<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.1 20151215//EN" "http://jats.nlm.nih.gov/publishing/1.1/JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">CMES</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">CMES</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Computer Modeling in Engineering &#x0026; Sciences</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1526-1506</issn>
<issn pub-type="ppub">1526-1492</issn>
<publisher>
<publisher-name>Tech Science Press</publisher-name>
<publisher-loc>USA</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">25033</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmes.2023.025033</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Fractional Order Modeling of Predicting COVID-19 with Isolation and Vaccination Strategies in Morocco</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Fractional Order Modeling of Predicting COVID-19 with Isolation and Vaccination Strategies in Morocco</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Fractional Order Modeling of Predicting COVID-19 with Isolation and Vaccination Strategies in Morocco</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Sadek</surname><given-names>Lakhlifa</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Sadek</surname><given-names>Otmane</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Alaoui</surname><given-names>Hamad Talibi</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Abdo</surname><given-names>Mohammed S.</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref></contrib>
<contrib id="author-5" contrib-type="author">
<name name-style="western"><surname>Shah</surname><given-names>Kamal</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-4">4</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff-5">5</xref></contrib>
<contrib id="author-6" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western"><surname>Abdeljawad</surname><given-names>Thabet</given-names></name><xref ref-type="aff" rid="aff-4">4</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff-6">6</xref><email>tabdeljawad@psu.edu.sa</email></contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>Laboratory of Engineering Sciences for Energy, National School of Applied Sciences</institution>, <institution>Chouaib Doukkali University, El Jadida</institution>, <addr-line>10002</addr-line>, <country>Morocco</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Department of Mathematics, Faculty of Sciences, Chouaib Doukkali University</institution>, <addr-line>El Jadida, 10002</addr-line>, <country>Morocco</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>Department of Mathematics, Hodeidah University</institution>, <addr-line>Al-Hudaydah, 91911</addr-line>, <country>Yemen</country></aff>
<aff id="aff-4"><label>4</label><institution>Department of Mathematics and Sciences, Prince Sultan University</institution>, <addr-line>Riyadh, 11586</addr-line>, <country>Saudi Arabia</country></aff>
<aff id="aff-5"><label>5</label><institution>Department of Mathematics, University of Malakand, Chakdara Dir (L)</institution>, <addr-line>Khyber Pakhtankhawa</addr-line>, 18000, <country>Pakistan</country></aff>
<aff id="aff-6"><label>6</label><institution>Department of Medical Research, China Medical University</institution>, <addr-line>Taichung, 40402</addr-line>, <country>Taiwan</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes>
<corresp id="cor1"><label>&#x002A;</label>Corresponding Author: Thabet Abdeljawad. Email: <email>tabdeljawad@psu.edu.sa</email></corresp>
</author-notes>
<pub-date date-type="collection" publication-format="electronic">
<year>2023</year></pub-date>
<pub-date date-type="pub" publication-format="electronic"><day>4</day>
<month>2</month>
<year>2023</year></pub-date>
<volume>136</volume>
<issue>2</issue>
<fpage>1931</fpage>
<lpage>1950</lpage>
<history>
<date date-type="received"><day>28</day><month>4</month><year>2022</year></date>
<date date-type="accepted"><day>16</day><month>8</month><year>2022</year></date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2023 Sadek et al.</copyright-statement>
<copyright-year>2023</copyright-year>
<copyright-holder>Sadek et al.</copyright-holder>
<license xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<license-p>This work is licensed under a <ext-link ext-link-type="uri" xlink:type="simple" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">Creative Commons Attribution 4.0 International License</ext-link>, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.</license-p>
</license>
</permissions>
<self-uri content-type="pdf" xlink:href="TSP_CMES_25033.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>In this work, we present a model that uses the fractional order Caputo derivative for the novel Coronavirus disease 2019 (COVID-19) with different hospitalization strategies for severe and mild cases and incorporate an awareness program. We generalize the SEIR model of the spread of COVID-19 with a private focus on the transmissibility of people who are aware of the disease and follow preventative health measures and people who are ignorant of the disease and do not follow preventive health measures. Moreover, individuals with severe, mild symptoms and asymptomatically infected are also considered. The basic reproduction number (<inline-formula id="ieqn-1"><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>) and local stability of the disease-free equilibrium (DFE) in terms of <inline-formula id="ieqn-2"><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are investigated. Also, the uniqueness and existence of the solution are studied. Numerical simulations are performed by using some real values of parameters. Furthermore, the immunization of a sample of aware susceptible individuals in the proposed model to forecast the effect of the vaccination is also considered. Also, an investigation of the effect of public awareness on transmission dynamics is one of our aim in this work. Finally, a prediction about the evolution of COVID-19 in 1000 days is given. For the qualitative theory of the existence of a solution, we use some tools of nonlinear analysis, including Lipschitz criteria. Also, for the numerical interpretation, we use the Adams-Moulton-Bashforth procedure. All the numerical results are presented graphically.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Fractional calculus</kwd>
<kwd>caputo derivatives</kwd>
<kwd>COVID-19</kwd>
<kwd>reproduction number</kwd>
<kwd>future prediction</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1"><label>1</label><title>Introduction</title>
<p>COVID-19 is an infectious viral disease brought about by a virus known as severe acute syndrome Coronavirus [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>]. This virus was first reported at the end of 2019 in Wuhan, China. Then, it was reported in other places in China surprisingly [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>]. In three months, the disease was transmitted in many countries of the world. Therefore, in April 2020, the World Health Organization (WHO) announced it as an outbreak. Its symptoms involve breathing trouble, exhaustion, fever, dry hack, sleepiness, conjunctivitis, chest torment, loss of discourse, loose bowels, and painful throat. Furthermore, in serious cases, pneumonia, multiorgan letdown, intense respiratory pain condition, septic shock, abnormal heart rhythm, myocarditis, blood clumps, cardiovascular breakdown, encephalitis, stroke, and Guillain Barr&#x00E9; disorder, reciprocal lung entrance have been reported [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-4">4</xref>]. Additionally, a few patients might experience the ill effects of looseness of the bowels, loss of craving, taste, or smell, with no indications of breathing problem [<xref ref-type="bibr" rid="ref-5">5</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-7">7</xref>].</p>
<p>Investigating infectious diseases through various procedures is an attractive area of research in recent times. One of the important areas in this regard is devoted to the mathematical modeling of infectious diseases. Mathematical modeling is a powerful tool to study infectious diseases for analysis of the dynamic of diseases and backing control systems [<xref ref-type="bibr" rid="ref-8">8</xref>]. Plenty of research work has been published by researchers. The mentioned work is devoted to investigating disease transmission dynamics and their control. In the same fashion to understand the dynamics of COVID-19 and the tracking down&#x2014;of the reasonable result of the outbreak is helpful for public health initiatives and consciousness programs, for which significant work has been published, and we refer to a few such as [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>].</p>
<p>Fractional calculus can more precisely describe natural phenomena as compared to ordinary calculus, where derivatives and integrations have integer-orders. Numerous scientists have given more attention to investigating the dynamics of fractional-order models regarding the COVID-19 pandemic [<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-38">38</xref>]. There are many papers showing the effectiveness of fractional calculus (see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-39">39</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-45">45</xref>]). Further, the dynamics of a stochastic epidemic model has been studied, for which we refer [<xref ref-type="bibr" rid="ref-46">46</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-47">47</xref>] and mathematical modeling of COVID-19 pandemic using the Caputo-Fabrizio fractional derivative (see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-48">48</xref>]). Also, a model of COVID-19 disease has been investigated under the stochastic concept in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-49">49</xref>].</p>
<p>In this research work, an SEIR-type model that concentrates on the transmission dynamics of the COVID-19 outbreak are considered. Here, with a special spotlight on the transmissibility of people with mild, severe, and without side effects like the existence of people who tested positive for sharp, mild, or asymptomatic manifestations, and separating infectious compartment into two fundamental compartments of hospitalized people with mild symptoms and those in dense care units are involved in our proposed model.</p>
<p>This work is organized as: <xref ref-type="sec" rid="s2">Part 2</xref> is devoted to the formulation of the proposed model for COVID-19. In <xref ref-type="sec" rid="s2">Parts 3</xref> and <xref ref-type="sec" rid="s2">4</xref>, we analyze the proposed model with fractional order. Some qualitative analysis, computation of <inline-formula id="ieqn-3"><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and local stability for the disease-free equilibrium (DFE) in terms of <inline-formula id="ieqn-4"><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> of the proposed model are obtained in <xref ref-type="sec" rid="s2">Part 5</xref>. The stability analysis is studied in <xref ref-type="sec" rid="s2">Part 6</xref>. <xref ref-type="sec" rid="s2">Part 7</xref> is dedicated to data fit and explanation of our model via numerical simulation and comparison with real data for Morocco. The conclusion is given in the last section.</p>
</sec>
<sec id="s2"><label>2</label><title>The Proposed Epidemic Model</title>
<p>Here in this section, the proposed model is formulated. The flowchart of the model is given in <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref> to understand the evolution of the mentioned disease. Let the total human population at time <inline-formula id="ieqn-5"><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> be denoted by <inline-formula id="ieqn-6"><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. The proposed model divides the human population at time <inline-formula id="ieqn-7"><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:math></inline-formula> into eleven compartments which are described in <xref ref-type="table" rid="table-1">Table 1</xref>. We generalize the SEIR model of the spread of COVID-19 with a specific focus on the transmissibility of people who are Individuals who follow precautionary health measures <inline-formula id="ieqn-8"><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and Individuals who do not follow precautionary health measures <inline-formula id="ieqn-9"><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. We separate hospitalized cases into severe <inline-formula id="ieqn-10"><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and mild cases <inline-formula id="ieqn-11"><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and incorporate awareness programs. Moreover, individuals with severe <inline-formula id="ieqn-12"><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, mild symptoms <inline-formula id="ieqn-13"><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and asymptomatically infected <inline-formula id="ieqn-14"><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> are also considered. Furthermore, the immunization of a sample of aware susceptible individuals in the proposed model to forecast the effect of vaccination <inline-formula id="ieqn-15"><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is also considered.</p>
