<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<?covid-19-tdm?>
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Phys.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Physics</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Phys.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2296-424X</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">1383357</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphy.2024.1383357</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Physics</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Cost&#x2013;benefit analysis of the COVID-19 vaccination model incorporating different infectivity reductions</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Appiah et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://doi.org/10.3389/fphy.2024.1383357">10.3389/fphy.2024.1383357</ext-link>
</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Appiah</surname>
<given-names>Raymond Fosu</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2116911/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/conceptualization/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/data-curation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/methodology/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/writing-original-draft/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Jin</surname>
<given-names>Zhen</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/985873/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/funding-acquisition/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Junyuan</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1198746/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/supervision/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Asamoah</surname>
<given-names>Joshua Kiddy K.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2560691/overview"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/formal-analysis/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/investigation/"/>
<role content-type="https://credit.niso.org/contributor-roles/Writing - review &#x26; editing/"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>Complex Systems Research Center</institution>, <institution>Shanxi University</institution>, <addr-line>Taiyuan</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>Department of Mathematics</institution>, <institution>Saveetha School of Engineering SIMATS</institution>, <addr-line>Chennai</addr-line>, <country>India</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<sup>3</sup>
<institution>Department of Mathematics</institution>, <institution>Kwame Nkrumah University of Science and Technology</institution>, <addr-line>Kumasi</addr-line>, <country>Ghana</country>
</aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Edited by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1048269/overview">Xiaoke Xu</ext-link>, Dalian Nationalities University, China</p>
</fn>
<fn fn-type="edited-by">
<p>
<bold>Reviewed by:</bold> <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1198959/overview">Xiaofeng Luo</ext-link>, North University of China, China</p>
<p>
<ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2149657/overview">Segun Oke</ext-link>, Ohio University, United States</p>
</fn>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Zhen Jin, <email>jinzhn@263.net</email>; Junyuan Yang, <email>yjyang66@sxu.edu.cn</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>08</day>
<month>05</month>
<year>2024</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2024</year>
</pub-date>
<volume>12</volume>
<elocation-id>1383357</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>07</day>
<month>02</month>
<year>2024</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>19</day>
<month>03</month>
<year>2024</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2024 Appiah, Jin, Yang and Asamoah.</copyright-statement>
<copyright-year>2024</copyright-year>
<copyright-holder>Appiah, Jin, Yang and Asamoah</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>The spread and control of coronavirus disease 2019 (COVID-19) present a worldwide economic and medical burden to public health. It is imperative to probe the effect of vaccination and infectivity reductions in minimizing the impact of COVID-19. Therefore, we analyze a mathematical model incorporating different infectivity reductions. This work provides the most economical and effective control methods for reducing the impact of COVID-19. Using data from Ghana as a sample size, we study the sensitivity of the parameters to estimate the contributions of the transmission routes to the effective reproduction number <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> We also devise optimal interventions with cost&#x2013;benefit analysis that aim to maximize outcomes while minimizing COVID-19 incidences by deploying cost-effectiveness and optimization techniques. The outcomes of this work contribute to a better understanding of COVID-19 epidemiology and provide insights into implementing interventions needed to minimize the COVID-19 burden in similar settings worldwide.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>COVID-19</kwd>
<kwd>vaccination</kwd>
<kwd>infectivity reductions</kwd>
<kwd>optimal control</kwd>
<kwd>cost&#x2013;benefit analysis</kwd>
</kwd-group>
<custom-meta-wrap>
<custom-meta>
<meta-name>section-at-acceptance</meta-name>
<meta-value>Social Physics</meta-value>
</custom-meta>
</custom-meta-wrap>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>1 Introduction</title>
<p>Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is one of the infectious diseases that has caused a global medical and financial burden. Due to its high transmission rate, the World Health Organization (WHO) officially announced the prevalence of it as a global pandemic on 8th March 2020. The coronavirus spreads directly or indirectly from one infectious living host cell to another by replicating and causing infectious disease in the host (humans and/or animals) [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. Therefore, it is imperative to investigate how the virus spreads in the community and devise strategies to halt the disease&#x2019;s transmission.</p>
<p>Globally, COVID-19 has caused over 6 million deaths, and by March 2022, approximately 480 million incidences had been reported, according to [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. However, the COVID-19 reinfection scenario using the SIR model shows that transmission dynamics could arise as a result of immunity waning, even in cases where the force of reinfection is relatively weak [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>]. As mentioned in [<xref ref-type="bibr" rid="B4">4</xref>], the COVID-19 model, which entails infection through objects contaminated with SARS-CoV-2, is suggested to be made public knowledge.</p>
<p>COVID-19 spreads quickly, threatening global health and igniting a pandemic. This pandemic has had a major effect on other sectors, especially the socioeconomic sector [<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. As of 30 April 2022, there were 512,466,045 reported incidences and 6,257,512 COVID-19 fatalities worldwide, according to the Worldometer. With 6,046,467 COVID-19 cases reported overall, Indonesia ranks seventh in Asia and 18th globally [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>].</p>
<p>These findings highlight the need to investigate the spread of COVID-19 in order to minimize its transmission. Using a deterministic model is one way that mathematics is crucial to simulating the epidemic phenomenon of the disease&#x2019;s spread. The analysis of the COVID-19 model with declining immunity has advanced significantly. For the latter, the natural immunity period is defined by the vaccine efficacy level, which dictates when to start the mass vaccination strategy based on models involving symptomatic and asymptomatic infected populations, as explained in [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>].</p>
<p>Mathematical models have been an important tool in epidemiology since the 18th century and can be used to determine the level of spread of infectious disease, aside from medical and biological research studies and strategies for controlling diseases. A modified susceptible&#x2013;exposed&#x2013;infectious&#x2013;removed (SEIR) model with vaccination, quarantine, and isolated SVEQIMR is used to analyze the spread of COVID-19 disease in [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>]. In this article, compartmental models were used to demonstrate the pattern of vaccination and control strategies for infectious diseases.</p>
<p>Furthermore, the compartmental model is used to study the behavior of COVID-19 after the introduction of vaccines in [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>]. In this article, the population is divided into distinct compartments to demonstrate the control efficacy of infectious diseases in India. Again, a parameterized nonlinear SEIHR model to analyze the transmission of coronavirus disease in Indonesia using the compartmental model is analyzed in [<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>].</p>
<p>The transmission dynamics, basic reproduction number, and control measures of COVID-19 are analyzed using the compartmental model in [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>]. In this article, effective public health interventions were proposed to control the spread of the disease in Wuhan, China. The cost-effective analysis, global stability, and control strategy for the spread of COVID-19 in Ghana are analyzed using the compartmental model in [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>]. In this article, control measures were outlined by formulating the SEAIRV model to investigate human&#x2013;environment&#x2013;human transmission. However, these studies do not capture the effects of reducing the infectivity rate on the disease&#x2019;s transmission.</p>
<p>The aforementioned issues have driven this study to explore the effects of vaccination and infectivity reductions on the spread of COVID-19, devise optimal control interventions, and analyze the cost&#x2013;benefits of implementing the interventions. The subsequent sections are as follows: in <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref>, we present the design of the epidemiological model together with the definition of the parameters and variables in the model. In <xref ref-type="sec" rid="s3">Section 3</xref>, we analyze the positivity of the model&#x2019;s solutions, computation of the models&#x2019; reproduction numbers, and stability of the model. In <xref ref-type="sec" rid="s4">Section 4</xref>, we present the model parameter estimation and sensitivity analysis. In <xref ref-type="sec" rid="s5">Section 5</xref>, we present the numerical simulations and model analysis. In <xref ref-type="sec" rid="s6">Section 6</xref>, we present the optimal control strategies and analyze the cost&#x2013;benefit analysis. We finally present the concluding remarks of this study in <xref ref-type="sec" rid="s7">Section 7</xref>.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>2 <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> model formulation</title>
<p>The flowchart below illustrates the mechanism of the model. We denote <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the total population divided into seven different compartments: susceptible individuals at a given time <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<italic>,</italic> vaccinated individuals at a given time <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, exposed individuals at a given time <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, individuals under quarantine at a given time <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, infected individuals at a given time <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> isolated individuals at a given time <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and individuals recovered at a given time <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We assume that the vaccinated individuals become susceptible again due to the vaccine&#x2019;s inefficacy. Again, a portion of susceptible individuals undergo self-quarantine, while others enter the exposed class. Some of the exposed individuals become infected and then recover naturally without any special treatment. The remaining proportion of individuals either go through quarantine or become infected. It is also assumed that the individuals in the susceptible and vaccinated compartments would come into direct or indirect contact with the individuals in the exposed, quarantined, and isolated compartments. Therefore, we introduce infectivity reductions <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> attributed to the exposed, quarantined, and isolated compartments, respectively. The introduction of these different infectivity reductions is to minimize transmission from the potential carriers of the virus. Again, we assume that the quarantined and isolated individuals are not part of the active population at the time of incidence, so the total active population for the standard incidence at any given time is <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>N</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Therefore, the forces for infection of susceptible and vaccinated classes are given as <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. Recovered individuals become susceptible again once they come into contact with the possible carriers of the COVID-19 virus. The description of the model&#x2019;s parameters is given in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>. The optimal control interventions <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are explained in the subsequent section.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Definition of model parameters.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Parameter</th>
<th align="left">Definition</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Transmission rate from <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Transmission rate from <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Infectivity reduction of the exposed class</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Infectivity reduction of the quarantined class</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Infectivity reduction of the isolated class</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">&#x39b;</td>
<td align="left">Recruitment rate</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Natural death rate</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Vaccine inefficacy</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Vaccination rate</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Movement rate from <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x14b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Movement rate from <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Movement rate from <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Movement rate from <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Movement rate from <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Incubation (latent) period</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Movement rate from <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Movement rate from <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Movement rate from <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">Movement rate from <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The total population <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e1">1</xref>) is defined based on <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref> as follows:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>SVEQIMR model flowchart.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g001.tif"/>
</fig>
<p>The following nonlinear ordinary differential equations illustrate the model.<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x14b;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m61">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>With initial conditions <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> all initial parameters of model (2) are nonnegative.</p>
</sec>
<sec id="s3">
<title>3 <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> model mathematical analysis</title>
