<?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" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.1">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="pmc">CMC</journal-id>
<journal-id journal-id-type="nlm-ta">CMC</journal-id>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">CMC</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Computers, Materials &#x0026; Continua</journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1546-2226</issn>
<issn pub-type="ppub">1546-2218</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">12200</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.32604/cmc.2021.012200</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Article</subject>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Dynamical Behaviors of Nonlinear Coronavirus (COVID-19) Model with Numerical Studies</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Dynamical Behaviors of Nonlinear Coronavirus (COVID-19) Model with Numerical Studies</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Dynamical Behaviors of Nonlinear Coronavirus (COVID-19) Model with Numerical Studies</alt-title>
</title-group>
<contrib-group content-type="authors">
<contrib id="author-1" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Gepreel</surname>
<given-names>Khaled A.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref>
</contrib>
<contrib id="author-2" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Mohamed</surname>
<given-names>Mohamed S.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-3">3</xref></contrib>
<contrib id="author-3" contrib-type="author">
<name name-style="western">
<surname>Alotaibi</surname>
<given-names>Hammad</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref></contrib>
<contrib id="author-4" contrib-type="author" corresp="yes">
<name name-style="western">
<surname>Mahdy</surname>
<given-names>Amr M. S.</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff-1">1</xref><xref ref-type="aff" rid="aff-2">2</xref>
<email>k.gepreel@tu.edu.sa</email>
<email>amattaya@tu.edu.sa</email>
</contrib>
<aff id="aff-1"><label>1</label><institution>Department of Mathematics, College of Science, Taif University</institution>, <addr-line>Taif, 21944</addr-line>, <country>Saudi Arabia</country></aff>
<aff id="aff-2"><label>2</label><institution>Department of Mathematics, Zagazig University</institution>, <addr-line>Zagazig, 44519</addr-line>, <country>Egypt</country></aff>
<aff id="aff-3"><label>3</label><institution>Department of Mathematics, Al-Azher University</institution>, <addr-line>Nasr City, 11884</addr-line>, <country>Egypt</country></aff>
</contrib-group>
<author-notes><corresp id="cor1">&#x002A;Corresponding Author: Amr M. S. Mahdy. Emails: <email>k.gepreel@tu.edu.sa</email>; <email>amattaya@tu.edu.sa</email></corresp></author-notes>
<pub-date pub-type="epub" date-type="pub" iso-8601-date="2020-11-04">
<day>04</day>
<month>11</month>
<year>2020</year>
</pub-date>
<volume>67</volume>
<issue>1</issue>
<fpage>675</fpage>
<lpage>686</lpage>
<history>
<date date-type="received">
<day>19</day>
<month>06</month>
<year>2020</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>05</day>
<month>10</month>
<year>2020</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>&#x00A9; 2021 Gepreel et al.</copyright-statement>
<copyright-year>2021</copyright-year>
<copyright-holder>Gepreel 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_CMC_12200.pdf"></self-uri>
<abstract>
<p>The development of mathematical modeling of infectious diseases is a key research area in various fields including ecology and epidemiology. One aim of these models is to understand the dynamics of behavior in infectious diseases. For the new strain of coronavirus (COVID-19), there is no vaccine to protect people and to prevent its spread so far. Instead, control strategies associated with health care, such as social distancing, quarantine, travel restrictions, can be adopted to control the pandemic of COVID-19. This article sheds light on the dynamical behaviors of nonlinear COVID-19 models based on two methods: the homotopy perturbation method (HPM) and the modified reduced differential transform method (MRDTM). We invoke a novel signal flow graph that is used to describe the COVID-19 model. Through our mathematical studies, it is revealed that social distancing between potentially infected individuals who are carrying the virus and healthy individuals can decrease or interrupt the spread of the virus. The numerical simulation results are in reasonable agreement with the study predictions. The free equilibrium and stability point for the COVID-19 model are investigated. Also, the existence of a uniformly stable solution is proved.</p>
</abstract>
<kwd-group kwd-group-type="author">
<kwd>Nonlinear COVID-19 model</kwd>
<kwd>equilibrium point</kwd>
<kwd>stability</kwd>
<kwd>existence of uniformly stable</kwd>
<kwd>signal flow graph</kwd>
<kwd>homotopy perturbation method</kwd>
<kwd>reduced differential transform method</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<label>1</label>
<title>Introduction</title>
<p>Recently, the number of deaths around the world has increased dramatically due to the spread of the new virus known as Coronavirus (COVID-19). The rapid escalation of cases in almost all countries has created a real challenge for the entire world especially when the World Health Organization declared that this virus has become a global pandemic since its outbreak has spread rapidly from China to the rest of the world. Most countries around the world have implemented suggested strategies based on restricting the movement or travelling to minimize the spread of the potentially deadly virus among nations. Despite the negative impact on achieving economic growth, restricted movement is considered one of the most effective ways to reduce the virus transmission in the global community. With the advent of the last two weeks, the number of cases in the world has grown exponentially in many affected areas and reached over 29 million throughout the world. Therefore, the spread of (COVID-19) is widely recognized as being one of the most significant outbreak in the last four decades. At this stage, there is no vaccine against the new coronavirus COVID-19 and most individuals do not have any immunity that can defend them against infections. This is why it is very important to address the current challenge of COVID-19 to prevent infection and to take action to contain any further spread of the virus. Based on the reports of experts&#x2019; medical professionals and dedicated faculty, the virus is primarily spread through droplets. Therefore, the researchers feel the urge to contribute to promote the idea of social distancing between potentially infected individuals and healthy individuals to decrease or diminish the eruption of COVID-19 in all a populations. The challenge of COVID-19 is now guiding researchers from medicine and molecular biology to applied mathematics toward mathematical modeling that can play a significant role in predicting, assessing, and controlling potential outbreaks. In the last few years, numerous mathematical models have been developed to provide insightful details into many problems of interest including the transmission and control of infectious diseases. For example, Siettos et al. [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>] briefly reviewed and discussed approaches that are used for the surveillance and modeling of infectious disease dynamics, while a more detailed review by [<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>], also discussed the application programming interface for extending package EpiMode. Multiscale modeling also has been proposed to deal with infectious diseases. Unlike single scale modeling, this method efficiently captures the large scale features of the system. A more detailed discussion on multiscale modeling can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-3">3</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>]. Here, we restrict attention to implement the concept of Susceptible-Infected-Removed (SIR) to model and control outbreaks of COVID-19 is restricted. The researchers aim to develop and support mathematical modeling of the spread of infectious disease [<xref ref-type="bibr" rid="ref-1">1</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-2">2</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-15">15</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-18">18</xref>]. By using the homotopy perturbation and modified reduced differential transform methods, the behavior of the Coronavirus can be studied. Despite the simplicity of this model, significant outcomes are extracted that can assist potential decisions on the strategy to reduce the risk of spreading the virus. We emphasize that close contact between susceptible and infectious people is a major risk factor for contributing to infections transmitted directly in the community (see <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Figs. 2</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-6">6</xref>). Therefore, lower transmission is essential for controlling potential outbreaks. This can be achieved by maintaining physical distances between people and enforcing self-isolation for infected people.</p>