<fig id="fig-1"><label>Figure 1</label><caption><title>Flowchart of model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref></title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_25033-fig-1.tif"/></fig><table-wrap id="table-1"><label>Table 1</label><caption><title>Compartments symbols and description</title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="left">Symbol</th>
<th align="left">Description</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-16"><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Individuals follow precautionary health measures</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-17"><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Individuals do not follow precautionary health measures</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-18"><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Exposed class</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-19"><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Severe symptoms infectious individuals</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-20"><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Mild severe symptoms infectious individuals</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-21"><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Infectious but asymptomatic individuals</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-22"><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Hospitalized class</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-23"><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Hospitalized individuals with sharp symptoms</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-24"><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Intensive cure unit class</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-25"><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Recovery with immunity class</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-26"><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Dead class</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-27"><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">The rate of conversion from exposed to infectious</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-28"><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">The human-to-human transmission coefficient of each unit</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-29"><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">The rate from exposed class to symptomatic infectious includes <inline-formula id="ieqn-30"><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-31"><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">The rate of exposed class to infectious class <inline-formula id="ieqn-32"><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-33"><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Rate of exposed persons to asymptomatic class <inline-formula id="ieqn-34"><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><italic>h</italic></td>
<td align="left">The rate at which a person leaves the class <inline-formula id="ieqn-35"><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-36"><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Hospitalization rates from <inline-formula id="ieqn-37"><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-38"><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-39"><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Hospitalization rates from <inline-formula id="ieqn-40"><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-41"><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-42"><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Recovery rates</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-43"><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">COVID-19 induced death rates</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-44"><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Rate at which <inline-formula id="ieqn-45"><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-46"><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-47"><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Rate at which <inline-formula id="ieqn-48"><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-49"><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-50"><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">The rate of hospitalized class from temperate to sharp isolation</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-51"><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">The rate of hospitalized class from sharp to temperate isolation</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-52"><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:mi mathvariant="normal">&#x039B;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">Requitement rate</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>Thus, we have
<disp-formula id="ueqn-1">
<mml:math id="mml-ueqn-1" display="block"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>From <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>, we formulate our proposed model as
<disp-formula id="eqn-1"><label>(1)</label><mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x039B;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:msup><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2032;</mml:mo></mml:msup></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with initial conditions as
<disp-formula id="ueqn-2">
<mml:math id="mml-ueqn-2" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s3"><label>3</label><title>Fractional Order Model</title>
<p>In this part, we recall some definitions from fractional calculus which are needed throughout the paper.</p>
<p><bold>Definition 3.1.</bold> [<xref ref-type="bibr" rid="ref-50">50</xref>] The Caputo fractional derivative of <italic>f</italic> of order <inline-formula id="ieqn-53"><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula> is described as
<disp-formula id="eqn-2"><label>(2)</label><mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-54"><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-55"><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x221E;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:msup><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> which is called the Euler&#x2019;s Gamma function.</p>
<p>The fractional integral [<xref ref-type="bibr" rid="ref-51">51</xref>] having of order <inline-formula id="ieqn-56"><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> is defined by
<disp-formula id="ueqn-3">
<mml:math id="mml-ueqn-3" display="block"><mml:msup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-57"><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, satisfies:
<disp-formula id="eqn-3"><label>(3)</label><mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd /></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd /></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Now, let us present the fractional order model of the COVID-19 by means of the Caputo derivative as follows:
<disp-formula id="eqn-4"><label>(4)</label><mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x039B;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s4"><label>4</label><title>Existence Theory</title>
<p>In this part, we study the existence of a solution for the fractional order model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref>. The existence theory is an important consequence of applied analysis and has many applications. It provides us with whether the model we study exists or not and if it exists whether it has a solution or not. If a problem has a solution, whether it will be unique or multiple. It also helps us in investigating the qualitative behavior of the solution to the problem.</p>
<p>Consider the following subsystem:
<disp-formula id="eqn-5"><label>(5)</label><mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Since
<disp-formula id="eqn-6"><label>(6)</label><mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x039B;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Therefore, to study the existence and uniqueness of solutions of the system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref>, we focus to study <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref>.</p>
<p>Assume that
<disp-formula id="eqn-7"><label>(7)</label><mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Applying the fractional integral to <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref>, it follows from initial conditions that
<disp-formula id="eqn-8"><label>(8)</label><mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable columnalign="left" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mo>&#x222B;</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>&#x222B;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>Assume that <inline-formula id="ieqn-58"><mml:math id="mml-ieqn-58"><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-59"><mml:math id="mml-ieqn-59"><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-60"><mml:math id="mml-ieqn-60"><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula id="ieqn-61"><mml:math id="mml-ieqn-61"><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></inline-formula>, are some positive constants. Denote <inline-formula id="ieqn-62"><mml:math id="mml-ieqn-62"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula></p>
<p><bold>Theorem 4.1.</bold> The kernels <inline-formula id="ieqn-63"><mml:math id="mml-ieqn-63"><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></inline-formula> satisfy the Lipschitz and contractive conditions if
<disp-formula id="eqn-9"><label>(9)</label><mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></disp-formula>hold.</p>
<p><bold>Proof.</bold> Let <inline-formula id="ieqn-64"><mml:math id="mml-ieqn-64"><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-65"><mml:math id="mml-ieqn-65"><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> be two functions, then
<disp-formula id="ueqn-4">
<mml:math id="mml-ueqn-4" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo symmetric="true">&#x2016;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo symmetric="true">&#x2016;</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Similarly
<disp-formula id="ueqn-5">
<mml:math id="mml-ueqn-5" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-6">
<mml:math id="mml-ueqn-6" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-7">
<mml:math id="mml-ueqn-7" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-8">
<mml:math id="mml-ueqn-8" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-9">
<mml:math id="mml-ueqn-9" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-10">
<mml:math id="mml-ueqn-10" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>7</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="ueqn-11">
<mml:math id="mml-ueqn-11" display="block"><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>8</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2217;</mml:mo><mml:mo>&#x2217;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo fence="false" stretchy="false">&#x2016;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus, <inline-formula id="ieqn-66"><mml:math id="mml-ieqn-66"><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> satisfy Lipschitz condition, for <inline-formula id="ieqn-67"><mml:math id="mml-ieqn-67"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>8.</mml:mn></mml:math></inline-formula> From <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">Eq. (9)</xref>, <inline-formula id="ieqn-68"><mml:math id="mml-ieqn-68"><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> (<inline-formula id="ieqn-69"><mml:math id="mml-ieqn-69"><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> are contraction.</p>
<p><bold>Theorem 4.2.</bold> The model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref> has a unique solution provided
<disp-formula id="ueqn-12">