<p>The detailed analysis of the model is conducted mathematically to show the positivity of solutions and their boundedness within a specific domain.</p>
<sec id="s3-1">
<title>3.1 Positivity and boundedness of solutions</title>
<p>The variables and parameters of model (2) are nonnegative since it is based on a population with COVID-19.</p>
<p>
<statement content-type="theorem" id="Theorem_1">
<label>Theorem 1</label>
<p>Define <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; if <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> then <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and its solutions and initial values are nonnegative for <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and bounded in the region <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="normal">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>
<bold>Proof:</bold> Let us consider the following instance where there exists an initial time <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> such that</p>
<p>
<inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for all <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>Here, <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Without the loss of generalization, <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Therefore, <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for all <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> However,<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>This contradicts the claim <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Therefore, <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for all <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> This shows that all the solutions are positive for <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2265;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in all other cases.</p>
</statement>
</p>
<p>
<statement content-type="theorem" id="Theorem_2">
<label>Theorem 2</label>
<p>To prove the boundedness of model (2), define a positive invariant set as <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and attract positive solutions.</p>
<p>
<bold>Proof:</bold> Considering Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">1</xref>.</p>
<p>The rate of change in the total population is given as<disp-formula id="equ2">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ3">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2013;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>From Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e3">3</xref>), it follows that,<disp-formula id="equ4">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Then, <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Thus, <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is bounded, and all solutions in the <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> approach enter or remain in <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> If <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> shows that <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a set of positive invariant and is in the region <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> This theorem proves the existence of COVID-19&#xa0;at a given time in an area that was not infected with COVID-19 disease, and all the initial state variables are positive. This completes the proof.</p>
</statement>
</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>3.2 Disease-free equilibrium and effective reproduction number</title>
<p>The disease equilibrium point, <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, of the model is achieved by equating system (2) to 0. The result is defined as follows:<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x14b;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>At disease-free equilibrium (DFE), we set <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the following results are obtained from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e4">4</xref>):<disp-formula id="equ5">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ6">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ7">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ8">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>At disease-free equilibrium,<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The corresponding Jacobian matrix of the system (2) evaluated at <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (see, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e5">5</xref>)) to obtain the disease-free equilibrium Jacobian matrix <inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given as follows:<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> using <inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; hence, <inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>Using <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e6">6</xref>) the following matrices can be deduced to evaluate the effective reproduction number <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. We define the next-generation matrix <inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the square matrix, which consists of matrix <inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> representing new infections and matrix <italic>V</italic>.<disp-formula id="equ9">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>14</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m118">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>g</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>14</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>The effective reproduction number, <inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, of the model is evaluated as the spectral radius of matrix <inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:mi>G</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; that is, <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="script">P</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>F</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> given as<disp-formula id="equ10">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Substituting <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> into Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e7">7</xref>), gives<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore, there is a unique equilibrium in the model, which implies that <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e8">8</xref>) is unique. The effective reproduction number, <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicates the number of secondary infections that one infected person can produce if they come into contact with people living in a safe zone. <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be summarized as follows: the exposed class contributed to a significant secondary infection, which is the first term of <inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where a proportion of <inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> individuals entered the infected class. The infected class generated a significant secondary infection, which is the second term of <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> The quarantined class contributed to a significant secondary infection, which is the third term of <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> The isolated class contributed to a significant secondary infection, which is the last term of <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> We consider the dynamics of vaccination and infectivity reductions on <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as follows in Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e9">9</xref>&#x2013;<xref ref-type="disp-formula" rid="e11">11</xref> respectively.<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; In the absence of vaccination, the reproduction number, <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given as</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; In the absence of infectivity reductions, the reproduction number, <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given as</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>&#x2022; In the absence of vaccination and infectivity reductions, the reproduction number, <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given as</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s3-3">
<title>3.3 Stability analysis</title>
<p>Next, since the system has unique equilibrium points, we check its stability.</p>
</sec>
<sec id="s3-4">
<title>3.4 Local stability of disease-free equilibrium <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</title>
<p>The Jacobian matrix, <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, is given in Equation <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">7</xref>. It can be seen from (<xref ref-type="disp-formula" rid="e6">6</xref>) that <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the three eigenvalues of <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The other eigenvalues are derived from the reduced matrix in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e12">12</xref>):<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>J</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>Therefore, the remaining eigenvalues are the roots of the following characteristic polynomial:<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="equ11">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ12">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ13">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ14">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ15">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>A</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ16">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ17">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore, using the Routh&#x2013;Hurwitz stability conditions, the roots of <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e13">13</xref>) of the reduced matrix have negative real parts if the following conditions hold: <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> It is obvious that the condition holds if <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This proves that in model (2), disease-free equilibrium, <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3be;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, is locally stable if <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and unstable if <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</sec>
<sec id="s3-5">
<title>3.5 Existence of endemic equilibrium of the model</title>
<p>Let us consider <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the endemic equilibrium for system (2) and equate the derivative to zero (0). The following results are obtained:<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c4;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x14b;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>Then, <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and solving Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">14</xref> simultaneously gives the following<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x14b;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x14b;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x14b;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting the expressions for <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e15">15</xref> into the fifth equation of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e14">14</xref> and simplifying, we obtain the following equation for <inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="equ18">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Simplifying the above equation gives Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e16">16</xref>)<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m175">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>Note that, in evaluating <inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<disp-formula id="equ19">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>)</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>(</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ20">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and simplifying gives<disp-formula id="equ21">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ22">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Let <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>It follows that<disp-formula id="equ23">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ24">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The expressions for <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be rewritten as follows<disp-formula id="equ25">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ26">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Let us consider the denominators of <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the following cases:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(a) If <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, then <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> This results in the endemic equilibrium point <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> since the expressions for <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are nonnegative, which implies <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(b) If <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, then since <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> which implies <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, endemic equilibrium does not exist.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>Using Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e17">17</xref>), for <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> when <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> it implies that the endemic equilibrium <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has a positive and unique equilibrium point when <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</sec>
<sec id="s3-6">
<title>3.6 Global stability of endemic equilibrium</title>
<p>Let us consider a globally positively definite and unbounded function <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with a globally negative time derivative. For <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for all <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> then at equilibrium, <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is globally stable for the autonomous system <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the Lyapunov function.</p>
<p>
<statement content-type="theorem" id="Theorem_3">
<label>Theorem 3</label>
<p>The system (<xref ref-type="disp-formula" rid="e14">14</xref>) has an endemic equilibrium <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m213">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that satisfies <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. If <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the endemic equilibrium point globally asymptotically stable in a positive region <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">K</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x14b;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<bold>Proof.</bold> We define the Lyapunov function <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and its endemic equilibrium as follows:<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m220">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">ln</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>from Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e19">19</xref>), we have <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2009;and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting (<xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="e18">18</xref>) into (<xref ref-type="disp-formula" rid="e20">20</xref>) gives<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m223">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Solving the (<xref ref-type="disp-formula" rid="e21">21</xref>) value gives<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m224">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Let <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>