<p>Section 2 discusses the stability of the nonlinear COVID-19 model. Algebraic analysis and numerical determination of eigenvalues for the nonlinear COVID-19 model demonstrate the stability of the system. Section 3 proposes a novel signal flow chart for the SIR model (see <xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref>), which can help in studying the topological structure of the model. Section 4 implements the homotopy analysis technique to derive the analytic approximate solution for the nonlinear Coronavirus COVID-19 in <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">Eq. (1)</xref>, while Section 5 studies the approximate solution for the model by using MRDTM. Section 6 discusses the numerical results for the model and shows a good agreement with our predictions.</p>
<fig id="fig-1">
<label>Figure 1</label> 
<caption>
<title>Proposition signal flow graph of the model 
</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-1.png"/>
</fig>
<p>For the purposes of this discussion, let <inline-formula id="ieqn-1"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-1.png"/><tex-math id="tex-ieqn-1"><![CDATA[$I \left(t\right)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-1"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> be infected individuals who are carrying the virus, and <inline-formula id="ieqn-2"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-2.png"/><tex-math id="tex-ieqn-2"><![CDATA[$R \left(t\right)$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-2"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> be recovered individuals. Let <inline-formula id="ieqn-3"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-3.png"/><tex-math id="tex-ieqn-3"><![CDATA[$ S \left(t\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-3"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> represents susceptible  individuals, and <inline-formula id="ieqn-4"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-4.png"/><tex-math id="tex-ieqn-4"><![CDATA[$ \sigma $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-4"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> represents the physical contact number between susceptible and infected individuals. Then the model can be written in the following form [<xref ref-type="bibr" rid="ref-17">17</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-19">19</xref>]:</p>
<p><disp-formula id="eqn-1">
<label>(1)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-1.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-1"><![CDATA[$$\begin{align}
\begin{array}{ll}
&\displaystyle\frac{dR}{d\tau }=I, \\
&\displaystyle\frac{dI}{d\tau }=\sigma \left(1-R-I\right)\,I-I, \label{eqn-1}
\end{array}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-1" display="block"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>together with <inline-formula id="ieqn-5"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-5.png"/><tex-math id="tex-ieqn-5"><![CDATA[$ S \left(t\right)=1-R-I. $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-5"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula> Let <inline-formula id="ieqn-6"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-6.png"/><tex-math id="tex-ieqn-6"><![CDATA[$ \tau =t/T $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-6"><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> where <italic>t</italic> represents the time in days, and <italic>T</italic> represents the time of transmission of the virus which changes from 2&#x2013;4 weeks. At the start of the outbreak in day <italic>t</italic> = 0, we consider the initial number of infected people is <inline-formula id="ieqn-7"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-7.png"/><tex-math id="tex-ieqn-7"><![CDATA[$ I \left(0\right)=0 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-7"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>, and the initial recovered people is <inline-formula id="ieqn-8"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-8.png"/><tex-math id="tex-ieqn-8"><![CDATA[$ R \left(0\right)=0. $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-8"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula></p>
</sec>
<sec id="s2">
<label>2</label>
<title>The Equilibrium Point and Stability of Nonlinear COVID-19 Model</title>
<p>This section discusses the equilibrium point and the stability of the nonlinear COVID-19 model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref>.</p>
<sec id="s2_1">
<label>2.1</label>
<title>Equilibrium Points</title>
<p>This subsection examines the equilibrium points of the nonlinear COVID-19 model. The model has two equilibrium points. For more insights regarding the dynamical behaviors system see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>]. Thus, by solving the next equations, the equilibrium points can be decided.</p>
<p><disp-formula id="eqn-2">
<label>(2)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-2.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-2"><![CDATA[$$\begin{align}
\begin{array}{ll}
&\displaystyle\frac{dR}{d\tau }=I=0, \\
&\displaystyle\frac{dI}{d\tau }=\sigma \left(1-R-I\right)\,I-I=0. \label{eqn-2}
\end{array}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-2" display="block"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>This System <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-2">(2)</xref> has two equilibrium points: <inline-formula id="ieqn-9"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-9.png"/><tex-math id="tex-ieqn-9"><![CDATA[$ E_{0} \left(0, 0\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-9"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-10"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-10.png"/><tex-math id="tex-ieqn-10"><![CDATA[$ E_{1} \left(R, 0\right). $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-10"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula></p>
</sec>
<sec id="s2_2">
<label>2.2</label>
<title>Studying the Stability of the Two Fixed Point</title>
<p>We calculate the Jacobian matrix for the Model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> as follows:</p>
<p><disp-formula id="eqn-3">
<label>(3)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-3.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-3"><![CDATA[$$\begin{equation}
 J= \left(\begin{array}{l@{\quad}l}
 0 & 1 \\
 0 & \sigma -1-\sigma R \end{array}\right). \label{eqn-3}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-3" display="block"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>To study the stability of System <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-2">(2)</xref>, we need to study the stability of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-2">Eq. (2)</xref>.</p>
<p><inline-formula id="ieqn-11"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-11.png"/><tex-math id="tex-ieqn-11"><![CDATA[$\bullet$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-11"><mml:mo>&#x2219;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula> The Jacobian matrix <inline-formula id="ieqn-12"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-12.png"/><tex-math id="tex-ieqn-12"><![CDATA[$ J \left(E_{0}\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-12"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> for Model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> is given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-4">
<label>(4)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-4.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-4"><![CDATA[$$\begin{equation}
J \left(E_{0}\right)= \left(\begin{array}{l@{\quad}l}
0 & 1 \\ 
0 & \sigma -1 \end{array}\right). \label{eqn-4}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-4" display="block"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Consequently, we have</p>
<p><disp-formula id="eqn-5">
<label>(5)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-5.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-5"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left| J-\lambda I\right| = \left| \begin{array}{l@{\quad}l}
-\lambda & 1 \\
0& \sigma -1-\lambda \end{array}\right| =0. \label{eqn-5}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-5" display="block"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Then, the eigenvalues are given by</p>
<disp-formula id="eqn-5a">
<label>(5a)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-5a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-5a"><![CDATA[$$\begin{equation}
\lambda =0~{\rm and}~
 \lambda =-1+\sigma , \label{eqn-5a}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-5a" display="block"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<p>the solution is stable if <inline-formula id="ieqn-13"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-13.png"/><tex-math id="tex-ieqn-13"><![CDATA[$ \sigma < 1. $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-13"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula></p>
<p><inline-formula id="ieqn-14"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-14.png"/><tex-math id="tex-ieqn-14"><![CDATA[$\bullet$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-14"><mml:mo>&#x2219;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula> The Jacobian matrix <inline-formula id="ieqn-15"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-15.png"/><tex-math id="tex-ieqn-15"><![CDATA[$ J \left(E_{1}\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-15"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> for model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> is given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-6">
<label>(6)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-6.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-6"><![CDATA[$$\begin{equation}
 J \left(E_{1}\right)= \left(\begin{array}{l@{\quad}l}
 0& 1 \\