<mml:math id="mml-ueqn-12" display="block"><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;for&#xA0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>8</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>when <inline-formula id="ieqn-70"><mml:math id="mml-ieqn-70"><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Proof.</bold> The proof for the above result is the same as the proof of Theorem 1 in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-52">52</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s5"><label>5</label><title>Reproductive Number and Stability Analysis</title>
<sec id="s5_1"><label>5.1</label><title>Reproductive Number</title>
<p>We follow the references [<xref ref-type="bibr" rid="ref-53">53</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-54">54</xref>] to calculate <inline-formula id="ieqn-71"><mml:math id="mml-ieqn-71"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. In order to calculate <inline-formula id="ieqn-72"><mml:math id="mml-ieqn-72"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, we consider the subsystem&#x00A0;<xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-5">Eq. (5)</xref>.</p>
<p>The DFE point is given by <inline-formula id="ieqn-73"><mml:math id="mml-ieqn-73"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow><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: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:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> From the system <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref>, we can write
<disp-formula id="ueqn-13">
<mml:math id="mml-ueqn-13" display="block"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">F</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>and <inline-formula id="ieqn-74"><mml:math id="mml-ieqn-74"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">V</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> associated with the net rate outside of the corresponding compartments
<disp-formula id="ueqn-14">
<mml:math id="mml-ueqn-14" display="block"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" /></mml:mrow><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" /></mml:mrow><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" /></mml:mrow><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" /></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" /></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" /></mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>It follows that the Jacobian matrices of <inline-formula id="ieqn-75"><mml:math id="mml-ieqn-75"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">F</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-76"><mml:math id="mml-ieqn-76"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">V</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> at <inline-formula id="ieqn-77"><mml:math id="mml-ieqn-77"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> respectively are
<disp-formula id="ueqn-15">
<mml:math id="mml-ueqn-15" display="block"><mml:mrow><mml:mi>&#x2131;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><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: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:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></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: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: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: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: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: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: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:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula><disp-formula id="ueqn-16">
<mml:math id="mml-ueqn-16" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow><mml:mtext>&#xA0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mi>&#x1D4B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></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: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:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi></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: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:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></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:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></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:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></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:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></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:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></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>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></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>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></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:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus, the <inline-formula id="ieqn-78"><mml:math id="mml-ieqn-78"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is obtained as the spectral radius of <inline-formula id="ieqn-79"><mml:math id="mml-ieqn-79"><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x2131;</mml:mi></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D4B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> as
<disp-formula id="ueqn-17">
<mml:math id="mml-ueqn-17" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:munder><mml:mo form="prefix">max</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x2131;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D4B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:munder><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">|</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x2131;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>&#x22C5;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x1D4B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
</sec>
<sec id="s5_2"><label>5.2</label><title>Stability Analysis</title>
<p>The reported result below is given in Theorem 2 of [<xref ref-type="bibr" rid="ref-54">54</xref>].</p>
<p><bold>Theorem 5.1.</bold> The DFE <inline-formula id="ieqn-80"><mml:math id="mml-ieqn-80"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref>, is locally asymptotically stable if <inline-formula id="ieqn-81"><mml:math id="mml-ieqn-81"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and unstable if <inline-formula id="ieqn-82"><mml:math id="mml-ieqn-82"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s6"><label>6</label><title>Fractional Order Model with Vaccination</title>
<p>In this part, we discuss the fractional order model with vaccination which is overseeing and controlling contagious diseases by giving security to powerless and susceptible individuals. We suppose that a specified proportion <italic>p</italic> of people in the mindful susceptible class are vaccinated. For this situation, inoculated people are moved to another compartment <inline-formula id="ieqn-83"><mml:math id="mml-ieqn-83"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula>. Due to the vaccine does not supply impunity to all vaccine recipients, vaccinated people might become infected yet a lower rate than unvaccinated. In this situation, let <inline-formula id="ieqn-84"><mml:math id="mml-ieqn-84"><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo></mml:math></inline-formula> such that <inline-formula id="ieqn-85"><mml:math id="mml-ieqn-85"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula> be the vaccine efficacy. The flowchart of the fractional order model is as given in <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref>.</p>
<fig id="fig-2"><label>Figure 2</label><caption><title>Flowchart of the fractional model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref></title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_25033-fig-2.tif"/></fig>
<p>We can interpret this diagram into fractional differential equations as follows:
<disp-formula id="eqn-10"><label>(10)</label><mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">&#x039B;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi></mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>with <inline-formula id="ieqn-86"><mml:math id="mml-ieqn-86"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-87"><mml:math id="mml-ieqn-87"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Then, the fractional order model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref> has one equilibrium point
<disp-formula id="ueqn-18">
<mml:math id="mml-ueqn-18" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow><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: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:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>The components of infection in this model are, <inline-formula id="ieqn-88"><mml:math id="mml-ieqn-88"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-89"><mml:math id="mml-ieqn-89"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Theorem 6.1.</bold> The reproduction number <inline-formula id="ieqn-90"><mml:math id="mml-ieqn-90"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> for the vaccinated fractional order model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref> is given by
<disp-formula id="ueqn-19">
<mml:math id="mml-ueqn-19" display="block"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Proof.</bold> Let <inline-formula id="ieqn-91"><mml:math id="mml-ieqn-91"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">F</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-92"><mml:math id="mml-ieqn-92"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">V</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> be given by
<disp-formula id="ueqn-20">
<mml:math id="mml-ueqn-20" display="block"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">F</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>ms</mml:mtext></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">V</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></disp-formula>and
<disp-formula id="ueqn-21">
<mml:math id="mml-ueqn-21" display="block"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">V</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">N</mml:mtext></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>By the differential of <inline-formula id="ieqn-93"><mml:math id="mml-ieqn-93"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">F</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-94"><mml:math id="mml-ieqn-94"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">V</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with respect to <inline-formula id="ieqn-95"><mml:math id="mml-ieqn-95"><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula id="ieqn-96"><mml:math id="mml-ieqn-96"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> and evaluating at the <inline-formula id="ieqn-97"><mml:math id="mml-ieqn-97"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, respectively, we get
<disp-formula id="ueqn-22">
<mml:math id="mml-ueqn-22" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mi>&#x2131;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">F</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><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: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:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></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: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: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: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: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: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: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:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>and <inline-formula id="ieqn-98"><mml:math id="mml-ieqn-98"><mml:mrow><mml:mi>&#x1D4B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>:=</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">V</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo></mml:math></inline-formula>
<disp-formula id="ueqn-23">