<inline-formula id="inf451">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are obtained by setting the coefficients of <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> equal to 0, which after solving gives<disp-formula id="equ27">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<p>Hence, the result is<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m229">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>From the above Eqs (<xref ref-type="disp-formula" rid="e22">22</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e23">23</xref>), it can be realized that if the arithmetic mean is greater than or equal to their geometric mean, then <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> only holds if <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> It implies that <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2002;</mml:mtext>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mtext>in&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; therefore, the largest invariant set is <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>:</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> The endemic equilibrium <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is globally asymptotically stable in the positive region <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> when <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> based on the Lyapunov&#x2013;LaSalle stability theorem.</p>
</statement>
</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s4">
<title>4 Model parameterization and sensitivity analysis</title>
<p>We evaluate the reproduction number to find the transmission routes of the pandemic and the proportion of individuals. A sensitivity analysis was carried out to evaluate the contribution of each parameter to the reproduction number.</p>
<sec id="s4-1">
<title>4.1 Estimation of model parameters</title>
<p>We evaluate the reproduction numbers using the values in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>. The effective reproduction number <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.85575</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and a proportion of 0.19998 of the exposed individuals move to the infected class at any given time. The contribution from each transmission route is shown in the table below.</p>
<p>
<xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref> reveals that the infectious and exposed classes contribute significantly to the transmission of the disease. This implies that there must be admissible measures to halt the transmission of the disease.</p>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Contribution of transmission routes to the effective reproduction number <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center"/>
<th align="center">Total</th>
<th align="center">Exposed (<inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)</th>
<th align="center">Infected (<inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)</th>
<th align="center">Quarantined (<inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">Isolated <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">0.85575</td>
<td align="center">0.21686</td>
<td align="center">0.41773</td>
<td align="center">0.09027</td>
<td align="center">0.13088</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">1.07268</td>
<td align="center">0.27184</td>
<td align="center">0.52362</td>
<td align="center">0.11316</td>
<td align="center">0.16406</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">4.20958</td>
<td align="center">0.72285</td>
<td align="center">0.41773</td>
<td align="center">0.45137</td>
<td align="center">2.61762</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">
<inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="left">5.27683</td>
<td align="center">0.90612</td>
<td align="center">0.52364</td>
<td align="center">0.56581</td>
<td align="center">3.28126</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>4.2 Sensitivity analysis</title>
<p>We illustrate the arithmetic behavior of model (2) parameters&#x2019; sensitivity. The sensitivity of the parameters in <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the model is defined in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e24">24</xref> as<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>%</mml:mo>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>%</mml:mo>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ28">
<mml:math id="m249">
<mml:mtable>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x1a4;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>From the above analysis, it is observed that <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will increase proportionally as the following parameters <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increase; on the other hand, <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decreases proportionally as the following parameters <inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increase since sensitivity indices are sign determined. This can be used to show the numerical importance of the various parameters in <inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m255">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref> illustrates the numerical results of the sensitivity index of the various parameters in <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<table-wrap id="T3" position="float">
<label>TABLE 3</label>
<caption>
<p>Values of the sensitivity index of parameters in <inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m257">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Parameter</th>
<th align="center">Value</th>
<th align="center">Reference</th>
<th align="center">Sensitivity index</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.4531</td>
<td align="center">[<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>]</td>
<td align="center">&#x2b;0.8192</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.3531</td>
<td align="center">Fitted</td>
<td align="center">&#x2b;0.7104</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.3</td>
<td align="center">[<xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>]</td>
<td align="center">&#x2b;0.4754</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.2</td>
<td align="center" style="color:#131413">Fitted</td>
<td align="center">&#x2b;0.0743</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m262">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.05</td>
<td align="center" style="color:#131413">Fitted</td>
<td align="center">&#x2b;0.00035</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.2</td>
<td align="center" style="color:#131413">Fitted</td>
<td align="center">&#x2212;0.4345</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.1</td>
<td align="center" style="color:#131413">Estimated</td>
<td align="center">&#x2212;0.2012</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m265">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.000043</td>
<td align="center">Estimated</td>
<td align="center">&#x2212;0.8784</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.15</td>
<td align="center">Fitted</td>
<td align="center">&#x2212;0.0674</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.2</td>
<td align="center">[<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>]</td>
<td align="center">&#x2212;0.3605</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m268">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.023</td>
<td align="center">Fitted</td>
<td align="center">&#x2212;0.1546</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.015</td>
<td align="center" style="color:#131413">Fitted</td>
<td align="center">&#x2212;0.5721</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m270">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.05</td>
<td align="center">[<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]</td>
<td align="center">&#x2212;0.0814</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.5482</td>
<td align="center">[<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]</td>
<td align="center">&#x2212;0.2347</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m272">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.15</td>
<td align="center" style="color:#131413">Assumed</td>
<td align="center">&#x2212;0.1413</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">
<inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m273">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center" style="color:#131413">0.11</td>
<td align="center">Fitted</td>
<td align="center">&#x2212;0.1203</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Based on the numerical illustrations shown in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>, the effective reproduction number <inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m274">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will change as the parameters change. Sensitivity analysis is interpreted based on the sign associated with the particular parameter. The effective reproduction number <inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m275">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will decrease as the parameter values with the negative sign increase, while it increases when they decrease. Considering that <inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m276">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.8192</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> it indicates that <inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m277">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will increase <inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m278">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by 81% whenever there is a 1% increment in the transmission rate of the susceptible individuals. This depicts the explanation for all the parameter values with a positive sign. On the other hand, <inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m279">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0.1546</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> indicates that <inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m280">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will decrease <inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m281">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by 15% whenever there is a 1% increment in the recovery rate of the infected individuals. This depicts the explanation for all the parameter values with a negative sign.</p>
<p>Now, we examine the relationship between the parameters of effective reproduction number <inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m282">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by checking the partial rank correlation coefficients (PRCCs) of the parameters. The following figure illustrates the behavioral pattern of each parameter in the transmission dynamics of the disease.</p>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, one could realize that <inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m283">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> have a high positive effect on <inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m284">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> while <inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m285">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> have a high negative effect on <inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m286">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> One could realize that all these parameters are associated with vaccination and interventions to mitigate the infectivity rate in the population.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Partial rank correlation coefficient (PRCC) of effective reproduction number <inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m287">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> parameters.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g002.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s4-3">
<title>4.3 Effects of vaccination and infectivity reductions on the effective reproduction number <inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m288">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</title>
<p>This subsection explores the dynamics of <inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m289">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with respect to vaccination and infectivity reduction parameters <inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m290">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The following figure demonstrates the changing effects of vaccination and infectivity reduction parameters on <inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m291">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3A</xref> demonstrates the influence of vaccination rate <inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m292">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and vaccine inefficacy <inline-formula id="inf239">
<mml:math id="m293">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> One can realize that the effective reproduction number <inline-formula id="inf240">
<mml:math id="m294">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases as the vaccination rate <inline-formula id="inf241">
<mml:math id="m295">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decreases, while <inline-formula id="inf242">
<mml:math id="m296">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decreases as vaccine inefficacy <inline-formula id="inf243">
<mml:math id="m297">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decreases. <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3B</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F3">g</xref> show the effects of vaccination rate <inline-formula id="inf244">
<mml:math id="m298">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, vaccine inefficacy <inline-formula id="inf245">
<mml:math id="m299">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and infectivity reductions. It is observed that to mitigate the disease&#x2019;s transmission, there should be effective control measures to minimize the infectivity levels and maximize the vaccination rate to halt the disease&#x2019;s transmission. <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3H&#x2013;J</xref> show the effect of the infectivity reductions on <inline-formula id="inf246">
<mml:math id="m300">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> It could be observed that an increase in <inline-formula id="inf247">
<mml:math id="m301">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at any given time results in an increase in <inline-formula id="inf248">
<mml:math id="m302">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3H</xref>; <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3I</xref>). It can be seen that <inline-formula id="inf249">
<mml:math id="m303">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf250">
<mml:math id="m304">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> have a significant effect on <inline-formula id="inf251">
<mml:math id="m305">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as demonstrated in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>. Based on the above graphical representation, it is important to minimize the infectivity levels of the exposed class <inline-formula id="inf252">
<mml:math id="m306">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and quarantined class <inline-formula id="inf253">
<mml:math id="m307">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to halt the disease&#x2019;s transmission.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Effect of vaccination and infectivity reductions on the effective reproduction number <inline-formula id="inf254">
<mml:math id="m308">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> <bold>(A)</bold> a plot of <italic>&#x03C3;</italic> and <italic>&#x03B8;</italic>, <bold>(B)</bold> <italic>r<sub>e</sub>
</italic> and <italic>&#x03B8;</italic>, <bold>(C)</bold> <italic>r<sub>q</sub>
</italic> and <italic>&#x03B8;</italic>, <bold>(D)</bold> <italic>r<sub>m</sub>
</italic> and <italic>&#x03B8;</italic>, <bold>(E)</bold> <italic>r<sub>e</sub>
</italic> and <italic>&#x03C3;</italic>, <bold>(F)</bold> <italic>r<sub>q</sub>
</italic> and <italic>&#x03C3;</italic>, <bold>(G)</bold> <italic>r<sub>m</sub>
</italic> and <italic>&#x03C3;</italic>, <bold>(H)</bold> <italic>r<sub>q</sub>
</italic> and <italic>r<sub>e</sub>