 0& \sigma -1-\sigma R \end{array}\right). \label{eqn-6}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-6" display="block"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Consequently, we have</p>
<disp-formula id="eqn-6a">
<label>(6a)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-6a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-6a"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \left| J-\lambda I\right| = \left| \begin{array}{l@{\quad}l}
 -\lambda & 1 \\
 0 & \sigma -1-\sigma R-\lambda \end{array}\right| =0, \label{eqn-6a}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-6a" display="block"><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula>
<p>then, the eigenvalues are given by</p>
<p><disp-formula id="eqn-6b">
<label>(6b)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-6b.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-6b"><![CDATA[$$\begin{equation}
\lambda =0~{\rm and}~
\lambda =\sigma -1-\sigma R, \label{eqn-6b}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-6b" display="block"><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>the solution is stable if <inline-formula id="ieqn-16"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-16.png"/><tex-math id="tex-ieqn-16"><![CDATA[$ \sigma < 1+\sigma R. $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-16"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>&#x003C;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula></p>
</sec>
<sec id="s2_3">
<label>2.3</label>
<title>Existence of Uniformly Stable Solution</title>
<p>This subsection explores the existence of uniformly stable solution. Let us define</p>
<p><disp-formula id="eqn-7">
<label>(7)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-7.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-7"><![CDATA[$$\begin{align}
\begin{array}{l}
f_{1} \left(R,\,I\right) =I, \\
f_{2} \left(R,\,I\right) =\sigma \left(1-R-I\right)\,I-I. \label{eqn-7}
\end{array}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-7" display="block"><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Let <inline-formula id="ieqn-17"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-17.png"/><tex-math id="tex-ieqn-17"><![CDATA[$ D= \left\{R,  I\in \Re \colon \left| R,~I \leq a,~t\in \left[0, \tau T\right]\right| \right\}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-17"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mi>&#x211C;</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>&#x2208;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>}</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula>.</p>
<p>We have, at <inline-formula id="ieqn-18"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-18.png"/><tex-math id="tex-ieqn-18"><![CDATA[$ D\colon $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-18"><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>:</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula>
<disp-formula id="eqn-8a">
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-8a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-8a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \frac{\partial f_{1}}{\partial R}=0,\quad \frac{\partial f_{1}}{\partial I}=1,\quad \frac{\partial f_{2}}{\partial R}=-\sigma I,\quad \frac{\partial f_{2}}{\partial I}=-1+\sigma -\sigma R-2\sigma I,
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-8a" display="block"><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-9a">
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-9a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-9a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 \left| \frac{\partial f_{1}}{\partial R}\right| \leq k\Rightarrow f_{1}=k_{1},\quad \left| \frac{\partial f_{1}}{\partial I}\right| \leq k_{2}=1,\quad \left| \frac{\partial f_{2}}{\partial R}\right| \leq k_{3}, \quad \left| \frac{\partial f_{2}}{\partial I}\right| \leq k_{4},
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-9a" display="block"><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>&#x21D2;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x2202;</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>|</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2264;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
 where <inline-formula id="ieqn-19"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-19.png"/><tex-math id="tex-ieqn-19"><![CDATA[$ k_{1},  k_{2},  k_{3}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-19"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></alternatives></inline-formula>, and <italic>k</italic><sub>4</sub> are positive constants. It is suggested that every one of both capacities <italic>f</italic><sub>1</sub> and <italic>f</italic><sub>2</sub> agree with the Lipschitz condition as the two functions are absolutely continuous. For more information on the existence and uniqueness, see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-20">20</xref>].</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<label>3</label>
<title>Signal Flow Graph</title>
<p>The signal flow graph is becoming more widely used since it empowers us with the flexibility to construct and develop the electronic circuits for dynamical frameworks. It can be utilized to delineate signals between the factors of the framework. In this section, the analysis is based upon a signal flow graph that is used to describe the COVID-19 model. More detailed discussion on the diagram theory can be found in [<xref ref-type="bibr" rid="ref-12">12</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-14">14</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-21">21</xref>]. The constructed adjacency matrix empowers us to determine all eigenvalues and the associated eigenvectors.</p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-1">Fig. 1</xref> shows the sign flow diagram <inline-formula id="ieqn-20"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-20.png"/><tex-math id="tex-ieqn-20"><![CDATA[$ \overset{\rightarrow }{G}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-20"><mml:mover class="overset"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2192;</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:math></alternatives></inline-formula> of the framework in which every vertex communicate with the condition of the framework. There is an edge <inline-formula id="ieqn-21"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-21.png"/><tex-math id="tex-ieqn-21"><![CDATA[$ \left(v_{1},  v_{2}\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-21"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>v</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> if the state <italic>v</italic><sub>1</sub> directly affects the state <italic>v</italic><sub>2</sub>.</p>
<p>In this manner, the contiguousness grid <inline-formula id="ieqn-22"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-22.png"/><tex-math id="tex-ieqn-22"><![CDATA[$ A(\overset{\rightarrow }{G}) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-22"><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover class="overset"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2192;</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula> is as per the following:</p>
<p><inline-formula id="ieqn-23"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-23.png"/><tex-math id="tex-ieqn-23"><![CDATA[$\bullet$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-23"><mml:mo>&#x2219;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula> Adjacency matrix: The signal flow graph of the system has the following adjacency matrix
<disp-formula id="eqn-10a">
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-10a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-10a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 A(\overset{\rightarrow }{G})= \left[\begin{array}{l}
 R \\
 I \\
 RI \\
 I^{2}\end{array}\right] \left[\begin{array}{l@{\quad}l@{\quad}l@{\quad}l}0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \end{array}\right].
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-10a" display="block"><mml:mrow><mml:mi>A</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mover><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x2192;</mml:mo></mml:mrow></mml:mover></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>R</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="none none none" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mspace width="1em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p><inline-formula id="ieqn-24"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-24.png"/><tex-math id="tex-ieqn-24"><![CDATA[$\bullet$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-24"><mml:mo>&#x2219;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula> Eigenvalues: The above matrix has four eigenvalues, namely <inline-formula id="ieqn-25"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-25.png"/><tex-math id="tex-ieqn-25"><![CDATA[$ \lambda _{1}=0$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-25"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>, <inline-formula id="ieqn-26"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-26.png"/><tex-math id="tex-ieqn-26"><![CDATA[$\lambda _{2}=1.839286755 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-26"><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>839286755</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula>
<disp-formula id="eqn-11a">
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-11a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-11a"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
\lambda _{3}=-0.4196433777+0.60629073i~{\rm and}~\lambda _{4}=-0.4196433777-0.60629073i .
