide range of preventive and intervention strategies to curb its transmission.
This thesis develops a deterministic compartmental model, formulated as a system of nonlinear coupled differential equations, to investigate the transmission dynamics of COVID-19 in a homogeneously mixed population under multiple intervention measures. The model incorporates key epidemiological features, including vaccination, quarantine, isolation, and non-pharmaceutical interventions such as social distancing. The existence, uniqueness, and positivity of classical solutions are established to ensure the mathematical well-posedness of the system. Equilibrium points are derived, and the basic reproduction number is computed using the next-generation matrix approach as an indicator of disease persistence or eradication.
The local and global asymptotic stability of the disease-free equilibrium is analysed via linearisation and Lyapunov-based methods. The results show that the disease eventually dies out when the control reproduction number remains below one. To support these theoretical findings, numerical simulations are performed using the Dormand–Prince Runge-Kutta method. Model parameters are either estimated from existing datasets or drawn from the relevant epidemiological literature. The simulation results demonstrate that the combined application of multiple intervention strategies markedly reduces disease prevalence and accelerates the decline of infection levels. Overall, the findings underscore the critical importance of timely and coordinated public-health measures in mitigating the COVID-19 pandemic. Interventions such as mass vaccination, strict social distancing, hand hygiene, and self-isolation of infected individuals prove highly effective in reducing transmission. These insights provide practical guidance for health-policy development aimed at controlling the current pandemic and enhancing preparedness for future outbreaks.
كليدواژه هاي فارسي
پايداري محلي , پايداري سراسري , كوويد 19 , عدد تكثير پايه , شبيهسازي عددي
كليدواژه هاي لاتين
COVID-19 , Stability analysis , Reproduction number , Intervention strategies , Numerical simulation
Author
Joulan Man Joudeh
SuperVisor
Maboubeh Molavi-Arabshahi