</italic> <bold>(I)</bold> <italic>r<sub>m</sub>
</italic> and <italic>r<sub>e</sub>
</italic> <bold>(J)</bold> <italic>r<sub>m</sub>
</italic> and <italic>r<sub>q</sub>
</italic>. The meaning of the respective parameters is in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g003.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec id="s5">
<title>5 Numerical simulations and discussions</title>
<p>In this section, the real data are observed to depict the situation of the transmission. The real data are compared with the model&#x2019;s solution accuracy. The proposed model is applied to explore the transmission of COVID-19 disease in Ghana using data from the WHO [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. This includes the daily number of infections and the total number of daily infections after the introduction of vaccines. The data are analyzed and compared to other literature works for the simulations. The daily infections and the total number of infections are simulated to analyze the behavioral pattern of the transmission of the disease. In particular, we illustrate the changing effects of the vaccination rate <inline-formula id="inf255">
<mml:math id="m309">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, vaccine inefficacy <inline-formula id="inf256">
<mml:math id="m310">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> , and infectivity reductions on the size of infectious individuals.</p>
<sec id="s5-1">
<title>5.1 Application of the <inline-formula id="inf257">
<mml:math id="m311">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> model</title>
<p>Once the model is formulated, it is necessary to compare it with data to check its validity. Here, we want to check the accuracy and authenticity of the model by verifying the extent to which the model can represent the real situation, as described in [<xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>]. The simulation consists of the application of the data from Ghana to illustrate the transmission of COVID-19 for the period 1st January 2022 to 1st March 2022 when the individuals were vaccinated. The following state variables are considered using data from Ghana for the period 1st January 2022 to 1st March 2022 [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>]. The estimated total population of Ghana is <inline-formula id="inf258">
<mml:math id="m312">
<mml:mrow>
<mml:mn>31732129</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]; hence, <inline-formula id="inf259">
<mml:math id="m313">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>31732129</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the assumed initial values are as follows: <inline-formula id="inf260">
<mml:math id="m314">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>200000</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>120000</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>150000</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>997</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1000</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>800</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> All the parameters used for the simulations are shown in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>.</p>
<p>The SVEQIMR model (fitted) depicts the pattern of the real situation (real data), as shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4A</xref>, which represents the plot of the daily number of infections, and <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4B</xref> represents the total number of infections for the period of 1st January 2022 to 1st March 2022. The plot of the model results indicates the pattern of the real situation. That is, the fitted model and real situation agree with each other and illustrate the transmission dynamics of the spread of the pandemic.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Plot of <bold>(A)</bold> the daily cases and <bold>(B)</bold> the total number of cases of the fitted model verses the real data from 1st January to 1st March 2022.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g004.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5-2">
<title>5.2 Effects of vaccination and infectivity reductions on COVID-19 incidences</title>
<p>Here, we analyze the influence of vaccination rate and vaccine inefficacy on the spread of COVID-19 disease using the same dataset. Let us consider the following parameters: vaccination rates <inline-formula id="inf261">
<mml:math id="m315">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.15</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.25</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.35</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.45</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and vaccine inefficacy <inline-formula id="inf262">
<mml:math id="m316">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.02</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.07</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.09</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the infected class.</p>
<p>Again, we demonstrate the changing effects of the different infectivity reductions on the behavioral pattern of the transmission of COVID-19 disease by considering the following arbitrary values <inline-formula id="inf263">
<mml:math id="m317">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.05</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.10</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.15</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.20</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0.25</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for the infectivity reduction of exposed individuals <inline-formula id="inf264">
<mml:math id="m318">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, quarantined individuals <inline-formula id="inf265">
<mml:math id="m319">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and isolated individuals <inline-formula id="inf266">
<mml:math id="m320">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The results are presented in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Plot of <bold>(A)</bold> the impact of vaccination rate <inline-formula id="inf267">
<mml:math id="m321">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on COVID-19 daily cases <bold>(B)</bold> and the impact of vaccine inefficacy <inline-formula id="inf268">
<mml:math id="m322">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(C)</bold> infectivity reduction of exposed individuals <inline-formula id="inf269">
<mml:math id="m323">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <bold>(D)</bold> infectivity reduction of quarantined individuals <inline-formula id="inf270">
<mml:math id="m324">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <bold>(E)</bold> infectivity reduction of isolated individuals <inline-formula id="inf271">
<mml:math id="m325">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="bold-italic">m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on COVID-19 daily cases.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g005.tif"/>
</fig>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5A</xref>, it is observed that an increase in the vaccination rate <inline-formula id="inf272">
<mml:math id="m326">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> results in a significant decrease in the daily number of reported cases. On the contrary, an increase in vaccine inefficacy <inline-formula id="inf273">
<mml:math id="m327">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> results in an increase in the daily number of reported cases, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5B</xref>. It could also be observed that the disease dies out gradually with time as vaccine inefficacy <inline-formula id="inf274">
<mml:math id="m328">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> approaches zero (0); however, a high vaccination rate <inline-formula id="inf275">
<mml:math id="m329">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> reduces the number of infections. Therefore, there is a significant effect of different values of vaccination rate <inline-formula id="inf276">
<mml:math id="m330">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and vaccine inefficacy <inline-formula id="inf277">
<mml:math id="m331">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the disease&#x2019;s spread. The above illustration shows that vaccination against the spread of the coronavirus is very important and must be adhered to.</p>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5C</xref>, it is realized that an increase in the infectivity reduction of exposed individuals <inline-formula id="inf278">
<mml:math id="m332">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> results in a significant increase and higher peaks in the daily reported cases. Furthermore, an increase in the infectivity reduction of the quarantined class <inline-formula id="inf279">
<mml:math id="m333">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> results in a moderate increase in the daily reported cases compared to the peaks of <inline-formula id="inf280">
<mml:math id="m334">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5D</xref>. The peaks of daily reported cases are lower than those of the exposed class because the individuals in this group are confined and monitored. In <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5E</xref>, there is a significant decline in the daily reported cases as the infectivity reduction of the isolated individuals <inline-formula id="inf281">
<mml:math id="m335">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decreases, which has fewer peaks than the others. From the above graphical representation, the infectivity reduction of the exposed individuals <inline-formula id="inf282">
<mml:math id="m336">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> should be controlled carefully because the higher the infectivity reduction, the higher the number of daily reported cases and <italic>vice versa</italic>. This graphical representation can be confirmed by the numerical illustration of the contribution of the transmission route in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>
<bold>.</bold> The exposed compartment contributed significantly to the effective reproduction number <inline-formula id="inf283">
<mml:math id="m337">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, with a proportion of 0.19998 of the individuals moving to the infected class. This means that approximately 20% of individuals in the exposed compartment become infected at a given time. The above diagram depicts the order of contribution of the transmission route to the effective reproduction number <inline-formula id="inf284">
<mml:math id="m338">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s6">
<title>6 Optimal control problem and cost&#x2013;benefit analysis</title>
<p>We modify Equation <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref> with the following optimal control variables: <inline-formula id="inf285">
<mml:math id="m339">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> representing the public awareness of the prevalence of COVID-19 and related infections where <inline-formula id="inf286">
<mml:math id="m340">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2208;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which reduces the forces of infection <inline-formula id="inf287">
<mml:math id="m341">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf288">
<mml:math id="m342">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, by <inline-formula id="inf289">
<mml:math id="m343">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>; <inline-formula id="inf290">
<mml:math id="m344">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denoting the control effort to intensify COVID-19 vaccination; and <inline-formula id="inf291">
<mml:math id="m345">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> denoting the control effort for infectivity reduction, which reduces infectivity by <inline-formula id="inf292">
<mml:math id="m346">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. All these efforts denote the control interventions in minimizing the transmission of COVID-19 and its reinfections. The modified Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref>) is given in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e25">25</xref>) as follows:<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m347">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x14b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x14b;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf293">
<mml:math id="m348">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf294">
<mml:math id="m349">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> remain as in <xref ref-type="sec" rid="s2">Section 2</xref> with the initial conditions given in the model (2).</p>
<sec id="s6-1">
<title>6.1 Objective functional</title>
<p>We now formulate the optimal trajectories that show the effect of the control efforts <inline-formula id="inf295">
<mml:math id="m350">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> subjected to (36); the objective functional <inline-formula id="inf296">
<mml:math id="m351">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is given as<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m352">
<mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We focus on minimizing the cost function (<xref ref-type="disp-formula" rid="e26">26</xref>), and the total cost of implementing the optimal control is given as<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m353">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The parameters <inline-formula id="inf297">
<mml:math id="m354">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>and <inline-formula id="inf298">
<mml:math id="m355">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref> are the balancing cost factors for <inline-formula id="inf299">
<mml:math id="m356">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively. All the control efforts <inline-formula id="inf300">
<mml:math id="m357">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are assumed to be bounded by Lebesgue measurable time-dependent functions on the interval <inline-formula id="inf301">
<mml:math id="m358">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf302">
<mml:math id="m359">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the final time with the control effort set defined in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">28</xref> as<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m360">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;for&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Now, we establish point-wise Hamiltonian <inline-formula id="inf303">
<mml:math id="m361">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> through Pontryagin&#x2019;s maximum principle to transform the optimal control system (<xref ref-type="disp-formula" rid="e25">25</xref>) and its associated objective functional (<xref ref-type="disp-formula" rid="e26">26</xref>). The following optimal solution is achieved.<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m362">
<mml:mtable class="align" columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right">
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mtd>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x39b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3c3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="right"/>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>where <inline-formula id="inf304">
<mml:math id="m363">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">29</xref> are the co-state variables with respect to the state variables, <inline-formula id="inf305">
<mml:math id="m364">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</p>
<p>
<statement content-type="theorem" id="Theorem_4">
<label>Theorem 4</label>
<p>Given <inline-formula id="inf306">
<mml:math id="m365">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as the optimal controls and the corresponding solutions <inline-formula id="inf307">
<mml:math id="m366">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msup>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the system (<xref ref-type="disp-formula" rid="e25">25</xref>), which minimizes <inline-formula id="inf308">