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-11a" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>4196433777</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>60629073</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mspace width=".3em" /><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x03BB;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>4196433777</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>60629073</mml:mn><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p><inline-formula id="ieqn-27"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-27.png"/><tex-math id="tex-ieqn-27"><![CDATA[$\bullet$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-27"><mml:mo>&#x2219;</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula> Eigenvectors: The corresponding eigenvectors to these eigenvalues are easily found to be</p>
<p><disp-formula id="eqn-12a">
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-12a.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-12a"><![CDATA[$$\begin{align}
& \left[\begin{array}{l}1 \\[1.5pt] 1.839286755 \\[1.5pt] 1.543689013 \\[1.5pt] 1 \end{array}\right],\quad  \left[\begin{array}{l}0.9999999984+1.450752802\mathrm{e} \left(-10\right)\mathrm{i} \\[1.5pt] -0.4196433772+0.6062907290\mathrm{i} \\[1.5pt] 0.2281554928-1.115142508\mathrm{i} \\[1.5pt] 1 \end{array}\right],\nonumber \\[-2pt]
& \left[\begin{array}{l}0.9999999984-1.450752802\mathrm{e} \left(-10\right)\mathrm{i} \\[1.5pt] -0.4196433772-0.6062907290\mathrm{i} \\[1.5pt] 0.2281554928+1.115142508\mathrm{i} \\[1.5pt] 1 \end{array}\right],\quad  \left[\begin{array}{l}0 \\[1.5pt] 0 \\[1.5pt] 0 \\[1.5pt] 1 \end{array}\right].\nonumber
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-12a" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>839286755</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>543689013</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>9999999984</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>450752802</mml:mn><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>e</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>4196433772</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>6062907290</mml:mn><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>2281554928</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>115142508</mml:mn><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>9999999984</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>450752802</mml:mn><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>e</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>4196433772</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>6062907290</mml:mn><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>2281554928</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>115142508</mml:mn><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mstyle></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>1</mml:mn></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Which can help study the topological structure of the mode see [<xref ref-type="bibr" rid="ref-9">9</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-13">13</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s4">
<label>4</label>
<title>HPM Approximates the Solution for Nonlinear COVID-19 Model</title>
<p>This section presents the analytic approximate solution to the nonlinear COVID-19 <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref>. By using HPM technique [<xref ref-type="bibr" rid="ref-22">22</xref>,<xref ref-type="bibr" rid="ref-23">23</xref>], we construct a homotopy <inline-formula id="ieqn-28"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-28.png"/><tex-math id="tex-ieqn-28"><![CDATA[$\mathrm{R} \left(\mathrm{t}, \mathrm{p}\right)\colon \mathcal{R}^{+}\times [0, 1]\rightarrow \mathcal{R}^{+}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-28"><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>R</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>p</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>:</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi mathvariant="script">R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula>, which satisfies:</p>
<p><disp-formula id="eqn-8">
<label>(8)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-8.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-8"><![CDATA[$$\begin{equation}
\frac{dR}{d\tau }-pI=0, \label{eqn-8}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-8" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-9">
<label>(9)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-9.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-9"><![CDATA[$$\begin{equation}
 \frac{dI}{d\tau }+I+\sigma p \left(1-R-1\right)I=0. \label{eqn-9}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-9" display="block"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>R</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>According to the HPM technique, we suppose the solutions of <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">Eqs. (8)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">(9)</xref> as a power series in <italic>p</italic>, where <italic>p</italic> is the embedding small parameter:</p>
<p><disp-formula id="eqn-10">
<label>(10)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-10.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-10"><![CDATA[$$\begin{equation}
 R \left(t\right)=R_{0} \left(\tau \right)+pR_{1} \left(\tau \right)+p^{2}R_{2} \left(\tau \right)+p^{3}R_{3} \left(\tau \right)+\cdots \label{eqn-10}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-10" display="block"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-11">
<label>(11)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-11.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-11"><![CDATA[$$\begin{equation}
 I \left(t\right)=I_{0} \left(\tau \right)+pI_{1} \left(\tau \right)+p^{2}I_{2} \left(\tau \right)+p^{3}I_{3} \left(\tau \right)+\cdots \label{eqn-11}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-11" display="block"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x22EF;</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-10">Eqs. (10)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-11">(11)</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-8">Eqs. (8)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-9">(9)</xref>, collecting the coefficients <italic>p</italic>, after some calculations we obtain:</p>
<p><disp-formula id="eqn-12">
<label>(12)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-12.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-12"><![CDATA[$$\begin{align}
&\frac{dR_{0} \left(\tau \right)}{d\tau }=0,\quad R_{0} \left(0\right)=A,\nonumber \\ &\frac{dR_{1} \left(\tau \right)}{d\tau }-I_{0} \left(\tau \right) =0, \quad R_{1} \left(0\right)=0,\nonumber \\
&\frac{dR_{2} \left(\tau \right)}{d\tau }-I_{1} \left(\tau \right) =0, \quad R_{2} \left(0\right)=0,\nonumber \\
&\frac{dR_{3} \left(\tau \right)}{d\tau }-I_{2} \left(\tau \right) =0,\quad R_{3} \left(0\right)=0, \label{eqn-12}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-12" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>and</p>
<p><disp-formula id="eqn-13">
<label>(13)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-13.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-13"><![CDATA[$$\begin{align}
&\frac{dI_{0} \left(\tau \right)}{d\tau }+I_{0} \left(\tau \right) =0,vI_{0} \left(0\right)=B,\nonumber \\
&\frac{dI_{1} \left(\tau \right)}{d\tau }-I_{1} \left(\tau \right)+\sigma p \left[1-R_{0} \left(\tau \right)-I_{0} \left(\tau \right)\right]I_{0} \left(\tau \right) =0, \quad I_{1} \left(0\right)=0,\nonumber \\
&\frac{dI_{2} \left(\tau \right)}{d\tau }-I_{2} \left(\tau \right)+\sigma p \left[1-R_{1} \left(\tau \right)-I_{1} \left(\tau \right)\right]I_{1} \left(\tau \right) =0, \quad I_{2} \left(0\right)=0, \label{eqn-13}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-13" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>v</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>and so on. The above system of differential <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-12">Eqs. (12)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-13">(13)</xref> has the following solutions:</p>
<p><disp-formula id="eqn-14">
<label>(14)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-14.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-14"><![CDATA[$$\begin{align}
& R_{0} \left(\tau \right) =A,\nonumber \\
& R_{1} \left(\tau \right) =-Be^{-\tau }+B,\nonumber \\
& R_{2} \left(\tau \right) =\sigma B \left[-B \left(-\tau e^{-\tau }-e^{-\tau }\right)-\frac{1}{2}Be^{-2\tau }+Be^{-\tau }-\tau e^{-\tau }-e^{-\tau }\right]-\sigma B \left(\frac{3}{2}B-1\right), \label{eqn-14}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-14" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>and</p>
<p><disp-formula id="eqn-15">
<label>(15)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-15.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-15"><![CDATA[$$\begin{align}
&I_{0} \left(\tau \right) =Be^{-\tau }\nonumber \\
 &I_{1} \left(\tau \right) =e^{-\tau } \left[-\sigma B \left(B\tau -Be^{-\tau }-\tau \right)-\sigma B^{2}\right],\nonumber \\
 &I_{2} \left(\tau \right) =\frac{1}{2}\sigma Be^{-\tau } \left(4\sigma B^{2}-2\sigma B+2B\right)-\frac{1}{2}\sigma Be^{-\tau } \left[4\sigma B^{2}\tau e^{-\tau }+6\sigma B^{2}e^{-\tau}-2\sigma B^{2}e^{-2\tau }-\sigma B^{2}\tau ^{2}\right.\nonumber \\
&\quad\qquad \left.-2\sigma B^{2}\tau -2\sigma Be^{-\tau }+2\sigma B\tau +2\sigma B\tau ^{2}-4e^{-\tau }\sigma B\tau +2B\tau +2Be^{-\tau }-\sigma \tau ^{2}\right], \label{eqn-15}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-15" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo></mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mspace width="2em"/><mml:mrow><mml:mo></mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>and so on. If <inline-formula id="ieqn-29"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-29.png"/><tex-math id="tex-ieqn-29"><![CDATA[$ p\rightarrow 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-29"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>&#x2192;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula> the analytic approximate solution takes the following form:</p>