<mml:math id="mml-ueqn-23" display="block"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mtable columnalign="center center center center center center center center" rowspacing="4pt" columnspacing="1em"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi></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: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:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi></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: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:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></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:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></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:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></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:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></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:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></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>h</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></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:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p>Thus, the <inline-formula id="ieqn-99"><mml:math id="mml-ieqn-99"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> for the vaccinated fractional order model is:
<disp-formula id="ueqn-24">
<mml:math id="mml-ueqn-24" display="block"><mml:mtable columnalign="right left right left right left right left right left right left" rowspacing="3pt" columnspacing="0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em 2em 0em" displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>h</mml:mi><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>h</mml:mi><mml:mi>&#x03C6;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd /><mml:mtd><mml:mi></mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
<p><bold>Theorem 6.2.</bold> The DFE <inline-formula id="ieqn-100"><mml:math id="mml-ieqn-100"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x2130;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> of model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">Eq. (10)</xref> will be asymptotically stable if <inline-formula id="ieqn-101"><mml:math id="mml-ieqn-101"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, and unstable if <inline-formula id="ieqn-102"><mml:math id="mml-ieqn-102"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x003E;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<p><bold>Proof.</bold> The proof is given in the Theorem 2 of [<xref ref-type="bibr" rid="ref-54">54</xref>].</p>
<p>The critical percentage of the population <inline-formula id="ieqn-103"><mml:math id="mml-ieqn-103"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> needed to fulfill herd immunity is
<disp-formula id="ueqn-25">
<mml:math id="mml-ueqn-25" display="block"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></disp-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-104"><mml:math id="mml-ieqn-104"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> represents the rate for which <inline-formula id="ieqn-105"><mml:math id="mml-ieqn-105"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> under the vaccination <inline-formula id="ieqn-106"><mml:math id="mml-ieqn-106"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula> is equal to 1.</p>
</sec>
<sec id="s7"><label>7</label><title>Numerical Simulations</title>
<p>In the numerical analysis of traditional differential equations, various numerical methods have been established. Among various numerical procedures, Adams&#x2019;s methods represent one of the most used and studied classes of implicit (Adams-Moulton) and explicit (Adams-Bashforth) linear multistep methods. The aforementioned methods have gotten much popularity among researchers due to their good stability properties, reasonable computational cost, and simplicity of implementation. Therefore, several authors have extended the aforementioned methods. In particular, the mentioned procedures have also been extended to deal with fractional order differential equations numerically. A predictor-corrector algorithm has been extended to fractional differential equations with the corresponding Adams-Moulton-Bashforth procedure for traditional differential equations. The numerical method used to solve the model is the predictor-corrector method for fractional differential equations in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-55">55</xref>]. Consider, the problem with fractional order
<disp-formula id="eqn-11"><label>(11)</label><mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>f</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>y</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-107"><mml:math id="mml-ieqn-107"><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">[</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo stretchy="false">]</mml:mo><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">D</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">&#x2192;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="double-struck">D</mml:mi></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>&#x2282;</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></inline-formula> The proposed scheme for <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref> can be written as
<disp-formula id="eqn-12"><label>(12)</label><mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>y</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">&#x2211;</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mi>h</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03D1;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>where <inline-formula id="ieqn-108"><mml:math id="mml-ieqn-108"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x039B;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:msub><mml:mi>&#x03BA;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:math></inline-formula> and
<disp-formula id="ueqn-26">
<mml:math id="mml-ueqn-26" display="block"><mml:msub><mml:mi mathvariant="normal">&#x0394;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mtable columnalign="left left" rowspacing=".2em" columnspacing="1em" displaystyle="false"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msup><mml:mi>n</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">&#x0393;</mml:mi><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mspace width="thinmathspace" /><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable><mml:mo fence="true" stretchy="true" symmetric="true"></mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula></p>
<p>We extend the afore given scheme in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eq. (12)</xref> for our considered model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eq. (4)</xref> to simulate the results. The numerical simulations for fractional dynamic of the considered model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">Eqs. (4)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref> are performed as the case study of Morocco. The parameters values are given in the <xref ref-type="table" rid="table-2">Table 2</xref> for the numerical interpretation. Also we compute the value of the reproduction number as <inline-formula id="ieqn-109"><mml:math id="mml-ieqn-109"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.0575</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-110"><mml:math id="mml-ieqn-110"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.0574</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
<table-wrap id="table-2"><label>Table 2</label><caption><title>Values of the model parameters</title></caption>
<table frame="hsides">
<colgroup>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
<col align="left"/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th align="left">Name</th>
<th align="left">Value</th>
<th align="left">Name</th>
<th align="left">Value</th>
<th align="left">Name</th>
<th align="left">Value</th>
<th align="left">Name</th>
<th align="left">Value</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-111"><mml:math id="mml-ieqn-111"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">699205 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-112"><mml:math id="mml-ieqn-112"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">R</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-113"><mml:math id="mml-ieqn-113"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">3 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-114"><mml:math id="mml-ieqn-114"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">100 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-115"><mml:math id="mml-ieqn-115"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">S</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">3000000 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-116"><mml:math id="mml-ieqn-116"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">D</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-117"><mml:math id="mml-ieqn-117"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">100 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-118"><mml:math id="mml-ieqn-118"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0 (Estimated)</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-119"><mml:math id="mml-ieqn-119"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">E</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">185 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-120"><mml:math id="mml-ieqn-120"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>c</mml:mi><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">37 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-121"><mml:math id="mml-ieqn-121"><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">5 (Estimated)</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-122"><mml:math id="mml-ieqn-122"><mml:mi>&#x03B2;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.45 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-57">57</xref>]</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-123"><mml:math id="mml-ieqn-123"><mml:mi>&#x03B8;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-124"><mml:math id="mml-ieqn-124"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>5.1</mml:mn></mml:math></inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="ref-6">6</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-125"><mml:math id="mml-ieqn-125"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.4 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-58">58</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-126"><mml:math id="mml-ieqn-126"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.4 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-58">58</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-127"><mml:math id="mml-ieqn-127"><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.1259 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-59">59</xref>]</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-128"><mml:math id="mml-ieqn-128"><mml:mi>&#x03C1;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.13266 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-59">59</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-129"><mml:math id="mml-ieqn-129"><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.6 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-130"><mml:math id="mml-ieqn-130"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.11624 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-59">59</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-131"><mml:math id="mml-ieqn-131"><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.155 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-59">59</xref>]</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-132"><mml:math id="mml-ieqn-132"><mml:msub><mml:mi>&#x03B4;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-133"><mml:math id="mml-ieqn-133"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03B7;</mml:mi><mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">H</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-134"><mml:math id="mml-ieqn-134"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.169055 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-59">59</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-135"><mml:math id="mml-ieqn-135"><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.0341 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-59">59</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-136"><mml:math id="mml-ieqn-136"><mml:mi>&#x03C8;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.169055 (Estimated)</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-137"><mml:math id="mml-ieqn-137"><mml:mi>&#x03D5;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext mathvariant="bold">I</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.0041 (Estimated)</td>
<td align="left"><italic>v</italic></td>
<td align="left">0.0173768 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-59">59</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-138"><mml:math id="mml-ieqn-138"><mml:mi mathvariant="normal">&#x039B;</mml:mi></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.008&#x2005; <italic>N</italic> (Estimated)</td>