<mml:math id="m367">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> over <inline-formula id="inf309">
<mml:math id="m368">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x393;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> then there exist co-state variables <inline-formula id="inf310">
<mml:math id="m369">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>V</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> that satisfy<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m370">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>with conditions <inline-formula id="inf311">
<mml:math id="m371">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> where <inline-formula id="inf312">
<mml:math id="m372">
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Then, the optimality conditions that minimize the Hamiltonian, <italic>H</italic>, of (<xref ref-type="disp-formula" rid="e29">29</xref>) with respect to the controls are given as<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m373">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<bold>Proof:</bold> We formulate the adjoint equation for the optimal system by taking the partial derivative of Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">30</xref> as follows in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e32">32</xref>):<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m374">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x14b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x14b;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">h</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">d</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">e</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bc;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The control set illustrates the co-state system with the optimal conditions.<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m375">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi mathvariant="italic">H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>We solve for <inline-formula id="inf313">
<mml:math id="m376">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf314">
<mml:math id="m377">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;as&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf315">
<mml:math id="m378">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e33">33</xref>), and the results confirms the expression in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e31">31</xref>) are as follows:<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m379">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">V</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3d1;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>min</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="}" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>max</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3c6;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b3;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">M</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="italic">Q</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore, using the bounds of the controls <inline-formula id="inf316">
<mml:math id="m380">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf317">
<mml:math id="m381">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the control efforts are in the compact form given by the optimal condition of the system in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e34">34</xref>); hence, the proof is complete.</p>
</statement>
</p>
</sec>
<sec id="s6-2">
<title>6.2 Optimal control strategies</title>
<p>Here, our aim is to determine the number of infections after deploying the optimal control interventions. We explore the effects of implementing the interventions; therefore, the optimality system (36) is solved forward in time and the adjoint system backward in time with the corresponding lower and upper bounds of the controls. We used the population of Ghana to study the behavioral pattern of COVID-19. The estimated total population of Ghana is <inline-formula id="inf318">
<mml:math id="m382">
<mml:mrow>
<mml:mn>31732129</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]; hence, <inline-formula id="inf319">
<mml:math id="m383">
<mml:mrow>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>31732129</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the assumed initial values are as follows: <inline-formula id="inf320">
<mml:math id="m384">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>200000</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>120000</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>150000</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>997</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>Q</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1000</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>M</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>800</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>500</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> together with &#x39b; &#x3d; 1,364, <inline-formula id="inf321">
<mml:math id="m385">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf322">
<mml:math id="m386">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x14b;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.21</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and parameter values illustrated in <xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>. The balance costs associated with the objective functional are assumed to be <inline-formula id="inf323">
<mml:math id="m387">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>20</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and weight <inline-formula id="inf324">
<mml:math id="m388">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>100</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where <inline-formula id="inf325">
<mml:math id="m389">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> The lower bound (LB) and upper bound (UB) are assumed to be <inline-formula id="inf326">
<mml:math id="m390">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>B</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> The results are illustrated according to the strategies to implement the control strategies.</p>
<sec id="s6-2-1">
<title>6.2.1 Strategy 1: implementation of public awareness (<inline-formula id="inf327">
<mml:math id="m391">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)</title>
<p>The optimal solutions illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> account for the observations when the control effort <inline-formula id="inf328">
<mml:math id="m392">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is applied accordingly.</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Optimal solutions of implementing strategy 1. Plot <bold>(A)</bold> blue dotted line is the optimal solution for implementing strategy 1. <bold>(B)</bold> Optimal control profile for strategy 1.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g006.tif"/>
</fig>
<p>The optimal solutions illustrated above depict the following observations when public education is only applied:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(a) <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6A</xref> represents the effect of the control effort <inline-formula id="inf329">
<mml:math id="m393">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the infectious individuals. It implies that the number of individuals will decrease if the control effort is optimally implemented in halting the disease&#x2019;s transmission. Conversely, it will increase significantly.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(b) <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6B</xref> represents the profile of the control effort for public awareness of COVID-19. It implies that education on COVID-19 should reach 50% of the population throughout the implementation to halt COVID-19 transmission.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
<sec id="s6-2-2">
<title>6.2.2 Strategy 2: implementation of vaccination (<inline-formula id="inf330">
<mml:math id="m394">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)</title>
<p>The optimal solutions illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref> account for the observations when the control effort <inline-formula id="inf331">
<mml:math id="m395">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is applied accordingly.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>Optimal solutions of implementing strategy 2. Plot <bold>(A)</bold> blue dotted line is the optimal solution for implementing strategy 2. <bold>(B)</bold> Optimal control profile for strategy 2.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g007.tif"/>
</fig>
<p>The optimal solutions illustrated above depict the following observations when vaccination is only applied:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(a) <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7A</xref> represents the effect of the control effort <inline-formula id="inf332">
<mml:math id="m396">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the infectious individuals. It implies that the number of individuals will decrease if the control effort is optimally implemented in halting the disease&#x2019;s transmission. Conversely, it will increase significantly.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(b) <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7B</xref> represents the profile of the control effort for vaccination to prevent COVID-19. It implies that approximately 25% of the population should be vaccinated within 80 days and intensified further up to 75% in the subsequent days throughout the implementation to halt COVID-19 transmission.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
<sec id="s6-2-3">
<title>6.2.3 Strategy 3: implementation of infectivity treatment (<inline-formula id="inf333">
<mml:math id="m397">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)</title>
<p>The optimal solutions illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref> account for the observations when the control effort <inline-formula id="inf334">
<mml:math id="m398">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is applied accordingly.</p>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>Optimal solutions of implementing strategy 3. Plot <bold>(A)</bold> blue dotted line is the optimal solution for implementing strategy 3. <bold>(B)</bold> Optimal control profile for strategy 3.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g008.tif"/>
</fig>
<p>The optimal solutions illustrated above depict the following observations when infectivity treatment is only applied:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(a) <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8A</xref> represents the effect of the control effort <inline-formula id="inf335">
<mml:math id="m399">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the infectious individuals. It implies that the number of individuals will decrease if the control effort is optimally implemented in halting the disease&#x2019;s transmission. Conversely, it will increase significantly.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(b) <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8B</xref> represents the profile of the control effort for COVID-19 reinfection. It implies that approximately 75% of the individuals suspected to be carriers of the virus should be treated/monitored throughout the implementation to halt COVID-19 transmission.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
<sec id="s6-2-4">
<title>6.2.4 Strategy 4: implementation of public awareness and vaccination (<inline-formula id="inf336">
<mml:math id="m400">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)</title>
<p>The optimal solutions illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9</xref> account for the observations when the control efforts <inline-formula id="inf337">
<mml:math id="m401">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are applied accordingly.</p>
<fig id="F9" position="float">
<label>FIGURE 9</label>
<caption>
<p>Optimal solutions of implementing strategy 4. Plot <bold>(A)</bold> blue dotted line is the optimal solution for implementing strategy 4. <bold>(B)</bold> Optimal control profile for strategy 4.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g009.tif"/>
</fig>
<p>The optimal solutions illustrated above depict the following observations when control efforts for public awareness and vaccination are applied:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(a) <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9A</xref> represents the effect of the control efforts <inline-formula id="inf338">
<mml:math id="m402">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the infectious individuals. It implies that the number of individuals will decrease if the control effort is optimally implemented in halting the disease&#x2019;s transmission. Conversely, it will increase significantly.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(b) <xref ref-type="fig" rid="F9">Figure 9B</xref> represents the profile of the control efforts for public awareness and vaccination against COVID-19. It implies that approximately 80% of the population should be educated on COVID-19 within 22 days, which can be relaxed to approximately 25%, and 50% of the population should be vaccinated throughout the implementation of these interventions to halt COVID-19 transmission.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
<sec id="s6-2-5">
<title>6.2.5 Strategy 5: implementation of public awareness and infectivity treatment (<inline-formula id="inf339">
<mml:math id="m403">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)</title>
<p>The optimal solutions illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10</xref> account for the observations when all the control efforts <inline-formula id="inf340">
<mml:math id="m404">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are applied accordingly.</p>
<fig id="F10" position="float">
<label>FIGURE 10</label>
<caption>
<p>Optimal solutions of implementing strategy 5. Plot <bold>(A)</bold> blue dotted line is the optimal solution for implementing strategy 5. <bold>(B)</bold> Optimal control profiles for strategy 5.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g010.tif"/>
</fig>
<p>The optimal solutions illustrated above depict the following observations when all the control efforts for public awareness and infectivity treatment are applied:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(a) <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10A</xref> represents the effect of the control efforts <inline-formula id="inf341">
<mml:math id="m405">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2003;and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the infectious individuals. It implies that the number of individuals will decrease to a minimum within 30 days if the control effort is optimally implemented in halting the disease&#x2019;s transmission. Conversely, it will increase significantly.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(b) <xref ref-type="fig" rid="F10">Figure 10B</xref> represents the profile of the control efforts for public awareness and infectivity treatment. It implies that approximately 80% of the population should be educated on COVID-19, and 50% of suspected carriers of the virus should be treated/monitored throughout the implementation of these interventions to halt COVID-19 transmission.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
<sec id="s6-2-6">
<title>6.2.6 Strategy 6: implementation of vaccination and infectivity treatment (<inline-formula id="inf342">
<mml:math id="m406">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)</title>
<p>The optimal solutions illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11</xref> account for the observations when the control efforts <inline-formula id="inf343">
<mml:math id="m407">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are applied accordingly.</p>
<fig id="F11" position="float">
<label>FIGURE 11</label>
<caption>
<p>Optimal solutions of implementing strategy 6. Plot <bold>(A)</bold> blue dotted line is the optimal solution for implementing strategy 6. <bold>(B)</bold> Optimal control profiles for strategy 6.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g011.tif"/>