<p><disp-formula id="eqn-16">
<label>(16)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-16.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-16"><![CDATA[$$\begin{equation} R \left(\tau \right)=A-Be^{-\tau }+B+\sigma B \left[-B \left(-\tau e^{-\tau }-e^{-\tau }\right)-\frac{1}{2}Be^{-2\tau }+Be^{-\tau }-\tau e^{-\tau }-e^{-\tau }\right]-\sigma B \left(\frac{3}{2}B-1\right),\, \label{eqn-16} \end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-16" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.3em"/></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace width=".3em" /><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</alternatives></disp-formula></p>
<p><disp-formula id="eqn-17">
<label>(17)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-17.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-17"><![CDATA[$$\begin{align}
 &I \left(\tau \right)=\ Be^{-\tau }+e^{-\tau } \left[-\sigma B \left(B\tau -Be^{-\tau }-\tau \right)-\sigma B^{2}\right]+\frac{1}{2}\sigma Be^{-\tau } \left(4\sigma B^{2}-2\sigma B+2B\right)\nonumber \\
 &\quad\qquad-\frac{1}{2}\sigma Be^{-\tau } \left[\begin{array}{l}4\sigma B^{2}\tau e^{-\tau }+6\sigma B^{2}e^{-\tau }-2\sigma B^{2}e^{-2\tau }-\sigma B^{2}\tau ^{2}-2\sigma B^{2}\tau -2\sigma Be^{-\tau } \\ +2\sigma B\tau +2\sigma B\tau ^{2}-4e^{-\tau }\sigma B\tau +2B\tau +2Be^{-\tau }-\sigma \tau ^{2}\end{array}\right]. \label{eqn-17}
\end{align}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-17" display="block"><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mspace width="1em"/><mml:mspace width="2em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable equalrows="false" columnlines="" equalcolumns="false"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mn>4</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>B</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr> </mml:mtable></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow></mml:mrow></mml:math>
</alternatives></disp-formula></p>
<p><xref ref-type="fig" rid="fig-2">Figs. 2</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-5">5</xref> discuss the behavior of the approximate solution <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-16">(16)</xref> and <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-17">(17)</xref>, where <italic>A</italic> = 0.001  and <italic>B</italic> = 0.01.</p>
<fig id="fig-2">
<label>Figure 2</label> 
<caption>
<title>The evolution of the outbreak depends on the contact number <inline-formula id="ieqn-30"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-30.png"/><tex-math id="tex-ieqn-30"><![CDATA[$ \sigma $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-30"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-2.png"/>
</fig>
<fig id="fig-3">
<label>Figure 3</label>
<caption>
<title>Solutions of the COVID-19 model over 200 days with an initial recovered individuals of 0. The recovered fractions as a function of time t 
</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-3.png"/>
</fig>
<fig id="fig-4">
<label>Figure 4</label>
<caption>
<title>Solutions of the COVID-19 model over 200 days with an initial infected individuals of 0.1, an initial recovered individuals of 0, and a contact rate <inline-formula id="ieqn-31"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-31.png"/><tex-math id="tex-ieqn-31"><![CDATA[$ \sigma $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-31"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> of 3 
</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-4.png"/>
</fig>
<fig id="fig-5">
<label>Figure 5</label>
<caption>
<title>Evolution of the asymptotic fraction of infected individuals as a function of contact number <inline-formula id="ieqn-32"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-32.png"/><tex-math id="tex-ieqn-32"><![CDATA[$ \sigma $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-32"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula></title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-5.png"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s5">
<label>5</label>
<title>RDTM Method Approximates the Solution for Nonlinear COVID-19 Model</title>
<p>In this section, we study the approximate solution to the nonlinear coronavirus Model <xref ref-type="disp-formula" rid="eqn-1">(1)</xref> which is subject to the initial conditions at the beginning of the outbreak <inline-formula id="ieqn-34"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-34.png"/><tex-math id="tex-ieqn-34"><![CDATA[$ R \left(0\right)=0, $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-34"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula> and <inline-formula id="ieqn-35"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-35.png"/><tex-math id="tex-ieqn-35"><![CDATA[$ I \left(0\right)=0.001. $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-35"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>001</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula> Applying the RDT technique [<xref ref-type="bibr" rid="ref-24">24</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="ref-29">29</xref>], we obtain the following iteration relations:</p>
<p><disp-formula id="eqn-19">
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-19.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-19"><![CDATA[$$ \eqalign{
& \left( {k + 1} \right){R_{k + 1}}\left( \tau  \right) = {I_k}\left( \tau  \right),  \cr 
& \left( {k + 1} \right){I_{k + 1}}\left( \tau  \right) = \left( {\sigma  - 1} \right){I_k}\left( \tau  \right) - \sigma  \mathop \sum \limits_k^{r = 0} {I_r}\left( \tau  \right){I_{k - r}}\left( \tau  \right) - \sigma \mathop  \sum \limits_k^{r = 0} {R_r}\left( \tau  \right){I_{k - r}}\left( \tau \right), \cr}  $$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-19" display="block"><mml:mtable columnalign="left" columnspacing="0pt"><mml:mtr><mml:mtd columnalign="left"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="left"></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd columnalign="right"><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo mathsize="big">&#x2211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo mathsize="big">&#x2211;</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="2em"/></mml:mtd><mml:mtd columnalign="right"></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math>
</alternatives></disp-formula></p>
<p>or
<disp-formula id="eqn-20">
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-20.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-20"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 R_{k+1} \left(\tau \right)=\frac{I_{k} \left(\tau \right)}{ \left(k+1\right)},
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-20" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
<disp-formula id="eqn-21">
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-21.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-21"><![CDATA[$$\begin{eqnarray*}
 I_{k+1} \left(\tau \right)=\frac{1}{ \left(k+1\right)} \left[ \left(\sigma -1\right)I_{k} \left(\tau \right)-\sigma \sum_{r=0}^{k}I_{r} \left(\tau \right)\,I_{k-r} \left(\tau \right)-\sigma \sum_{r=0}^{k}R_{r} \left(\tau \right)\,I_{k-r} \left(\tau \right)\right].
\end{eqnarray*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-21" display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace width="0.3em"/><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>-</mml:mo><mml:mi>r</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C4;</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p>Finally, the differential inverse transforms are given by:</p>
<p><disp-formula id="eqn-18">
<label>(18)</label>
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-18.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-18"><![CDATA[$$\begin{equation}
I \left(t\right)=\sum_{n=0}^{N}I_{n} \left(t/T\right)^{n},\quad R \left(t\right)=\sum_{n=0}^{N}R_{n} \left(t/T\right)^{n}. \label{eqn-18}
\end{equation}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-18" display="block"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="1em"/><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:munderover><mml:mrow><mml:mo>&#x2211;</mml:mo> </mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo lspace='0pt' rspace='0pt'>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>N</mml:mi></mml:mrow></mml:munderover></mml:mstyle></mml:mstyle><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mo>/</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></disp-formula></p>
<p>Consequently, after some calculations we get the approximate series solutions as
<disp-formula id="eqn-23">
<alternatives>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="eqn-23.png"/>
<tex-math id="tex-eqn-23"><![CDATA[$$\begin{align*}
I \left(t\right)& = 0.001 \left(\frac{t}{T}\right)+\frac{1}{2} \left(\frac{t}{T}\right)^{2} \left[0.001 \left(\sigma -1\right)-\sigma \times 10^{-6}\right] \\
&\quad +\frac{1}{6} \left(\frac{t}{T}\right)^{3} \left[0.001 \left(\sigma -1\right)-\sigma \times10^{-6}\right] \left(\sigma -1\right)-\sigma \times10^{-6}-0.002 \left[0.001 \left(\sigma -1\right)-\sigma \times10^{-6}\right]\sigma + \\
R \left(t\right)&= 0.001+ \left(\frac{t}{T}\right) \left[0.001 \left(\sigma -1\right)-\sigma \times10^{-6}\right] \\
&\quad +\frac{1}{2} \left(\frac{t}{T}\right)^{2} \left[0.001 \left(\sigma -1\right)-\sigma \times10^{-6}\right) \left(\sigma -1\right)-\sigma \times10^{-6} \\
&\quad-0.002 \left[0.001 \left(\sigma -1\right)-\sigma \times10^{-6}\right]\sigma +\ldots
\end{align*}$$]]></tex-math>