<td align="left"><italic>h</italic></td>
<td align="left">0.5 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
</tr>
<tr>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-139"><mml:math id="mml-ieqn-139"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.3 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-140"><mml:math id="mml-ieqn-140"><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.4 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-141"><mml:math id="mml-ieqn-141"><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x2212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:math></inline-formula></td>
<td align="left">0.9 [<xref ref-type="bibr" rid="ref-56">56</xref>]</td>
<td align="left"><italic>p</italic></td>
<td align="left"><inline-formula id="ieqn-142"><mml:math id="mml-ieqn-142"><mml:mn>4</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>1000</mml:mn></mml:math></inline-formula> (Estimated)</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref>, the confirmed infected and death cases are described daily from July 01, 2020, to January 01, 2021, which is a total of 185 days. We implement numerical simulations to compare the results of our model with the real data in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref>. The forecasted evolution of the outbreak of COVID-19 without and with vaccination in Morocco can be seen in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Figs. 4</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-5">5</xref>, respectively.</p>
<fig id="fig-3"><label>Figure 3</label><caption><title>Evolution of COVID-19 in Morocco per day</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_25033-fig-3.tif"/></fig><fig id="fig-4"><label>Figure 4</label><caption><title>The evolution of the epidemic predicted by the fractional model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref> with <inline-formula id="ieqn-143"><mml:math id="mml-ieqn-143"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula></title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_25033-fig-4.tif"/></fig><fig id="fig-5"><label>Figure 5</label><caption><title>The evolution of the epidemic predicted by the fractional model vaccinated with <inline-formula id="ieqn-144"><mml:math id="mml-ieqn-144"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula></title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_25033-fig-5.tif"/></fig>
<p>From the analysis of the acquired graphs, we observe that the population of the infected class decreases significantly by decreasing the fractional order of the derivative and the endemic state of the disease goes to the disease-free state in all the cases deliberated. Besides, we demonstrate that our fractional order model well describes the actual data of daily confirmed, recovered, and death cases. In <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref>, we note that the plot is much flatter than that in <xref ref-type="fig" rid="fig-4">Fig. 4</xref>. As well, the curve for asymptomatic individuals is almost identical to the x-axis, and this indicates the importance of the vaccination approach to overcome the pandemic.</p>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Fig. 6</xref>, we give the graphical results of the suggested model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref> to analyze the effect of the fractional order.</p>
<fig id="fig-6"><label>Figure 6</label><caption><title>The evolution of the epidemic predicted by the model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-4">(4)</xref></title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_25033-fig-6.tif"/></fig>
<p>In <xref ref-type="fig" rid="fig-7">Fig. 7</xref>, we give the graphical results of the suggested vaccination model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref> to analyze the influence of the fractional order.</p>
<fig id="fig-7"><label>Figure 7</label><caption><title>Epidemic evolution predicted by the fractional vaccination model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">(10)</xref></title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_25033-fig-7.tif"/></fig>
<p>We represent the spread of infection without vaccination in <xref ref-type="fig" rid="fig-8">Fig. 8</xref> and with vaccination in <xref ref-type="fig" rid="fig-9">Fig. 9</xref>, for a period of 1000 days.</p>
<fig id="fig-8"><label>Figure 8</label><caption><title>Epidemic evolution predicted by the fractional model</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_25033-fig-8.tif"/></fig><fig id="fig-9"><label>Figure 9</label><caption><title>Epidemic evolution predicted by the fractional vaccination model</title></caption><graphic mimetype="image" mime-subtype="tif" xlink:href="CMES_25033-fig-9.tif"/></fig>
</sec>
<sec id="s8"><label>8</label><title>Conclusion</title>
<p>In this manuscript, we have given an analysis of the fractional order model of COVID-19, with theoretical calculations. We have established sufficient conditions for the existence theory using some tools of nonlinear analysis. The existence theory is an important area of research in recent times. Also, we have computed the basic reproductive number <inline-formula id="ieqn-145"><mml:math id="mml-ieqn-145"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x211B;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>. From the number mentioned above, we have predicted the proposed model&#x2019;s stability. Further, we have extended the predictor-corrector method to numerically interpret the proposed model. We have given several graphical presentations using the numerical procedure. We have used some real data. It should be kept in mind that the model under consideration has described the evolution of COVID-19 in Morocco. We have given a graphical presentation of approximation solutions of various compartments in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Figs. 3</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-4">4</xref>) and a simulation of this model under vaccination in <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Fig. 5</xref>). On another side, we have compared the numerical simulations with various values of the fractional-order <inline-formula id="ieqn-146"><mml:math id="mml-ieqn-146"><mml:mi>&#x03BC;</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Moreover, our model gives a prediction about the evolution of COVID-19 in the next 1000 days. It seems from <xref ref-type="fig" rid="fig-6">Figs. 6</xref>, and <xref ref-type="fig" rid="fig-7">7</xref> that we must commit to preventive measures with the necessity of vaccination and adaptation to control and reduce the infection from further spreading in communities. In the future, the aforementioned analysis can be established for a more complex dynamical system of COVID-19 and the effect of vaccination on its reduction in the community. In our future work, we intend to study the model using the newly generalized partial derivative (see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-60">60</xref>]), which overcomes some of the problems associated with conformational derivatives and some other fractional order derivatives.</p>

</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>The authors Kamal Shah, and Thabet Abdeljawad would like to thank <funding-source>Prince Sultan University for the support through the TAS Research Lab</funding-source>.</p>
</ack>
<sec><title>Funding Statement</title>
<p>The authors Kamal Shah, and Thabet Abdeljawad would like to thank Prince Sultan University for paying the APC.</p></sec>
<sec sec-type="COI-statement"><title>Conflicts of Interest</title>
<p>The authors declare that they have no conflicts of interest to report regarding the present study.</p></sec>
<ref-list content-type="authoryear">
<title>References</title>
<ref id="ref-1"><label>[1]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lai</surname>, <given-names>C. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shih</surname>, <given-names>T. P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ko</surname>, <given-names>W. C.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tang</surname>, <given-names>H. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hsueh</surname>, <given-names>P. R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and coronavirus disease-2019 (COVID-19): The epidemic and the challenges</article-title>. <source>International Journal of Antimicrobial Agents</source><italic>,</italic> <volume>55</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>105924</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijantimicag.2020.105924</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Baba</surname>, <given-names>I. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ahmed</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al-Mdallal</surname>, <given-names>Q. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jarad</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yunusa</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Numerical and theoretical analysis of an awareness COVID-19 epidemic model via generalized Atangana-Baleanu fractional derivative</article-title>. <source>Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics</source><italic>,</italic> <volume>21</volume><issue>(1)</issue><italic>,</italic> <fpage>7</fpage>&#x2013;<lpage>18</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.17512/jamcm.2022.1.01</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>[3]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Bedford</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Enria</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Giesecke</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Heymann</surname>, <given-names>D. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ihekweazu</surname>, <given-names>C.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>COVID-19: Towards controlling of a pandemic</article-title>. <source>The Lancet</source><italic>,</italic> <volume>395</volume><issue>(10229)</issue><italic>,</italic> <fpage>1015</fpage>&#x2013;<lpage>1018</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0140-6736(20)30673-5</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Memon</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qureshi</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Memon</surname>, <given-names>B. R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Assessing the role of quarantine and isolation as control strategies for COVID-19 outbreak: A case study</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x0026; Fractals</source><italic>,</italic> <volume>144</volume><italic>,</italic> <fpage>110655</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2021.110655</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Guo</surname>, <given-names>Y. R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Cao</surname>, <given-names>Q. D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hong</surname>, <given-names>Z. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tan</surname>, <given-names>Y. Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Chen</surname>, <given-names>S. D.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>The origin, transmission and clinical therapies on coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak&#x2013;an update on the status</article-title>. <source>Military Medical Research</source><italic>,</italic> <volume>7</volume><issue>(1)</issue><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>10</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s40779-020-00240-0</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>[6]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Lauer</surname>, <given-names>S. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Grantz</surname>, <given-names>K. H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bi</surname>, <given-names>Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jones</surname>, <given-names>F. K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zheng</surname>, <given-names>Q.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>The incubation period of coronavirus disease 2019 (COVID-19) from publicly reported confirmed cases: Estimation and application</article-title>. <source>Annals of Internal Medicine</source><italic>,</italic> <volume>172</volume><issue>(9)</issue><italic>,</italic> <fpage>577</fpage>&#x2013;<lpage>582</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.7326/M20-0504</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>[7]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Liu</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Liao</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qian</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yuan</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Community transmission of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, Shenzhen, China, 2020</article-title>. <source>Emerging Infectious Diseases</source><italic>,</italic> <volume>26</volume><issue>(6)</issue><italic>,</italic> <fpage>1320</fpage>&#x2013;<lpage>1323</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.3201/eid2606.200239</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Momoh</surname>, <given-names>A. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ibrahim</surname>, <given-names>M. O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Uwanta</surname>, <given-names>I. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Manga</surname>, <given-names>S. B.</given-names></string-name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Mathematical model for control of measles epidemiology</article-title>. <source>International Journal of Pure and Applied Mathematics</source><italic>,</italic> <volume>87</volume><issue>(5)</issue><italic>,</italic> <fpage>707</fpage>&#x2013;<lpage>718</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.12732/ijpam.v87i5.4</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wu</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hao</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lau</surname>, <given-names>E. H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wong</surname>, <given-names>J. Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Leung</surname>, <given-names>K. S.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Real-time tentative assessment of the epidemiological characteristics of novel coronavirus infections in Wuhan, China, as at 22 January 2020</article-title>. <source>Eurosurveillance</source><italic>,</italic> <volume>25</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>2000044</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.2807/1560-7917.ES.2020.25.3.2000044</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>[10]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Tang</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>X.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Li</surname>, <given-names>Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bragazzi</surname>, <given-names>N. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Tang</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Estimation of the transmission risk of the 2019-nCoV and its implication for public health interventions</article-title>. <source>Journal of Clinical Medicine</source><italic>,</italic> <volume>9</volume><issue>(2)</issue><italic>,</italic> <fpage>462</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/jcm9020462</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>[11]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Peter</surname>, <given-names>O. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qureshi</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yusuf</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al-Shomrani</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Idowu</surname>, <given-names>A. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>A new mathematical model of COVID-19 using real data from Pakistan</article-title>. <source>Results in Physics</source><italic>,</italic> <volume>24</volume><italic>,</italic> <fpage>104098</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2021.104098</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Abdullahi</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Baba</surname>, <given-names>B. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nasidi</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Optimal control model for the transmission of novel COVID-19</article-title>. <source>Computers, Materials, &#x0026; Continua</source><italic>,</italic> <volume>66</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>3089</fpage>&#x2013;<lpage>3106</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.32604/cmc.2021.012301</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>[13]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Mahmoudi</surname>, <given-names>M. R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Baleanu</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Band</surname>, <given-names>S. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mosavi</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Factor analysis approach to classify COVID-19 datasets in several regions</article-title>. <source>Results in Physics</source><italic>,</italic> <volume>25</volume><italic>,</italic> <fpage>104071</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2021.104071</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>[14]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Qureshi</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yusuf</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Mathematical modeling for the impacts of deforestation on wildlife species using caputo differential operator</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x0026; Fractals</source><italic>,</italic> <volume>126</volume><italic>,</italic> <fpage>32</fpage>&#x2013;<lpage>40</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2019.05.037</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>[15]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Sindhu</surname>, <given-names>T. N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shafiq</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al-Mdallal</surname>, <given-names>Q. M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>On the analysis of number of deaths due to COVID-19 outbreak data using a new class of distributions</article-title>. <source>Results in Physics</source><italic>,</italic> <volume>21</volume><italic>,</italic> <fpage>103747</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2020.103747</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>[16]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Khan</surname>, <given-names>M. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Atangana</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Modeling the dynamics of novel coronavirus (2019-nCov) with fractional derivative</article-title>. <source>Alexandria Engineering Journal</source><italic>,</italic> <volume>59</volume><issue>(4)</issue><italic>,</italic> <fpage>2379</fpage>&#x2013;<lpage>2389</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aej.2020.02.033</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Shafiq</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lone</surname>, <given-names>S. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sindhu</surname>, <given-names>T. N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>El Khatib</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al-Mdallal</surname>, <given-names>Q. M.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>A new modified Kies Fr&#x00E9;chet distribution: Applications of mortality rate of COVID-19</article-title>. <source>Results in Physics</source><italic>,</italic> <volume>28</volume><italic>,</italic> <fpage>104638</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2021.104638</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>[18]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Thabet</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abdo</surname>, <given-names>M. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shah</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Theoretical and numerical analysis for transmission dynamics of COVID-19 mathematical model involving Caputo-Fabrizio derivative</article-title>. <source>Advances in Difference Equations</source><italic>,</italic> <volume>2021</volume><issue>(1)</issue><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>17</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13662-021-03316-w</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>[19]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Abdulwasaa</surname>, <given-names>M. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abdo</surname>, <given-names>M. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shah</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nofal</surname>, <given-names>T. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Panchal</surname>, <given-names>S. K.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Fractal-fractional mathematical modeling and forecasting of new cases and deaths of COVID-19 epidemic outbreaks in India</article-title>. <source>Results in Physics</source><italic>,</italic> <volume>20</volume><italic>,</italic> <fpage>103702</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2020.103702</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>[20]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Redhwan</surname>, <given-names>S. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abdo</surname>, <given-names>M. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shah</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abdeljawad</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Dawood</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Mathematical modeling for the outbreak of the coronavirus (COVID-19) under fractional nonlocal operator</article-title>. <source>Results in Physics</source><italic>,</italic> <volume>19</volume><italic>,</italic> <fpage>103610</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2020.103610</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>[21]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Thabet</surname>, <given-names>S. T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abdo</surname>, <given-names>M. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shah</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abdeljawad</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Study of transmission dynamics of COVID-19 mathematical model under ABC fractional order derivative</article-title>. <source>Results in Physics</source><italic>,</italic> <volume>19</volume><italic>,</italic> <fpage>103507</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2020.103507</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>[22]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Sindhu</surname>, <given-names>T. N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shafiq</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al-Mdallal</surname>, <given-names>Q. M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Exponentiated transformation of gumbel type-II distribution for modeling COVID-19 data</article-title>. <source>Alexandria Engineering Journal</source><italic>,</italic> <volume>60</volume><issue>(1)</issue><italic>,</italic> <fpage>671</fpage>&#x2013;<lpage>689</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aej.2020.09.060</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>[23]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Akg&#x00FC;l</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ahmed</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Raza</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Iqbal</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rafiq</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>New applications related to COVID-19</article-title>. <source>Results in Physics</source><italic>,</italic> <volume>20</volume><italic>,</italic> <fpage>103663</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2020.103663</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>[24]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Veeresha</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Baskonus</surname>, <given-names>H. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Prakasha</surname>, <given-names>D. G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumar</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>A new study of unreported cases of 2019-nCOV epidemic outbreaks</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x0026; Fractals</source><italic>,</italic> <volume>138</volume><italic>,</italic> <fpage>109929</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2020.109929</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>[25]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Singh</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Srivastava</surname>, <given-names>H. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hammouch</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nisar</surname>, <given-names>K. S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Numerical simulation and stability analysis for the fractional-order dynamics of COVID-19</article-title>. <source>Results in Physics</source><italic>,</italic> <volume>20</volume><italic>,</italic> <fpage>103722</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2020.103722</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-26"><label>[26]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Alshomrani</surname>, <given-names>A. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ullah</surname>, <given-names>M. Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Baleanu</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Caputo SIR model for COVID-19 under optimized fractional order</article-title>. <source>Advances in Difference Equations</source><italic>,</italic> <volume>2021</volume><issue>(1)</issue><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>17</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13662-021-03345-5</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-27"><label>[27]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Habenom</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Aychluh</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Suthar</surname>, <given-names>D. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Al-Mdallal</surname>, <given-names>Q.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Purohit</surname>, <given-names>S. D.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Modeling and analysis on the transmission of COVID-19 pandemic in Ethiopia</article-title>. <source>Alexandria Engineering Journal</source><italic>,</italic> <volume>61</volume><issue>(7)</issue><italic>,</italic> <fpage>5323</fpage>&#x2013;<lpage>5342</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aej.2021.10.054</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Baskonus</surname>, <given-names>H. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shi</surname>, <given-names>L.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>New investigation of bats-hosts-reservoir-people coronavirus model and application to 2019-nCoV system</article-title>. <source>Advances in Difference Equations</source><italic>,</italic> <volume>2020</volume><issue>(1)</issue><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>11</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13662-020-02831-6</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>[29]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Naik</surname>, <given-names>P. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yavuz</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qureshi</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zu</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Townley</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Modeling and analysis of COVID-19 epidemics with treatment in fractional derivatives using real data from Pakistan</article-title>. <source>The European Physical Journal Plus</source><italic>,</italic> <volume>135</volume><issue>(10)</issue><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>42</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1140/epjp/s13360-020-00819-5</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-30"><label>[30]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Srivastava</surname>, <given-names>H. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jan</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jan</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Deebani</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Shutaywi</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Fractional-calculus analysis of the transmission dynamics of the dengue infection</article-title>. <source>Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science</source><italic>,</italic> <volume>31</volume><issue>(5)</issue><italic>,</italic> <fpage>053130</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0050452</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-31"><label>[31]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Boulaaras</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jan</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Khan</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ahsan</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Dynamical analysis of the transmission of dengue fever via Caputo-Fabrizio fractional derivative</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x0026; Fractals: X</source><italic>,</italic> <volume>8</volume><italic>,</italic> <fpage>100072</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.csfx.2022.100072</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-32"><label>[32]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Baleanu</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Fernandez</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>On fractional operators and their classifications</article-title>. <source>Mathematics</source><italic>,</italic> <volume>7</volume><issue>(9)</issue><italic>,</italic> <fpage>830</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/math7090830</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-33"><label>[33]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Gao</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Veeresha</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Prakasha</surname>, <given-names>D. G.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Baskonus</surname>, <given-names>H. M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Novel dynamic structures of 2019-nCoV with nonlocal operator via powerful computational technique</article-title>. <source>Biology</source><italic>,</italic> <volume>9</volume><issue>(5)</issue><italic>,</italic> <fpage>107</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/biology9050107</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-34"><label>[34]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Jajarmi</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ghanbari</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Baleanu</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>A new and efficient numerical method for the fractional modeling and optimal control of diabetes and tuberculosis co-existence</article-title>. <source>Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science</source><italic>,</italic> <volume>29</volume><issue>(9)</issue><italic>,</italic> <fpage>093111</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.5112177</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-35"><label>[35]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Acay</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bas</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abdeljawad</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Fractional economic models based on market equilibrium in the frame of different type kernels</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x0026; Fractals</source><italic>,</italic> <volume>130</volume><italic>,</italic> <fpage>109438</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2019.109438</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-36"><label>[36]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>U&#x00E7;ar</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>U&#x00E7;ar</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name>, <string-name><surname>&#x00D6;zdemir</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hammouch</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name></person-group> (<year>2019</year>). <article-title>Mathematical analysis and numerical simulation for a smoking model with Atangana-Baleanu derivative</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x0026; Fractals</source><italic>,</italic> <volume>118</volume><italic>,</italic> <fpage>300</fpage>&#x2013;<lpage>306</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2018.12.003</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-37"><label>[37]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Khan</surname>, <given-names>M. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Atangana</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alzahrani</surname>, <given-names>E.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>The dynamics of COVID-19 with quarantined and isolation</article-title>. <source>Advances in Difference Equations</source><italic>,</italic> <volume>2020</volume><issue>(1)</issue><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>22</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1186/s13662-020-02882-9</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-38"><label>[38]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Wrapp</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Wang</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Corbett</surname>, <given-names>K. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Goldsmith</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hsieh</surname>, <given-names>C. L.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation</article-title>. <source>Science</source><italic>,</italic> <volume>367</volume><issue>(6483)</issue><italic>,</italic> <fpage>1260</fpage>&#x2013;<lpage>1263</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1126/science.abb2507</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-39"><label>[39]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kumar</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Erturk</surname>, <given-names>V. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Nisar</surname>, <given-names>K. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Jamshed</surname>, <given-names>W.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mohamed</surname>, <given-names>M. S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Fractional dynamics of 2019-nCOV in Spain at different transmission rate with an idea of optimal control problem formulation</article-title>. <source>Alexandria Engineering Journal</source><italic>,</italic> <volume>61</volume><issue>(3)</issue><italic>,</italic> <fpage>2204</fpage>&#x2013;<lpage>2219</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.aej.2021.07.005</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-40"><label>[40]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Arfan</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alrabaiah</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rahman</surname>, <given-names>M. U.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sun</surname>, <given-names>Y. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hashim</surname>, <given-names>A. S.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Investigation of fractal-fractional order model of COVID-19 in Pakistan under Atangana-Baleanu Caputo (ABC) derivative</article-title>. <source>Results in Physics</source><italic>,</italic> <volume>24</volume><italic>,</italic> <fpage>104046</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2021.104046</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-41"><label>[41]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Boudaoui</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>El hadj Moussa</surname>, <given-names>Y.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hammouch</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Ullah</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>A fractional-order model describing the dynamics of the novel coronavirus (COVID-19) with nonsingular kernel</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x0026; Fractals</source><italic>,</italic> <volume>146</volume><italic>,</italic> <fpage>110859</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2021.110859</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-42"><label>[42]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zeb</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kumar</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Erturk</surname>, <given-names>V. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Sitthiwirattham</surname>, <given-names>T.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>A new study on two different vaccinated fractional-order COVID-19 models via numerical algorithms</article-title>. <source>Journal of King Saud University-Science</source><italic>,</italic> <volume>34</volume><issue>(4)</issue><italic>,</italic> <fpage>101914</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jksus.2022.101914</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-43"><label>[43]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Alalyani</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Saber</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Stability analysis and numerical simulations of the fractional COVID-19 pandemic model</article-title>. <source>International Journal of Nonlinear Sciences and Numerical Simulation</source><italic>,</italic> <volume>2022</volume><italic>,</italic> <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>14</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1515/ijnsns-2021-0042</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-44"><label>[44]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Allegretti</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Bulai</surname>, <given-names>I. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Marino</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Menandro</surname>, <given-names>M. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Parisi</surname>, <given-names>K.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Vaccination effect conjoint to fraction of avoided contacts for a Sars-Cov-2 mathematical model</article-title>. <source>Mathematical Modelling and Numerical Simulation with Applications</source><italic>,</italic> <volume>1</volume><issue>(2)</issue><italic>,</italic> <fpage>56</fpage>&#x2013;<lpage>66</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.53391/mmnsa.2021.01.006</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-45"><label>[45]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>&#x00D6;zk&#x00F6;se</surname>, <given-names>F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yavuz</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Senel</surname>, <given-names>M. T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Habbireeh</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Fractional order modelling of omicron SARS-CoV-2 variant containing heart attack effect using real data from the United Kingdom</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x0026; Fractals</source><italic>,</italic> <volume>157</volume><italic>,</italic> <fpage>111954</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2022.111954</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-46"><label>[46]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Alsakaji</surname>, <given-names>H. J.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rihan</surname>, <given-names>F. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Hashish</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Dynamics of a stochastic epidemic model with vaccination and multiple time-delays for COVID-19 in the UAE</article-title>. <source>Complexity</source><italic>,</italic> <volume>2022</volume>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2022/4247800</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-47"><label>[47]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Rihan</surname>, <given-names>F. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Alsakaji</surname>, <given-names>H. J.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Dynamics of a stochastic delay differential model for COVID-19 infection with asymptomatic infected and interacting people: Case study in the UAE</article-title>. <source>Results in Physics</source><italic>,</italic> <volume>28</volume><italic>,</italic> <fpage>104658</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.rinp.2021.104658</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-48"><label>[48]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Pandey</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>G&#x00F3;mez-Aguilar</surname>, <given-names>J. F.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kaabar</surname>, <given-names>M. K.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Siri</surname>, <given-names>Z.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Abd Allah</surname>, <given-names>A. M.</given-names></string-name></person-group> (<year>2022</year>). <article-title>Mathematical modeling of COVID-19 pandemic in India using Caputo-Fabrizio fractional derivative</article-title>. <source>Computers in Biology and Medicine</source><italic>,</italic> <volume>145</volume><italic>,</italic> <fpage>105518</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compbiomed.2022.105518</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-49"><label>[49]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Mahrouf</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Boukhouima</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zine</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lotfi</surname>, <given-names>E. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Torres</surname>, <given-names>D. F.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Modeling and forecasting of COVID-19 spreading by delayed stochastic differential equations</article-title>. <source>Axioms</source><italic>,</italic> <volume>10</volume><issue>(1)</issue><italic>,</italic> <fpage>18</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.3390/axioms10010018</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-50"><label>[50]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kilbas</surname>, <given-names>A. A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Marichev</surname>, <given-names>O. I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Samko</surname>, <given-names>S. G.</given-names></string-name></person-group> (<year>1993</year>). <source>Fractional integrals and derivatives (Theory and applications)</source>. <publisher-loc>Gordon and Breach, Switzerland</publisher-loc>: <publisher-name>Elesvier</publisher-name>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-51"><label>[51]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Podlubny</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Magin</surname>, <given-names>R. L.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Trymorush</surname>, <given-names>I.</given-names></string-name></person-group> (<year>2017</year>). <article-title>Niels Henrik Abel and the birth of fractional calculus</article-title>. <source>Fractional Calculus and Applied Analysis</source><italic>,</italic> <volume>20</volume><issue>(5)</issue><italic>,</italic> <fpage>1068</fpage>&#x2013;<lpage>1075</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1515/fca-2017-0057</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-52"><label>[52]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Yusuf</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Acay</surname>, <given-names>B.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mustapha</surname>, <given-names>U. T.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Inc</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Baleanu</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Mathematical modeling of pine wilt disease with Caputo fractional operator</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x0026; Fractals</source><italic>,</italic> <volume>143</volume><italic>,</italic> <fpage>110569</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2020.110569</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-53"><label>[53]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Diekmann</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Heesterbeek</surname>, <given-names>J. A. P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Metz</surname>, <given-names>J. A.</given-names></string-name></person-group> (<year>1990</year>). <article-title>On the definition and the computation of the basic reproduction ratio <italic>R<sub>0</sub></italic> in models for infectious diseases in heterogeneous populations</article-title>. <source>Journal of Mathematical Biology</source><italic>,</italic> <volume>28</volume><issue>(4)</issue><italic>,</italic> <fpage>365</fpage>&#x2013;<lpage>382</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF00178324</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-54"><label>[54]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Van den Driessche</surname>, <given-names>P.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Watmough</surname>, <given-names>J.</given-names></string-name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Reproduction numbers and sub-threshold endemic equilibria for compartmental models of disease transmission</article-title>. <source>Mathematical Biosciences</source><italic>,</italic> <volume>180</volume><issue>(1&#x2013;2)</issue><italic>,</italic> <fpage>29</fpage>&#x2013;<lpage>48</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0025-5564(02)00108-6</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-55"><label>[55]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Garrappa</surname>, <given-names>R.</given-names></string-name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>On linear stability of predictor-corrector algorithms for fractional differential equations</article-title>. <source>International Journal of Computer Mathematics</source><italic>,</italic> <volume>87</volume><issue>(10)</issue><italic>,</italic> <fpage>2281</fpage>&#x2013;<lpage>2290</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1080/00207160802624331</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-56"><label>[56]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Amouch</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Karim</surname>, <given-names>N.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Modeling the dynamic of COVID-19 with different types of transmissions</article-title>. <source>Chaos, Solitons &#x0026; Fractals</source><italic>,</italic> <volume>150</volume><italic>,</italic> <fpage>111188</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.chaos.2021.111188</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-57"><label>[57]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Zine</surname>, <given-names>H.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Boukhouima</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Lotfi</surname>, <given-names>E. M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mahrouf</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Torres</surname>, <given-names>D. F.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>A stochastic time-delayed model for the effectiveness of Moroccan COVID-19 deconfinement strategy</article-title>. <source>Mathematical Modelling of Natural Phenomena</source><italic>,</italic> <volume>15</volume><italic>,</italic> <fpage>50</fpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1051/mmnp/2020040</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-58"><label>[58]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Kada</surname>, <given-names>D.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Labzai</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Balatif</surname>, <given-names>O.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Rachik</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Labriji</surname>, <given-names>E. H.</given-names></string-name></person-group> (<year>2020</year>). <article-title>Spread of COVID-19 in Morocco discrete mathematical modeling: Optimal control strategies and cost-effectiveness analysis</article-title>. <source>Journal of Mathematical and Computational Science</source><italic>,</italic> <volume>10</volume><issue>(5)</issue><italic>,</italic> <fpage>2070</fpage>&#x2013;<lpage>2093</lpage>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-59"><label>[59]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Musa</surname>, <given-names>S. S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Qureshi</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Zhao</surname>, <given-names>S.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Yusuf</surname>, <given-names>A.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Mustapha</surname>, <given-names>U. T.</given-names></string-name> <etal>et al.</etal></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>Mathematical modeling of COVID-19 epidemic with effect of awareness programs</article-title>. <source>Infectious Disease Modelling</source><italic>,</italic> <volume>6</volume><italic>,</italic> <fpage>448</fpage>&#x2013;<lpage>460</lpage>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.idm.2021.01.012</pub-id>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-60"><label>[60]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><surname>Abu-Shady</surname>, <given-names>M.</given-names></string-name>, <string-name><surname>Kaabar</surname>, <given-names>M. K.</given-names></string-name></person-group> (<year>2021</year>). <article-title>A generalized definition of the fractional derivative with applications</article-title>. <source>Mathematical Problems in Engineering</source><italic>,</italic> <volume>2021</volume>. DOI <pub-id pub-id-type="doi">10.1155/2021/9444803</pub-id>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>