</fig>
<p>The optimal solutions illustrated above depict the following observations when all the control efforts for vaccination infectivity reduction are applied:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(a) <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11A</xref> represents the effect of the control efforts <inline-formula id="inf344">
<mml:math id="m408">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the infectious individuals. It implies that the number of individuals will decrease to a minimum within 20 days if the control effort is optimally implemented in halting the disease&#x2019;s transmission. Conversely, it will increase significantly.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(b) <xref ref-type="fig" rid="F11">Figure 11B</xref> represents the profile of the control efforts for public education and vaccination against COVID-19. It implies that all the interventions <inline-formula id="inf345">
<mml:math id="m409">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> should be implemented at levels higher than 25% from the start of implementation throughout the subsequent days to halt COVID-19 transmission.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
<sec id="s6-2-7">
<title>6.2.7 Strategy 7: implementation of all controls (<inline-formula id="inf346">
<mml:math id="m410">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="italic">&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="italic">i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>)</title>
<p>The optimal solutions illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure 12</xref> account for the observations when the control efforts <inline-formula id="inf347">
<mml:math id="m411">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are applied accordingly.</p>
<fig id="F12" position="float">
<label>FIGURE 12</label>
<caption>
<p>Optimal solutions of implementing strategy 7. Plot <bold>(A)</bold> blue dotted line is the optimal solution for implementing strategy 7. <bold>(B)</bold> Optimal control profiles for strategy 7.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="fphy-12-1383357-g012.tif"/>
</fig>
<p>The optimal solutions illustrated above depict the following observations when all the control efforts are applied:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(a) <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure 12A</xref> represents the effect of the control efforts <inline-formula id="inf348">
<mml:math id="m412">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> on the infectious individuals. It implies that the number of individuals will decrease to a minimum within 10 days if the control effort is optimally implemented in halting the disease&#x2019;s transmission. Conversely, it will increase significantly.</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(b) <xref ref-type="fig" rid="F12">Figure 12B</xref> represents the profile of all control efforts. It implies that approximately 80% of the population should be educated on COVID-19, approximately 50% of the population should be vaccinated, and 50% of suspected carriers of the virus should also be treated/monitored throughout the implementation period of these interventions to halt COVID-19 transmission.</p>
</list-item>
</list>
</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s6-3">
<title>6.3 Cost&#x2013;benefit analysis</title>
<p>Once the strategies are given, it is imperative to know the cost associated with implementing such intervention(s). Therefore, we explore the cost associated with each control strategy to check their effectiveness. We outline some cost-effectiveness approaches to further understand the control strategies.</p>
<p>We consider two procedures, namely, average cost-effectiveness ratio (ACER) and incremental cost-effectiveness ratio (ICER), which have been explained in [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>], to carry out epidemiological studies.</p>
</sec>
<sec id="s6-4">
<title>6.4 Average cost-effectiveness ratio</title>
<p>We define the ACER of implementing a strategy as<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m413">
<mml:mrow>
<mml:mtext>ACER</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Overall</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>cost</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>generated</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>by</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>applying</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>the</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>strategy</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Overall</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>infection</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>averted</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>by</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>applying</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>the</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>strategy</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The overall cost <inline-formula id="inf349">
<mml:math id="m414">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> stated in (<xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref>) would be used to evaluate the total cost that the intervention would generate in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e36">36</xref>. We then compare the ACER values of each strategy, and the one with the lowest value is the most cost-effective, saving costs. Therefore, the cost-effective intervention is considered the strategy with the least ACER value. The expression in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e35">35</xref> is illustrated as follows.</p>
<p>From <xref ref-type="table" rid="T4">Table 4</xref>, control strategy 1, which involves the implementation of public education only, has the least value of ACER, indicating cost savings. However, relying solely on this metric is not enough to choose a strategy; hence, we further explore other approaches.</p>
<table-wrap id="T4" position="float">
<label>TABLE 4</label>
<caption>
<p>Strategies&#x2019; ACER values with their overall infection averted and cost incurred.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Strategy</th>
<th align="center">Overall infection averted</th>
<th align="center">Overall cost involved</th>
<th align="center">ACER value</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Strategy 1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf350">
<mml:math id="m415">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5279</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf351">
<mml:math id="m416">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.4064</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf352">
<mml:math id="m417">
<mml:mrow>
<mml:mn>9.2048</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 2</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf353">
<mml:math id="m418">
<mml:mrow>
<mml:mn>2.0184</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf354">
<mml:math id="m419">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.2513</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf355">
<mml:math id="m420">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.1995</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 3</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf356">
<mml:math id="m421">
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9351</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf357">
<mml:math id="m422">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.6206</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf358">
<mml:math id="m423">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.4283</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 4</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf359">
<mml:math id="m424">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5279</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf360">
<mml:math id="m425">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5279</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf361">
<mml:math id="m426">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.2284</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 5</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf362">
<mml:math id="m427">
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9388</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf363">
<mml:math id="m428">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.2463</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf364">
<mml:math id="m429">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5858</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 6</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf365">
<mml:math id="m430">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2611</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf366">
<mml:math id="m431">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.8719</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf367">
<mml:math id="m432">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.3062</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 7</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf368">
<mml:math id="m433">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2648</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf369">
<mml:math id="m434">
<mml:mrow>
<mml:mn>7.4975</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf370">
<mml:math id="m435">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.4241</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s6-5">
<title>6.5 Incremental cost-effectiveness ratio</title>
<p>We define the ICER of implementing a strategy as<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m436">
<mml:mrow>
<mml:mtext>ICER</mml:mtext>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mtext>The</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>cost</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>difference</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>generated</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>by</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>strategies</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Difference</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>the</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>overall</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>infection</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>averted</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>in</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>strategies</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mtext>and</mml:mtext>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The total cost function <inline-formula id="inf371">
<mml:math id="m437">
<mml:mrow>
<mml:mi>Z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> stated in (<xref ref-type="disp-formula" rid="e27">27</xref>) would be used to estimate the overall cost that the intervention would generate in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="e36">36</xref>). It is worth knowing that the averted total number of infections is the difference between the initial values of <inline-formula id="inf372">
<mml:math id="m438">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mtext>&#x2009;and&#x2009;</mml:mtext>
<mml:msub>
<mml:mi>I</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, without control(s) and with controls. The outcomes are tabulated in increasing order of infection averted.</p>
<p>The ICER in <xref ref-type="table" rid="T5">Table 5</xref> is calculated as<disp-formula id="equ29">
<mml:math id="m439">
<mml:mrow>
<mml:mtext>ICER</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.2513</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2.0184</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>6.1995</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ30">
<mml:math id="m440">
<mml:mrow>
<mml:mtext>ICER</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.4064</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1.2513</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5269</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2.0184</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.1705</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ31">
<mml:math id="m441">
<mml:mrow>
<mml:mtext>ICER</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5279</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1.4064</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5279</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1.5269</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.0012</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ32">
<mml:math id="m442">
<mml:mrow>
<mml:mtext>ICER</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>5.6206</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1.5279</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9351</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3.9351</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1.7002</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ33">
<mml:math id="m443">
<mml:mrow>
<mml:mtext>ICER</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>6.2463</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5.6206</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9388</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2.3231</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.0017</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ34">
<mml:math id="m444">
<mml:mrow>
<mml:mtext>ICER</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>6.8719</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6.2463</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2611</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>3.9388</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4.7312</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="equ35">
<mml:math id="m445">
<mml:mrow>
<mml:mtext>ICER</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>7.4975</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6.8719</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2648</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5.2611</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.0017</mml:mn>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
</p>
<table-wrap id="T5" position="float">
<label>TABLE 5</label>
<caption>
<p>Strategies&#x2019; ICER values with their overall infection averted and cost incurred.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Strategy</th>
<th align="center">Overall infection averted</th>
<th align="center">Overall cost incurred</th>
<th align="center">ICER value</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Strategy 2</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf373">
<mml:math id="m446">
<mml:mrow>
<mml:mn>2.0184</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>7</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf374">
<mml:math id="m447">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.2513</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf375">
<mml:math id="m448">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.1995</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf376">
<mml:math id="m449">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5269</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf377">
<mml:math id="m450">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.4064</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf378">
<mml:math id="m451">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.1705</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 4</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf379">
<mml:math id="m452">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5279</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf380">
<mml:math id="m453">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5279</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf381">
<mml:math id="m454">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0012</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 3</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf382">
<mml:math id="m455">