<mml:math id="mml-eqn-23" display="block"><mml:mtable columnalign="right left" columnspacing="1pt"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>001</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>001</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>001</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>002</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>001</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>001</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>001</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle='true'><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>001</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mspace width="1em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>002</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>[</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>001</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>&#x00D7;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo>]</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mo>&#x2026;</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd></mml:mtd><mml:mtd><mml:mtext></mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></alternatives></disp-formula>
</p>
<p><xref ref-type="table" rid="table-1">Tab. 1</xref> shows how the number of susceptible, infected, and recovered individuals changes over 20 days.</p>
<table-wrap id="table-1">
<label>Table 1</label>
<caption>
<title>Outbreak of the COVID-19 over 20 days. The initial infected people is 10<sup>&#x2212;3</sup>, the initial recovered people is 0, the transmission rate <inline-formula id="ieqn-36"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-36.png"/><tex-math id="tex-ieqn-36"><![CDATA[$\sigma$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-36"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> is 2.5</title>
</caption>
<table><colgroup>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
<col/>
</colgroup>
<thead>
<tr>
<th>Days (t)</th>
<th><inline-formula id="ieqn-37"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-37.png"/><tex-math id="tex-ieqn-37"><![CDATA[$ R \left(\mathrm{t}\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-37"><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-38"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-38.png"/><tex-math id="tex-ieqn-38"><![CDATA[$ I \left(\mathrm{t}\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-38"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-39"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-39.png"/><tex-math id="tex-ieqn-39"><![CDATA[$ S \left(\mathrm{t}\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-39"><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula></th>
<th><inline-formula id="ieqn-40"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-40.png"/><tex-math id="tex-ieqn-40"><![CDATA[$ I \left(\mathrm{t}\right)+\mathrm{S} \left(\mathrm{t}\right)+\mathrm{R} \left(\mathrm{t}\right) $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-40"><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>S</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>R</mml:mi></mml:mstyle><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:math></alternatives></inline-formula></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>0</td>
<td>0</td>
<td>0.001</td>
<td>0.999</td>
<td><inline-formula id="ieqn-41"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-41.png"/><tex-math id="tex-ieqn-41"><![CDATA[$ \approx 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-41"><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>2</td>
<td>0.000106837</td>
<td>0.0011587</td>
<td>0.998734</td>
<td><inline-formula id="ieqn-42"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-42.png"/><tex-math id="tex-ieqn-42"><![CDATA[$ \approx 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-42"><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>4</td>
<td>0.000224992</td>
<td>0.00132914</td>
<td>0.998446</td>
<td><inline-formula id="ieqn-43"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-43.png"/><tex-math id="tex-ieqn-43"><![CDATA[$ \approx 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-43"><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>6</td>
<td>0.000351346</td>
<td>0.00150273</td>
<td>0.998146</td>
<td><inline-formula id="ieqn-44"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-44.png"/><tex-math id="tex-ieqn-44"><![CDATA[$ \approx 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-44"><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>8</td>
<td>0.00048327</td>
<td>0.00167298</td>
<td>0.997844</td>
<td><inline-formula id="ieqn-45"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-45.png"/><tex-math id="tex-ieqn-45"><![CDATA[$ \approx 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-45"><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>10</td>
<td>0.00061856</td>
<td>0.001835</td>
<td>0.997546</td>
<td><inline-formula id="ieqn-46"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-46.png"/><tex-math id="tex-ieqn-46"><![CDATA[$ \approx 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-46"><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>12</td>
<td>0.000755383</td>
<td>0.00198522</td>
<td>0.997259</td>
<td><inline-formula id="ieqn-47"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-47.png"/><tex-math id="tex-ieqn-47"><![CDATA[$ \approx 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-47"><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>14</td>
<td>0.000892221</td>
<td>0.00212117</td>
<td>0.996987</td>
<td><inline-formula id="ieqn-48"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-48.png"/><tex-math id="tex-ieqn-48"><![CDATA[$ \approx 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-48"><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>16</td>
<td>0.00102783</td>
<td>0.00224128</td>
<td>0.996731</td>
<td><inline-formula id="ieqn-49"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-49.png"/><tex-math id="tex-ieqn-49"><![CDATA[$ \approx 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-49"><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>18</td>
<td>0.000116122</td>
<td>0.00234466</td>
<td>0.996494</td>
<td><inline-formula id="ieqn-50"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-50.png"/><tex-math id="tex-ieqn-50"><![CDATA[$ \approx 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-50"><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
<tr>
<td>20</td>
<td>0.00129156</td>
<td>0.00243101</td>
<td>0.996277</td>
<td><inline-formula id="ieqn-51"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-51.png"/><tex-math id="tex-ieqn-51"><![CDATA[$ \approx 1 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-51"><mml:mo>&#x2248;</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula></td>
</tr>
</tbody>
</table></table-wrap>
</sec>
<sec id="s6">
<label>6</label>
<title>Numerical Simulations and Discussion</title>
<p>This section presents numerical simulations to illustrate the key aspects of the development of analysis of COVID-19. <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Figs. 2</xref>&#x2013;<xref ref-type="fig" rid="fig-4">4</xref> illustrate a typical scenario for the dynamical behavior of COVID-19. The spread of the virus grows exponentially until much of the population is infected or recovered, at which point the risk of infections begins to decline. <xref ref-type="fig" rid="fig-2">Fig. 2</xref> shows that the risk of spreading the virus depends on the contact number <inline-formula id="ieqn-52"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-52.png"/><tex-math id="tex-ieqn-52"><![CDATA[$ \sigma $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-52"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> between susceptible and infected people. It is clear that as the contact number <inline-formula id="ieqn-53"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-53.png"/><tex-math id="tex-ieqn-53"><![CDATA[$ \sigma $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-53"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> increases; the proportion of infected people increases rapidly, resulting in a decreasing number of susceptible populations (<xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref>). The importance of physical distance can be understood by reducing the contact number between susceptible and infected people from <inline-formula id="ieqn-54"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-54.png"/><tex-math id="tex-ieqn-54"><![CDATA[$ \sigma =3 $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-54"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:math></alternatives></inline-formula> to <inline-formula id="ieqn-55"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-55.png"/><tex-math id="tex-ieqn-55"><![CDATA[$ \sigma =1.7. $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-55"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo><mml:mn>7</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:math></alternatives></inline-formula></p>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="fig-3">Fig. 3</xref>, the coronavirus outbreak could reach its peak on around day 35&#x2013;40, with almost 28% of the population infected, while 20% of the population recovered from the disease. Most importantly, it is obvious that towards the end of the epidemic, around 60 % of people remain susceptible, this means the susceptible people escaping from contracting infectious diseases and the COVID-19 has died out before everyone in the population has contracted it. <xref ref-type="fig" rid="fig-5">Figs. 5</xref> and <xref ref-type="fig" rid="fig-6">6</xref> represent respectively, the evolution of the asymptotic fraction of infected and recovered individuals as a function of physical contact number <inline-formula id="ieqn-56"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-56.png"/><tex-math id="tex-ieqn-56"><![CDATA[$ \sigma $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-56"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula>.</p>