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9351</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf383">
<mml:math id="m456">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.6206</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf384">
<mml:math id="m457">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.7002</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 5</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf385">
<mml:math id="m458">
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9388</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf386">
<mml:math id="m459">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.2463</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf387">
<mml:math id="m460">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0017</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 6</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf388">
<mml:math id="m461">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2611</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf389">
<mml:math id="m462">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.8719</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf390">
<mml:math id="m463">
<mml:mrow>
<mml:mn>4.7312</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 7</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf391">
<mml:math id="m464">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2648</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf392">
<mml:math id="m465">
<mml:mrow>
<mml:mn>7.4975</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.0017</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Assessing strategies 2 and 1 in <xref ref-type="table" rid="T5">Table 5</xref>, it is noticed from the ICER that strategy 2 is expensive to deploy in a resource-limited setting; therefore, strategy 2 is removed from the list of possible controls, and the ICER is calculated again. This is presented in <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>.</p>
<table-wrap id="T6" position="float">
<label>TABLE 6</label>
<caption>
<p>Strategies&#x2019; ICER values with their overall infection averted and cost incurred.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Strategy</th>
<th align="center">Overall infection averted</th>
<th align="center">Overall cost incurred</th>
<th align="center">ICER value</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Strategy 1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf393">
<mml:math id="m466">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5269</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf394">
<mml:math id="m467">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.4064</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf395">
<mml:math id="m468">
<mml:mrow>
<mml:mn>9.2108</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 4</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf396">
<mml:math id="m469">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5279</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf397">
<mml:math id="m470">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5279</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf398">
<mml:math id="m471">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0012</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 3</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf399">
<mml:math id="m472">
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9351</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf400">
<mml:math id="m473">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.6206</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf401">
<mml:math id="m474">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.7002</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 5</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf402">
<mml:math id="m475">
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9388</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf403">
<mml:math id="m476">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.2463</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf404">
<mml:math id="m477">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0017</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 6</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf405">
<mml:math id="m478">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2611</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf406">
<mml:math id="m479">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.8719</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf407">
<mml:math id="m480">
<mml:mrow>
<mml:mn>4.7312</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 7</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf408">
<mml:math id="m481">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2648</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf409">
<mml:math id="m482">
<mml:mrow>
<mml:mn>7.4975</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.0017</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Assessing strategies 1 and 4 in <xref ref-type="table" rid="T6">Table 6</xref>, it is noticed from the ICER that strategy 4 is expensive to deploy in a resource-limited setting; therefore, strategy 4 is removed from the list of possible controls, and the ICER is calculated again. This is presented in <xref ref-type="table" rid="T7">Table 7</xref>.</p>
<table-wrap id="T7" position="float">
<label>TABLE 7</label>
<caption>
<p>Strategies&#x2019; ICER values with their overall infection averted and cost incurred.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Strategy</th>
<th align="center">Overall infection averted</th>
<th align="center">Overall cost incurred</th>
<th align="center">ICER value</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Strategy 1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf410">
<mml:math id="m483">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5269</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf411">
<mml:math id="m484">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.4064</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf412">
<mml:math id="m485">
<mml:mrow>
<mml:mn>9.2108</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 3</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf413">
<mml:math id="m486">
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9351</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf414">
<mml:math id="m487">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.6206</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf415">
<mml:math id="m488">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.7499</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 5</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf416">
<mml:math id="m489">
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9388</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf417">
<mml:math id="m490">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.2463</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf418">
<mml:math id="m491">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.0017</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 6</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf419">
<mml:math id="m492">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2611</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf420">
<mml:math id="m493">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.8719</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf421">
<mml:math id="m494">
<mml:mrow>
<mml:mn>4.7312</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 7</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf422">
<mml:math id="m495">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2648</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf423">
<mml:math id="m496">
<mml:mrow>
<mml:mn>7.4975</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.0017</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Assessing strategies 1 and 3 in <xref ref-type="table" rid="T7">Table 7</xref>, it is noticed from the ICER that strategy 3 is expensive to deploy in a resource-limited setting; therefore, strategy 3 is removed from the list of possible controls, and the ICER is calculated again. This is presented in <xref ref-type="table" rid="T8">Table 8</xref>.</p>
<table-wrap id="T8" position="float">
<label>TABLE 8</label>
<caption>
<p>Strategies&#x2019; ICER values with their overall infection averted and cost incurred.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Strategy</th>
<th align="center">Overall infection averted</th>
<th align="center">Overall cost incurred</th>
<th align="center">ICER value</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Strategy 1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf424">
<mml:math id="m497">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5269</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf425">
<mml:math id="m498">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.4064</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf426">
<mml:math id="m499">
<mml:mrow>
<mml:mn>9.2108</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 5</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf427">
<mml:math id="m500">
<mml:mrow>
<mml:mn>3.9388</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf428">
<mml:math id="m501">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.2463</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf429">
<mml:math id="m502">
<mml:mrow>
<mml:mn>2.0067</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 6</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf430">
<mml:math id="m503">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2611</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf431">
<mml:math id="m504">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.8719</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf432">
<mml:math id="m505">
<mml:mrow>
<mml:mn>4.7312</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 7</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf433">
<mml:math id="m506">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2648</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf434">
<mml:math id="m507">
<mml:mrow>
<mml:mn>7.4975</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.0017</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Assessing strategies 1 and 5 in <xref ref-type="table" rid="T8">Table 8</xref>, it is noticed from the ICER that strategy 5 is expensive to deploy in a resource-limited setting; therefore, strategy 5 is removed from the list of possible controls, and the ICER is calculated again. This is presented in <xref ref-type="table" rid="T9">Table 9</xref>.</p>
<table-wrap id="T9" position="float">
<label>TABLE 9</label>
<caption>
<p>Strategies&#x2019; ICER values with their overall infection averted and cost involved.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Strategy</th>
<th align="center">Overall infection averted</th>
<th align="center">Total cost involved</th>
<th align="center">ICER value</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Strategy 1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf435">
<mml:math id="m508">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5269</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf436">
<mml:math id="m509">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.4064</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf437">
<mml:math id="m510">
<mml:mrow>
<mml:mn>9.2108</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 6</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf438">
<mml:math id="m511">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2611</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf439">
<mml:math id="m512">
<mml:mrow>
<mml:mn>6.8719</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf440">
<mml:math id="m513">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.0389</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 7</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf441">
<mml:math id="m514">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2648</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf442">
<mml:math id="m515">
<mml:mrow>
<mml:mn>7.4975</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">0.0017</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Assessing strategies 1 and 6 in <xref ref-type="table" rid="T9">Table 9</xref>, it is noticed from the ICER that strategy 6 is expensive to deploy in a resource-limited setting; therefore, strategy 6 is removed from the list of possible controls, and the ICER is calculated again. This is presented in <xref ref-type="table" rid="T10">Table 10</xref>.</p>
<table-wrap id="T10" position="float">
<label>TABLE 10</label>
<caption>
<p>Strategies&#x2019; ICER values with their overall infection averted and cost incurred.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="center">Strategy</th>
<th align="center">Overall infection averted</th>
<th align="center">Overall cost incurred</th>
<th align="center">ICER value</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="center">Strategy 1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf443">
<mml:math id="m516">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.5269</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf444">
<mml:math id="m517">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.4064</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf445">
<mml:math id="m518">
<mml:mrow>
<mml:mn>9.2108</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">Strategy 7</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf446">
<mml:math id="m519">
<mml:mrow>
<mml:mn>5.2648</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf447">
<mml:math id="m520">
<mml:mrow>
<mml:mn>7.4975</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf448">
<mml:math id="m521">
<mml:mrow>
<mml:mn>1.6296</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Finally, assessing strategies 1 and 7 in <xref ref-type="table" rid="T10">Table 10</xref>, it is noticed from the ICER that strategy 7 is expensive to deploy in a resource-limited setting; therefore, strategy 7 is removed from the list of possible controls. Therefore, we conclude that strategy 1 is the most cost-effective strategy to use among the several strategies under study here. From the above analysis, it is obvious that strategy 1, which involves public education, is the intervention that saves cost.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s7">
<title>7 Conclusion</title>
<p>We have presented a work that analyzes the changing effects of vaccination and infectivity reductions on the transmission of COVID-19 using data from Ghana. We have estimated the model&#x2019;s parameters and analyzed their effects on disease transmission through numerical and graphical illustrations. Again, we have exhibited the threshold dynamics of the effective reproduction number <inline-formula id="inf449">
<mml:math id="m522">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> together with the contributions from the transmission routes (<xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>). We have demonstrated the sensitivity of the model&#x2019;s parameters to study their effects on the effective reproduction number <inline-formula id="inf450">
<mml:math id="m523">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">e</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<xref ref-type="table" rid="T3">Table 3</xref>; <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>; <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>).</p>
<p>The aim of this work is to study the effect of vaccination and infectivity reductions in controlling COVID-19 transmission and devise control interventions that save cost to mitigate the transmission; therefore, we have formulated optimal control strategies together with the cost&#x2013;benefit analysis that consider control measures involving both pharmaceutical and non-pharmaceutical interventions to control COVID-19. We implemented the strategies (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6A</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F12">Figure 12A</xref>), and it was realized that public education, vaccination, and infectivity reductions to prevent COVID-19 should be intensified and reach approximately 25% of the population from the beginning and intensified in the subsequent days (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6B</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F12">Figure 12B</xref>).</p>