<fig id="fig-6">
<label>Figure 6</label>
<caption>
<title>Evolution of the asymptotic fraction of recovered individuals after as a function of contact number <inline-formula id="ieqn-33"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-33.png"/><tex-math id="tex-ieqn-33"><![CDATA[$ \sigma $]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-33"><mml:mi>&#x03C3;</mml:mi></mml:math></alternatives></inline-formula> 
</title>
</caption>
<graphic mimetype="image" mime-subtype="png" xlink:href="fig-6.png"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s7">
<label>7</label>
<title>Conclusion</title>
<p>This article explores the behavior of COVID-19 model by using the homotopy perturbation and modified reduced differential transform methods. The free disease equilibrium and stability point for the COVID-19 model are discussed. The model is described by a novel signal flow chart. Through our mathematical studies, the severity of the virus is clarified, which shows more influence by increasing the contact number. The numerical simulations demonstrate that the close connect between susceptible and infectious individuals is a major risk factor for spreading the virus while maintaining physical distance is essential to reduce the risk of spreading the virus.</p>
</sec>
</body>
<back>
<ack><p>The authors are thankful of the Taif University. Taif University researchers supporting Project No. (TURSP-2020/16), Taif University, Taif, Saudi Arabia.</p></ack>
<fn-group><fn fn-type="other"><p><bold>Funding Statement:</bold> This paper was funded by &#x201C;Taif University Researchers Supporting Project Number (TURSP-2020/16), Taif University, Taif, Saudi Arabia.&#x201D;</p></fn>
<fn fn-type="conflict"><p><bold>Conflicts of Interest:</bold> Submitting authors are responsible for co-authors declaring their interests.</p></fn></fn-group>
<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><given-names>C. I.</given-names> <surname>Siettos</surname></string-name> and <string-name><given-names>L.</given-names> <surname>Russo</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Mathematical modeling of infectious disease dynamics</article-title>,&#x201D; <source>Virulence</source>, vol. <volume>4</volume>, no. <issue>4</issue>, pp. <fpage>295</fpage>&#x2013;<lpage>306</lpage>, <year>2013</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-2"><label>[2]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>S. M.</given-names> <surname>Jenness</surname></string-name>, <string-name><given-names>S. M.</given-names> <surname>Goodreau</surname></string-name> and <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Morris</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Epimodel: An R package for mathematical modeling of infectious disease over networks</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Statistical Software</source>, vol. <volume>84</volume>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>56</lpage>, <year>2018</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-3"><label>[3]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>O.</given-names> <surname>Angulo</surname></string-name>, <string-name><given-names>F.</given-names> <surname>Milner</surname></string-name> and <string-name><given-names>L.</given-names> <surname>Sega</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A sir epidemic model structured by immunological variables</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Biological Systems</source>, vol. <volume>21</volume>, no. <issue>4</issue>, <fpage>1340013</fpage>, <year>2013</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-4"><label>[4]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>F.</given-names> <surname>Castiglione</surname></string-name>, <string-name><given-names>F.</given-names> <surname>Pappalardo</surname></string-name>, <string-name><given-names>C.</given-names> <surname>Bianca</surname></string-name>, <string-name><given-names>G.</given-names> <surname>Russo</surname></string-name> and <string-name><given-names>S.</given-names> <surname>Motta</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Modeling biology spanning different scales: An open challenge</article-title>,&#x201D; <source>BioMed Research International</source>, vol. <volume>2014</volume>, no. <issue>1&#x2013;4</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>9</lpage>, <year>2014</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-5"><label>[5]</label><mixed-citation publication-type="other"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>H. M. M.</given-names> <surname>Alotaibi</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Developing multiscale methodologies for computational fluid mechanics</article-title>,&#x201D; <comment>Ph. D. Thesis</comment>, <year>2017</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-6"><label>[6]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>A. S.</given-names> <surname>Shaikh</surname></string-name>, <string-name><given-names>I. N.</given-names> <surname>Shaikh</surname></string-name> and <string-name><given-names>K. S.</given-names> <surname>Nisar</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A mathematical model of COVID-19 using fractional derivative: Outbreak in India with dynamics of transmission and control</article-title>,&#x201D; <source>Advances in Difference Equations</source>, vol. <volume>373</volume>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>19</lpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-7"><label>[7]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>A. S.</given-names> <surname>Shaikh</surname></string-name>, <string-name><given-names>V. S.</given-names> <surname>Jadhav</surname></string-name>, <string-name><given-names>M. G.</given-names> <surname>Timol</surname></string-name>, <string-name><given-names>K. S.</given-names> <surname>Nisar</surname></string-name> and <string-name><given-names>I.</given-names> <surname>Khan</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Analysis of the COVID-19 pandemic spreading in India by an epidemiological model and fractional differential operator</article-title>,&#x201D; <source>Preprints</source>, pp. <fpage>2020050266</fpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-8"><label>[8]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Naveed</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Rafiq</surname></string-name>, <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Raza</surname></string-name>, <string-name><given-names>N.</given-names> <surname>Ahmed</surname></string-name> and <string-name><given-names>I.</given-names> <surname>Khan</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Mathematical analysis of novel coronavirus (2019-ncov) delay pandemic model</article-title>,&#x201D; <source>Computers, Materials &#x0026; Continua</source>, vol. <volume>64</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>1401</fpage>&#x2013;<lpage>1414</lpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-9"><label>[9]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>A. M. S.</given-names> <surname>Mahdy</surname></string-name> and <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Higazy</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Numerical different methods for solving the nonlinear biochemical reaction model</article-title>,&#x201D; <source>International Journal of Applied and Computational Mathematics</source>, vol. <volume>5</volume>, no. <issue>6</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>17</lpage>, <year>2019</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-10"><label>[10]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>A. M. S.</given-names> <surname>Mahdy</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Numerical studies for solving fractional integro-differential equations</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Ocean Engineering and Science</source>, vol. <volume>3</volume>, no. <issue>2</issue>, pp. <fpage>127</fpage>&#x2013;<lpage>132</lpage>, <year>2018</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-11"><label>[11]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>Y. A.</given-names> <surname>Amer</surname></string-name>, <string-name><given-names>A. M. S.</given-names> <surname>Mahdy</surname></string-name> and <string-name><given-names>E. S. M.</given-names> <surname>Youssef</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Solving fractional integro-differential equations by using sumudu transform method and Hermite spectral collocation method</article-title>,&#x201D; <source>Computers, Materials &#x0026; Continua</source>, vol. <volume>54</volume>, no. <issue>2</issue>, pp. <fpage>161</fpage>&#x2013;<lpage>180</lpage>, <year>2018</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-12"><label>[12]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>K. A.</given-names> <surname>Gepreel</surname></string-name>, <string-name><given-names>M.</given-names> <surname>Higazy</surname></string-name> and <string-name><given-names>A. M. S.</given-names> <surname>Mahdy</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Optimal control, signal flow graph, and system electronic circuit realization for nonlinear Anopheles Mosquito model</article-title>,&#x201D; <source>International Journal of Modern Physics C</source>, vol. <volume>31</volume>, no. <issue>9</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>18</lpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-13"><label>[13]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>A. M. S.</given-names> <surname>Mahdy</surname></string-name>, <string-name><given-names>H.</given-names> <surname>Higazy</surname></string-name>, <string-name><given-names>K. A.</given-names> <surname>Gepreel</surname></string-name> and <string-name><given-names>A. A. A.