<p>It is also worth knowing that public education saves cost as per the cost&#x2013;benefit analysis compared to the other strategies raised in this work. This intervention can minimize COVID-19, as illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6A</xref>. This intervention should reach approximately 50% of the population throughout the period of its implementation in order to realize the results of strategy 1 (<xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref>). Although strategy 1 saves cost, other strategies elaborated in this work can also be applied, but one has to consider the cost involved in implementing the strategy. The cost involved in applying the optimal control strategies is presented in <xref ref-type="table" rid="T4">Table 4</xref>&#x2013;<xref ref-type="table" rid="T10">Table 10</xref>.</p>
<p>The outcomes of the findings imply that both pharmaceutical and non-pharmaceutical measures are very important in controlling the transmission of COVID-19. These control measures should always be vigorously implemented to create public awareness on COVID-19 and its reinfection, as illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6B</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="F12">Figure 12B</xref>, in order to reduce the effective contact rates and rates of acquiring COVID-19, as illustrated in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3</xref>.</p>
<p>Although we have demonstrated the dynamics of COVID-19 transmission with vaccination and different infectivity reductions, this work is focused on the homogeneity of the population, and we hope to extend this study to explore the transmission dynamics of COVID-19 reinfection by considering heterogeneity of the population such as age and sex. We encourage individuals to adhere to personal hygiene and be aware of COVID-19 reinfection.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s8">
<title>Data availability statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/Supplementary Material; further inquiries can be directed to the corresponding authors.</p>
</sec>
<sec id="s9">
<title>Author contributions</title>
<p>RA: conceptualization, data curation, formal analysis, investigation, methodology, writing&#x2013;original draft, and writing&#x2013;review and editing. ZJ: funding acquisition, supervision, and writing&#x2013;review and editing. JY: formal analysis, supervision, and writing&#x2013;review and editing. JA: formal analysis, investigation, and writing&#x2013;review and editing.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s10">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that financial support was received for the research, authorship, and/or publication of this article. This research was supported by the National Natural Science Foundation of China grants 12231012 and 61873154.</p>
</sec>
<ack>
<p>The authors appreciate the support of Complex Systems Research Center, Shanxi University.</p>
</ack>
<sec sec-type="COI-statement" id="s11">
<title>Conflict of interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="disclaimer" id="s12">
<title>Publisher&#x2019;s note</title>
<p>All claims expressed in this article are solely those of the authors and do not necessarily represent those of their affiliated organizations, or those of the publisher, the editors, and the reviewers. Any product that may be evaluated in this article, or claim that may be made by its manufacturer, is not guaranteed or endorsed by the publisher.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="web">
<collab>World Health Organization</collab>. <article-title>Coronavirus disease 2019(COVID-19), situation report -51, data as reported by 8 March 2020</article-title> (<year>2019</year>). <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.who.int/emergencies/disease/novel-coronavirus-2019/situation-reports">https://www.who.int/emergencies/disease/novel-coronavirus-2019/situation-reports</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed January 10, 2024</comment>).</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="web">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fleming</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Active or latent tuberculosis increases susceptibility to COVID-19 and disease severity</article-title> (<year>2020</year>). <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.medrxiv.org/">https://www.medrxiv.org/</ext-link>
</comment> (<comment>Accessed January 10, 2024</comment>).</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Salman</surname>
<given-names>AM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ahmed</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mohd</surname>
<given-names>MH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jamiluddin</surname>
<given-names>MS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Dheyab</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Scenario analysis of COVID-19 transmission dynamics in Malaysia with the possibility of reinfection and limited medical resources scenarios</article-title>. <source>Comput Biol Med</source> (<year>2021</year>) <volume>133</volume>:<fpage>104372</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compbiomed.2021.104372</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zamir</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nadeem</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alqudah</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abdeljawad</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Future implications of COVID-19 through Mathematical modeling</article-title>. <source>Results Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>33</volume>:<fpage>105097</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2021.105097</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="web">
<collab>Worldometers</collab>. <article-title>Reported cases and deaths by country or territory</article-title> (<year>2022</year>). <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://www.worldometers.info/coronavirus/#countries">https://www.worldometers.info/coronavirus/&#x23;countries</ext-link> (Accessed April 30, 2022)</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zegarra</surname>
<given-names>MAA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Infante</surname>
<given-names>SD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Carrasco</surname>
<given-names>DB</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liceaga</surname>
<given-names>DO</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>COVID-19 optimal vaccination policies: a modeling study on efficacy, natural and vaccine-induced immunity responses</article-title>. <source>Math Biosci</source> (<year>2021</year>) <volume>337</volume>:<fpage>108614</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mbs.2021.108614</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Adachi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Grand challenge in human/animal virology: unseen, smallest replicative entities shape thewholeglobe</article-title>. <source>FrontMicrobiol</source> (<year>2019</year>) <volume>11</volume>:<fpage>431</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/fmicb.2020.00431</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="web">
<collab>1mg</collab>. <article-title>Coronavirus No-panic help guide</article-title> (<year>2020</year>). <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://smef.org.uk/wpcontent/uploads/2020/03/Corona-Ebook.pdf">https://smef.org.uk/wpcontent/uploads/2020/03/Corona-Ebook.pdf</ext-link>.</comment> (<comment>Accessed January 10, 2024</comment>)</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Annas</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pratama</surname>
<given-names>MI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rifandi</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sanusi</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Side</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>Stability analysis and numerical simulation of SEIR model for pandemic COVID-19 spread in Indonesia</article-title>. <source>Chaos, Solitons and Fractal</source> (<year>2020</year>) <volume>139</volume>:<fpage>110072</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2020.110072</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pang</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tian</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>Transmission dynamics and control strategies of COVID-19 in Wuhan, China</article-title>. <source>J Biol Syst</source> (<year>2020</year>) <volume>28</volume>:<fpage>543</fpage>&#x2013;<lpage>60</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1142/s0218339020500096</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Asamoah</surname>
<given-names>JKK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Owusu</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jin</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oduro</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abidemi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gyasi</surname>
<given-names>EO</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>Global stability and cost-effectiveness analysis of COVID-19 considering the impact of the environment: using data from Ghana</article-title>. <source>Chaos, Solitons and Fractals</source> (<year>2020</year>) <volume>140</volume>:<fpage>110103</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2020.110103</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tchoumi</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Diagne</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rwezaura</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tchuenche</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>Malaria and COVID-19 co-dynamics: a mathematical model and optimal control</article-title>. <source>Appl Math Model</source> (<year>2021</year>) <volume>99</volume>:<fpage>294</fpage>&#x2013;<lpage>327</lpage>. <comment>e327</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.apm.2021.06.016</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yan</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zou</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>Optimal and sub-optimal quarantine and isolation control in SARS epidemics</article-title>. <source>Math Comp Model</source> (<year>2008</year>) <volume>47</volume>(<issue>1-2</issue>):<fpage>235</fpage>&#x2013;<lpage>45</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mcm.2007.04.003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Khan</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Atangana</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>Mathematical modeling and analysis of COVID-19: a study of new variant omicron</article-title>. <source>Physica A: Stat Mech Its Appl</source> (<year>2022</year>) <volume>599</volume>:<fpage>127452</fpage>. <comment>Article 127452</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.physa.2022.127452</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Rwezaura</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Diagne</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Omame</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>de Espindola</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tchuenche</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>Mathematical modeling and optimal control of SARS-CoV-2 and tuberculosis co-infection: a case study of Indonesia</article-title>. <source>Model Earth Syst Environ</source> (<year>2022</year>) <volume>8</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>5493</fpage>&#x2013;<lpage>520</lpage>. <comment>e5520</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s40808-022-01430-6</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Omame</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abbas</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Onyenegecha</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>A fractional-order model for COVID-19 and tuberculosis co-infection using Atangana&#x2013;Baleanu derivative</article-title>. <source>Chaos, Solitons and Fractals</source> (<year>2021</year>) <volume>153</volume>:<fpage>111486</fpage>. <comment>Article 111486</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2021.111486</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="web">
<collab>World Health Organization</collab>. <article-title>World health organization covid&#x2013; 19 report</article-title> (<year>2024</year>). <comment>Available at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="https://covid19.who.int/region/afro/country/gh">https://covid19.who.int/region/afro/country/gh</ext-link>. (Accessed January 10, 2024)</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Dietz</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The estimation of the basic reproduction number for infectious diseases</article-title>. <source>Stat Methods Med Res</source> (<year>1993</year>) <volume>2</volume>:<fpage>23</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1177/096228029300200103</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Osei</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Amu</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kye-Duodu</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kwabla</surname>
<given-names>MP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Danso</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Binka</surname>
<given-names>FN</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Impact of COVID-19 pandemic on Tuberculosis and HIV services in Ghana: an interrupted time series analysis</article-title>. <source>PLoS ONE</source> (<year>2023</year>) <volume>18</volume>(<issue>9</issue>):<fpage>e0291808</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1371/journal.pone.0291808</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Asamoah</surname>
<given-names>JKK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Owusu</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jin</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Oduro</surname>
<given-names>FT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abidemi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gyasi</surname>
<given-names>EO</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>Global stability and cost-effectiveness analysis of COVID-19 considering the impact of the environment: using data from Ghana</article-title>. <source>Chaos, Solitons and Fractals</source> (<year>2020</year>) <volume>140</volume>:<fpage>110103</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2020.110103</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Agusto</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leite</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>Optimal control and cost-effective analysis of the 2017 meningitis outbreak in Nigeria</article-title>. <source>Infect Dis Model</source> (<year>2017</year>) <volume>4</volume>(<issue>2019</issue>):<fpage>161</fpage>&#x2013;<lpage>87</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.idm.2019.05.003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Asamoah</surname>
<given-names>JKK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Okyere</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Abidemi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moore</surname>
<given-names>SE</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jin</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Optimal control and comprehensive cost-effectiveness analysis for COVID-19</article-title>. <source>Results Phys</source> (<year>2022</year>) <volume>33</volume>:<fpage>105177</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2022.105177</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Asamoah</surname>
<given-names>JKK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jin</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>Non-seasonal and seasonal relapse model for Q fever disease with comprehensive cost-effectiveness analysis</article-title>. <source>Results Phys</source> (<year>2021</year>) <volume>22</volume>:<fpage>103889</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2021.103889</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>