</given-names> <surname>El-dahdouh</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Optimal control and bifurcation diagram for a model nonlinear fractional SIRC</article-title>,&#x201D; <source>Alexandria Engineering Journal</source>, vol. <volume>59</volume>, no. <issue>5</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-14"><label>[14]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>A. M. S.</given-names> <surname>Mahdy</surname></string-name>, <string-name><given-names>N.</given-names> <surname>Sweilam</surname></string-name> and <string-name><given-names>H.</given-names> <surname>Higazy</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Approximate solution for solving nonlinear fractional order smoking model</article-title>,&#x201D; <source>Alexandria Engineering Journal</source>, vol. <volume>59</volume>, no. <issue>2</issue>, pp. <fpage>739</fpage>&#x2013;<lpage>752</lpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-15"><label>[15]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>M. A.</given-names> <surname>Khan</surname></string-name> and <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Atangana</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Modeling the dynamics of novel coronavirus (2019-ncov) with fractional derivative</article-title>,&#x201D; <source>Alexandria Engineering Journal</source>, vol. <volume>59</volume>, no. <issue>4</issue>, pp. <fpage>2379</fpage>&#x2013;<lpage>2389</lpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-16"><label>[16]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Li</surname></string-name> and <string-name><given-names>X.</given-names> <surname>Zou</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Modeling spatial spread of infectious diseases with a fixed latent period in a spatially continuous domain</article-title>,&#x201D; <source>Bulletin of Mathematical Biology</source>, vol. <volume>71</volume>, no. <issue>8</issue>, pp. <fpage>20</fpage>&#x2013;<lpage>48</lpage>, <year>2009</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-17"><label>[17]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>J. G.</given-names> <surname>De Abajo</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Simple mathematics on COVID-19 expansion</article-title>,&#x201D; <source>MedRxiv</source>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-18"><label>[18]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>T. M.</given-names> <surname>Chen</surname></string-name>, <string-name><given-names>J.</given-names> <surname>Rui</surname></string-name>, <string-name><given-names>Q. P.</given-names> <surname>Wang</surname></string-name>, <string-name><given-names>Z. Y.</given-names> <surname>Zhao</surname></string-name>, <string-name><given-names>J. A.</given-names> <surname>Cui</surname></string-name> <etal>et al.</etal></person-group>, &#x201C;<article-title>A mathematical model for simulating the phase-based transmissibility of a novel coronavirus</article-title>,&#x201D; <source>Infectious Diseases of Poverty</source>, vol. <volume>9</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>, <year>2020</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-19"><label>[19]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>W. O.</given-names> <surname>Kermack</surname></string-name> and <string-name><given-names>A. G.</given-names> <surname>McKendrick</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>A contribution to the mathematical theory of epidemics</article-title>,&#x201D; In <source>Proc. of the Royal Society of London, Series A Containing Papers of a Mathematical and Physical Character</source>, vol. <volume>115</volume>, no. <issue>772</issue>, pp. <fpage>700</fpage>&#x2013;<lpage>721</lpage>, <year>1927</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-20"><label>[20]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>H.</given-names> <surname>El-Saka</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>The fractional-order sis epidemic model with variable population size</article-title>,&#x201D; <source>Journal of the Egyptian Mathematical Society</source>, vol. <volume>22</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>50</fpage>&#x2013;<lpage>54</lpage>, <year>2014</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-21"><label>[21]</label><mixed-citation publication-type="book"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>R.</given-names> <surname>Balakrishnan</surname></string-name> and <string-name><given-names>K.</given-names> <surname>Ranganathan</surname></string-name></person-group>, <source>A textbook of graph theory</source>. 1<inline-formula id="ieqn-57"><alternatives><inline-graphic xlink:href="ieqn-57.png"/><tex-math id="tex-ieqn-57"><![CDATA[$^{\mathrm{st}}$]]></tex-math><mml:math id="mml-ieqn-57"><mml:msup><mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mstyle mathvariant="normal"><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup></mml:math></alternatives></inline-formula> ed. <publisher-loc>New York</publisher-loc>: <publisher-name>Springer Science &#x0026; Business Media</publisher-name>, <year>2012</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-22"><label>[22]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>J. H.</given-names> <surname>He</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Homotopy perturbation method for solving boundary value problems</article-title>,&#x201D; <source>Physics Letters A</source>, vol. <volume>350</volume>, no. <issue>1&#x2013;2</issue>, pp. <fpage>87</fpage>&#x2013;<lpage>88</lpage>, <year>2006</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-23"><label>[23]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>K. A.</given-names> <surname>Gepreel</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>The homotopy perturbation method applied to the nonlinear fractional Kolmogorov-Petrovskii-Piskunov equations</article-title>,&#x201D; <source>Applied Mathematics Letters</source>, vol. <volume>24</volume>, no. <issue>8</issue>, pp. <fpage>1428</fpage>&#x2013;<lpage>1434</lpage>, <year>2011</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-24"><label>[24]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>K. A.</given-names> <surname>Gepreel</surname></string-name>, <string-name><given-names>A. M. S.</given-names> <surname>Mahdy</surname></string-name>, <string-name><given-names>M. S.</given-names> <surname>Mohamed</surname></string-name> and <string-name><given-names>A.</given-names> <surname>Al-Amiri</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Reduced differential transform method for solving nonlinear biomathematics models</article-title>,&#x201D; <source>Computers, Materials &#x0026; Continua</source>, vol. <volume>61</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>979</fpage>&#x2013;<lpage>994</lpage>, <year>2019</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-25"><label>[25]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Keskin</surname></string-name> and <string-name><given-names>G.</given-names> <surname>Oturanc</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Reduced differential transform method for partial differential equations</article-title>,&#x201D; <source>International Journal of Nonlinear Sciences and Numerical Simulation</source>, vol. <volume>10</volume>, no. <issue>6</issue>, pp. <fpage>741</fpage>&#x2013;<lpage>750</lpage>, <year>2009</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-26"><label>[26]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>Y.</given-names> <surname>Keskin</surname></string-name> and <string-name><given-names>G.</given-names> <surname>Oturanc</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Reduced differential transform method for generalized KDV equations</article-title>,&#x201D; <source>Mathematical and Computational Applications</source>, vol. <volume>15</volume>, no. <issue>3</issue>, pp. <fpage>382</fpage>&#x2013;<lpage>393</lpage>, <year>2010</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-27"><label>[27]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>M. I. A.</given-names> <surname>Othman</surname></string-name> and <string-name><given-names>A. M. S.</given-names> <surname>Mahdy</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Differential transformation method and variation iteration method for Cauchy reaction-diffusion problems</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Mathematics and Computer Science</source>, vol. <volume>1</volume>, no. <issue>2</issue>, pp. <fpage>61</fpage>&#x2013;<lpage>75</lpage>, <year>2010</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-28"><label>[28]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>Y. A.</given-names> <surname>Amer</surname></string-name>, <string-name><given-names>A. M. S.</given-names> <surname>Mahdy</surname></string-name> and <string-name><given-names>H. A. R.</given-names> <surname>Namoos</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Reduced differential transform method for solving fractional-order biological systems</article-title>,&#x201D; <source>Journal of Engineering and Applied Sciences</source>, vol. <volume>13</volume>, no. <issue>20</issue>, pp. <fpage>8489</fpage>&#x2013;<lpage>8493</lpage>, <year>2018</year>.</mixed-citation></ref>
<ref id="ref-29"><label>[29]</label><mixed-citation publication-type="journal"><person-group person-group-type="author"><string-name><given-names>M. S.</given-names> <surname>Mohamed</surname></string-name> and <string-name><given-names>K. A.</given-names> <surname>Gepreel</surname></string-name></person-group>, &#x201C;<article-title>Reduced differential transform method for nonlinear integral member of Kadomtsev-Petviashvili hierarchy differential equations</article-title>,&#x201D; <source>Journal of the Egyptian Mathematical Society</source>, vol. <volume>25</volume>, no. <issue>1</issue>, pp. <fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>, <year>2017</year>.</mixed-citation></ref>
</ref-list>
</back>
</article>